铁路信号轨道电路介绍及故障分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：铁路信号轨道电路是铁路运行控制系统的基础设备之一，对保障铁路运输安全与畅通发挥着重要的作用。轨道电路可以监督检查某一区段内的线路是否有车占用，并能检查该区段内的钢轨是否完整，通过轨道电路可以将地面信号传输给机车，进而为列车运行提供条件。铁路信号现场工作人员在日常作业中会遇到各种各样的轨道电路故障现象，轨道电路故障导致的信号升级显示会危及行车安全，轨道电路故障较长延时，会对铁路运输效率产生消极影响。文章对铁路信号轨道电路的作用、组成、分类和基本原理进行研究。结合日常工作经验和现场所处理的各类故障，并对故障进行分析，对于预防故障发生和及时处理故障具有积极意义。
　　关键词：铁路安全；轨道电路；故障处理
　　中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）03-0121-03
　　Abstract： Railway signal track circuit is one of the basic equipment of railway operation control system， which plays an important role in ensuring the safety and smooth flow of railway transportation. The track circuit can supervise and check whether the line in a certain section is occupied by a vehicle， and can check whether the rail in the section is complete or not. Through the track circuit， the ground signal can be transmitted to the locomotive， thus providing conditions for the train operation. Railway signal field workers will encounter various phenomena of track circuit failure in their daily operations. The signal upgrade caused by track circuit failure will endanger traffic safety， and the track circuit fault will have a long delay. Will have a negative impact on railway transport efficiency. In this paper， the function， composition， classification and basic principle of railway signal track circuit are studied. According to the daily work experience and all kinds of faults dealt with on the spot， it is of positive significance to prevent the occurrence of the faults and deal with the faults in time by analyzing the faults.
　　Keywords： railway safety； track circuit； trouble shooting
　　1 軌道电路的作用、组成及分类
　　1.1 作用
　　中华人民共和国铁道行业标准《轨道电路通用技术条件》TB/T2852-2015中轨道电路定义为：利用铁路线路的钢轨作为导体传递信息，实现区段空闲和占用检查的电路系统。
　　铁路信号轨道电路通过绝缘节（电气绝缘节或者机械绝缘节）将轨道电路划分为不同的区段，轨道电路的工作状态有：正常占用、故障占用、失去分路、出清等。在站内电码化区段和自动闭塞区间一般根据轨道电路的工作状态结合其他技术手段处理（例如区间逻辑占用检查手段）可以反映该轨道电路区段是否正常，有无列车占用。
　　1.2 组成
　　导体：轨道电路的导体部分包括：钢轨、钢轨接续线、25Hz轨道扼流连接线、ZPW-2000A轨道调谐引接线等。
　　钢轨绝缘：25Hz相敏轨道电路轨道绝缘一般采用机械绝缘，ZPW-2000A型轨道电路一般采用电气绝缘节。需要说明：站内一离去和三接近区段属于站内与区间的交界，一般采用机械绝缘节。
　　送电端设备包括：轨道电源（无论站内还是区间轨道电路一般均由特定的电源屏模块进行供电）、变压器（扼流变压器，轨道变压器/匹配变压器）、熔断器、防雷等。
　　受电端设备包括：扼流变压器、轨道变压器、限流电阻、匹配变压器、调谐单元、空心线圈、防雷、防护盒、接收器、继电器等。
　　1.3 轨道电路的分类
　　本文将按照站内轨道电路和区间轨道电路分别进行介绍。站内着重介绍25Hz相敏轨道电路，区间介绍ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞轨道电路。
　　2 25Hz相敏轨道电路工作原理
　　25Hz相敏轨道电路工作电压频率为25Hz，与供电牵引电压（50Hz）频率不同。通过不同的频率将轨道电源与供电牵引电源加以区分，提高了抗干扰能力。25Hz相敏轨道电路电源屏供电输出轨道电源和局部110V电源。局部电源直接给二元二位继电器局部线圈供出110V电压。轨道电源经由轨道电源屏送至分线盘，分线盘通过室外电缆送至轨道送端XB箱盒，经过轨道电路送端轨道变压器、扼流变压器的降压和限流电阻限流等后将轨道电源电压信号送至送端钢轨，经钢轨传输，轨道电压信号到达轨道电路受端，经过扼流变压器、轨道变压器的升压后，通过电缆将轨道电路受端电压信号送回机械室分线盘。而后经过组合架轨道电路受端电压到达二元二位继电器的轨道侧线圈。25Hz相敏轨道电路二元二位继电器正常工作需要满足以下几个条件：（1）局部电压正常110V；（2）轨道电压正常（有效电压不低于15V）；（3）相位角满足条件，局部电压超前轨道电压90度。这三个条件都满足后轨道区段二元二位继电器可以正常工作。正常情况无车占用轨道区段二元二位继电器吸起，表示轨道区段正常，有车时二元二位继电器落下，表示有车占用。 　　3 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞轨道电路工作原理
　　ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞轨道电路与站内25Hz相敏轨道电路不同，主要由主轨道电路和29m调谐区小轨道电路两部分组成。除与站内交界处，区间ZPW-2000A型无自动闭塞轨道电路一般采用电气绝缘节，站内三接近与一离去区段采用机械绝缘节。ZPW-2000A发送器根据电路编码产生的移频电压信号经过站内横向、纵向防雷，室内通过衰耗器，电缆模拟网络盘将移频信号送至室外发送端，室外发送端经过匹配变压器和调谐单元后移频信号分别向主轨道和小轨道传输。移频信号通过主轨道到达本区段的接收端，而后经电缆将移频信息传输至室内接收器。本区段的29m调谐区小轨信息由下一区段的接收器接收后送回至下一区段的接收器，经过下一区段接收器处理后，将处理后的XGJ、XGJH信息送至本区段的接收器。区间ZPW-2000A轨道电路的接收器既接收本区段的主軌道信息又要接收相邻区段的小轨道信息。ZPW-2000A轨道电路在主轨道电路正常，并且XGJ、XGJH电压正常的情况下驱动GJ吸起，表示该区段轨道电路正常。ZPW-2000A轨道电路正常工作时，区间空闲GJ吸起，有车占用GJ落下。
　　4 轨道电路的常见故障分析
　　本文将对站内25Hz相敏轨道电路和区间ZPW-2000A型无绝缘自动闭塞轨道电路故障分别进行介绍。
　　4.1 25Hz相敏轨道电路一般故障分析
　　25Hz相敏轨道电路故障分析一般要区分是发码区段故障还是非发码区段故障。故障处理时需要注意检查是否是电码化区段发码干扰。排除电码化干扰后，发码区段和非发码区段故障处理思路大致类似。
　　4.1.1 25Hz相敏轨道电路发码区段故障
　　电码化区段发生故障时。应该判断故障区段是否正在发码，如果故障区段正在发码，故障处理时，必须考虑电码化电路发码的干扰。电码化区段，股道区段为占用发码，正线区段为预叠加发码。电码化区段发码时，轨道电路的通道上既有25Hz轨道信息，又有电码化发码信息。区段故障处理时应排除电码化区段发码干扰。
　　（1）站内电码化区段（股道，属于占用发码）发生故障后，为避免电码化干扰应断开室内电码化区段发码发送器。因为电码化发送器有主备发送器和+1发送两种模式，处理故障时断开主发送器同时将备用发送器或者+1发送器也断开。
　　（2）正线电码化区段轨道电路发送故障时，该故障区段发码电路也在工作，在处理正线区段故障时必须考虑占用发码和预发码的干扰。相应故障区段的发送器均应断开。正线区段故障（预叠加发码）在轨道电路传输通道上既有25Hz轨道电路信息又有电码化信息，在处理故障时如果断开发码电路发送器不方便，也可以用具有频率选择功能的移频在线测试记录表（CD-96Z）进行测试，测试时注意卡钳I、II侧的选择，应选择25Hz档位进行测试。
　　发码区段在排除电码化干扰后，后续故障处理和非发码区段思路一样。
　　4.1.2 25Hz相敏轨道电路非发码区段故障
　　（1）电源供电引起的轨道电路故障
　　如果某站多个轨道电路区段同时故障，重点检查是否是电源供电引起。一般电源屏模块故障会导致多个区段红光带。如电源屏轨道主备模块故障，由该模块提供电源的所有区段均会故障，轨道电源屏模块局部110V电压超标也会导致多个区段故障。多个区段故障，确认故障区段均由一束电源供电时，重点检查电源屏。
　　（2）轨道相位角变化引起的故障
　　97型25Hz相敏轨道电路相位角应满足轨道超前局部（87±8度）的标准，如果轨道相位角不符合要求，有可能导致GJ落下。在处理轨道相位角变化引起的故障时，必须判断是由于相位角不符合标准引起的故障时方可进行相位角标调。处理时严禁盲目调整相位角，坚决杜绝由于轨道电压变化导致相位角不符合标准而进行轨道相位角标调。室外带适配器的25Hz轨道电路区段如果相位角无法实现标调，需要结合适配器一起调整。相位角故障一般发生在施工改造或者检修更换扼流引接线时上反长短扼流引接线而引起。
　　（3）判断故障点是在室内还是在室外
　　在区分室内外故障时，首先需要判断室内送出的电压是否正常，甩开送端电缆测试送端皮线，如果电压正常，则可以确认送端室内设备正常，如果甩开送端电缆测试皮线电压不正常，判断为室内送端发生故障，重点查找室内送端间设备与电缆有无短路或者开路故障。排除室内送端故障后，在分线盘受端进行测试，如果分线盘电压正常，则可以确认故障在室内，按照室内故障处理流程处理，重点查找分线盘到组合架之间电缆配线；如果分线盘电压高于正常值，也可以确认故障发生在室内，按照室内故障处理流程处理；如果分线盘电压低于正常值，需甩线继续测试，甩开分线盘皮线后测试，若电压正常或者高于正常值，则故障点在室内，按照室内故障处理流程处理；若甩开皮线后电压低于正常值或者为零，则故障发生在室外，按照室外故障处理流程处理。分线盘电压测试是快速定位室内外故障点的有效方法，在进行分线盘测试时，如果电压低，不可盲目臆断故障点，还需甩线判断，才能确认故障究竟发生在室内还是室外。
　　（4）室内设备故障处理方法
　　在分线盘测试电压正常即可判断为室内故障，一般为室内开路故障。处理室内开路故障时需要顺着分线盘到组合侧面顺次到达轨道二元二位继电器的3-4线圈，顺次测试从分线盘至二元二位继电器之间配线间的电压，电压由有至无即为故障点。如果分线盘至二元二位继电器之间线缆均正常，则需检查二元二位继电器本身是否正常，二元二位继电器1-2线圈的局部110V电压是否满足条件。分线盘电压无或者电压值低于正常值，甩开软皮线后分线盘电压正常，也可判断为室内故障，一般为室内短路故障，室内短路故障需要进一步甩线处理，顺次甩开从分线盘至二元二位继电器之间配线，然后测试电压，电压由无至有即为故障点。 　　（5）室外设备故障处理方法
　　分线盘甩开皮线测试回楼电压低于正常值即可判断故障发生在室外。确定为室外故障时，首先在送端XB箱进行测试，测试室内送出的电压有无，电压无，检查分线盘至送端XB箱之间的电缆。在处理室外轨道电路故障时尽量携带轨道电路故障诊断仪。处理室外故障时用轨道电路故障测试仪在送端轨面进行测试，如果流经钢轨的电流高于正常值，可以判断室外送端至受端存在短路故障，顺着钢轨用轨道电路测试仪进行测试，重点关注轨道电路故障测试仪测试电流突变地点，电流由大突变到小时，检查两条钢轨之间是否存在短路线，关注工务轨距杆，电务引接线等有无破损引起的两轨条短路。轨道电路故障测试仪测试流经钢轨的电流低于正常值，则判断室外存在开路点。处理室外开路需用万用表顺次从送端往受端进行测试，电压由有到无为开路故障点。
　　4.2 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统的故障处理分析
　　ZPW-2000A型区间轨道电路发送、接收设备均设有安全可靠的冗余功能，设备相对稳定，故障率低。在发生故障时有冗余功能的设备一般不需要重点考虑（有冗余功能的设备主用发生故障，会倒+1或者备用，两者同时发生故障的概率很低），重点考虑通道和无冗余功能的设备。当然具有冗余功能的设备之间发生故障也需排除，如果主备之间或者+1之间无法正常切换，主用设备发生故障，也会造成区段红光带。
　　4.2.1 一般移频故障报警，但是设备正常工作时故障处理方法
　　ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路的发送、接受设备都有冗余备用设备，所以一般ZPW-2000A型移频轨道电路发送器或者接收器故障时，控制台会有语音报警信息，微机检测和电务维修机也会有相应的报警信息，对于这类“故障”，不会影响正常行车。但是报警反馈除正在使用的设备存在故障，需要进行处理。发送器故障一般会倒+1，接收器故障会倒备用接收器。这种情况通过查看微机检测的ZPW-2000A实时值中主备发送器、接收器的工作指示就可以快速定位故障点。同样，如果是发送器故障，该发送器正常工作指示灯亮红灯，+1发送器工作指示灯点亮。
　　对发送：检查电源、载频、低频编码条件、功出电压等，当+1发送工作正常，可更换新发送器。
　　对接收：检查电源、输入电压（主轨道、小轨道）等，并机如果可保证GJ正常工作，则该接收器故障，可更换新接收器。
　　4.2.2 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统发送通道故障时处理方法
　　ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路发送通道即指由发送器经过电缆模拟网络盘，经过电缆模拟网络盘的横向和纵向防雷，然后将电源送至室外的匹配变压器，通过匹配变压器变压后将电压送至钢轨这条通道。发送通道故障时，反映在控制台上就是该发送通道控制的轨道区段红光带。所以，一般单个区段红光带故障时，重点考虑发送通道故障。
　　判断小轨道条件。首先到故障区段的前一区段衰耗器“轨出2”测试本区段的小轨道信息。如果小轨道电压正常，则排除由于小轨道条件不满足引起的红光带故障；如果小轨道电压为零或者低于正常工作值，则需查找小轨道区段是否发生断轨，补偿电容是否正常，电容与钢轨的连接钉接触是否良好。（如果是进站3接近区段，不存在小轨道电路。不考虑小轨道电路工作条件）
　　在送端分线盘测试送端电压是否正常。如果分线盘电压正常，证明发送通道室内设备正常，重点查找分线盘到室外发送通道设备电气特性有无异常。然后测试送端匹配变压器E1E2和V1V2端子电压，若E1E2电压低于正常值或者为零，则说明分线盘至室外匹配变压器之间存在虚断或者开路故障；若E1E2和V1V2端子电压正常且送端轨面电压也正常，则说明故障点在送端轨面至受端轨面之间。
　　如果分线盘无电压，先甩开室外电电缆再测试。如果甩开室外电缆仍然分线盘无电压，此时初步判断该故障点为室内故障，重点查找发送器经电缆模拟网络盘、衰耗器等至分线盘之间的线缆存在开路故障。如果甩开室外电缆仍然分线盘有电压，则故障点在室外，然后甩开匹配变压器的E1E2端子，测试室内送至送端匹配变压器的E1E2的电缆有电压，电缆有电，初步判断匹配变压器一次短路；甩开匹配变压器的E1E2端子，测试室内送至送端匹配变压器的E1E2的电缆无电压，则说明室内分线盘至室外送端匹配变压器之间线路短路。
　　4.2.3 ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统接收通道故障处理方法
　　ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路接受通道既接受本区段的主轨道信息又要接受相邻区段的小轨道信息。如果接收通道故障，一个区段主轨电压无，该区段的前一区段小轨电压无（XGJ 24V电压无）。这种情况一般反映在控制台上是相邻两个区段红光带（3接近区段除外）。对于这种情况，为快速处理故障，建议首先到列车运行的前一区段的分线盘进行测试。通过对分线盘电压的测试可以快速判断故障属于室内故障还是室外故障。如果分線盘有电，则故障位于室内，重点查找室内电缆模拟网络盘、衰耗器和接收器；如果分线盘无电，则故障位于室外，重点查找室外接收端电缆、匹配变压器、调谐单元等。
　　5 结束语
　　轨道电路是铁路信号的重要组成部分，对于保障铁路运输安全意义重大。对于铁路信号轨道电路故障的处理，主要是故障处理思路的建立，故障处理时熟练的处理思路是建立在对轨道电路基本工作原理的熟知和现场大量实践之上。为更好的应对铁路信号轨道电路故障的应急处置，要求我们必须以现场实际情况为根本，夯实理论基础，密切注重理论联系实践。在实践中总结经验，提高自身对设备故障处理水平。
　　参考文献：
　　[1]信号工（联锁、列控与区间信号设备维修）[M].中国铁道出版社.
　　[2]区间信号与列车运行控制系统[M].中国铁道出版社.
　　[3]ZPW-2000A移频自动闭塞系统原理、维护和故障处理[M].中国铁道出版社.
　　[4]普速铁路信号维护规则（技术标准）[M].中国铁道出版社.
　　[5]25HZ相敏轨道电路（第四版）[M].中国铁道出版社.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14743756.htm