高压脉冲轨道电路的调整与维护方法探讨

南昌铁路局福州电务段 张永光

铁路线路的占用与空闲信息即车辆在线路上占用与否，靠的是向轨道上发送信息，一些铁路车站的线路区段很少有车辆经过，轨面就会生锈以及轨面污染物等（含坡道区段机车喷砂）造成绝缘层，车辆在线路上就不能将两条钢轨完整的短路（简称分路不良），这时就不能正确反映车辆占用与否，这就将造成极大的安全隐患，高压脉冲轨道电路将能很好地解决轨道电路分路不良问题。高压脉冲轨道电路是在国有高压不对称脉冲轨道电路的基础上，吸收法国高压脉冲轨道电路技术而设计的一种新型轨道电路。该制式轨道电路充分利用输出瞬间功率极高的特点击穿钢轨上的锈层、污染物，从而实现列车的良好分路。2010 年以来，南昌铁路局福州电务段管内鹰厦线等普线车站分路不良区段经过信号设备大修和更新改造后，采用了高压脉冲轨道电路后，均解决了分路不良问题，分路不良整改率可达到100%。

1 高压脉冲轨道电路组成

本文以高压脉冲一送一受区段叠加国产4 信息移频电码化为例进行分析。

一送一受区段叠加国产移频电码化送端由GM.F1-25 高压脉冲发码器、GM·HG 高压脉冲隔离盒、GM.BMT 高脉调整变压器、M.QFD-750 发码器等组成；受端由GM·QY2高脉抑制器、GM.Y 高脉译码器、JRJC-24.7K/7.5K 二元二位差动继电器、M.QFD-650 发码器等主要器材组成。

2 高压脉冲轨道电路工作原理

高压脉冲轨道电路里的脉冲信号是周期不对称脉冲信号，占空比约100:1，脉冲峰头电压（正脉冲）高出峰尾电压（负脉冲）约3～8 倍，峰头持续时间远小于峰尾时间；该脉冲轨道电路系统是利用瞬间功率高达近万瓦的脉冲信号，对轮缘和钢轨的接触点进行烧结，从而达到解决分路不良目的。

高压脉冲轨道电路原理图如图1。说明如下：

室内高压脉冲电源AC220V 送至高脉发码器一次侧，通过芯片的控制，I4～I7 输出信号，产生高压脉冲信号源，提高轨面瞬间击穿电压，击穿钢轨上的锈层及污染物。根据区段长短和生锈程度调整二次侧电压档位，从而得到需要的击穿电压，二次侧电压档有300V、400V、500V 可选。产生的高脉冲信号经过电缆和钢轨回到室内，经过译码器产生可驱动二元差动继电器的工作电源。高压脉冲轨道电路工作时产生的瞬间电压较大，在送端和受端分别加装保护设备：GM·HG型高压脉冲隔离盒通过移频信号，隔离高压脉冲信号保护移频发送设备；GM·QY2 型高压脉冲抑制器用于隔离电码化。

高压脉冲轨道电路轨面电压高，击穿能力强，一般波头可达到70V，波尾可达到20V，用高压不对称脉冲击穿钢轨上的锈层和污染物，解决了由于轨面严重生锈带来的分路不良问题，改善了轨道电路分路灵敏度。在轨道电路分路状态时，当波头残压小于13.5V（或波尾残压小于9.5V），二元二位差动继电器均可可靠落下，克服因其它轨道电路制式下因机车压不死，残压过高造成轨道电路区段闪红，完全消除轨道电路分路不良区段，在潮湿地区、钢轨生锈程度较高地区很实用。

图1 高压脉冲一送一受区段叠加国产4 信息移频电码化电路图

3 高压脉冲轨道电路调整方法

3.1 器材检查

根据施工图纸检查现场器材、型号是否正确。根据施工图纸检查防雷元件、保险等元器件。对所到器材进行电气特性上道前测试，检查器材特性参数是否合格。

3.1.1 设备预调

根据现场情况对扼流变压器、轨道变压器、译码器等器材进行预调。

当区段生锈程度较大时，高压脉冲发码电源变压器输出电压可调至400V、500V；当区段有2 个受端时，高压脉冲发码电源变压器输出电压调至400V；当区段有3 个受端时，高压脉冲发码电源变压器输出电压调至500V。

当区段长度小于400m 时，译码器输入端建议使用1、2端子；当区段长度大于400m 时，译码器输入端使用1、3 端子。当区段有两个受端时，可将区段较短的分支的译码器连接端子的变比适当调高1～2 档；同理，当区段有3 个受端时，可选择区段长度最特殊的分支的译码器连接端子的变比调高或者调低1～2 档。

四线制电码化区段电码化信号在扼流变压器、轨道变压器上选择3:1，高压脉冲信号选择6.5:1。

高压脉冲调整变压器GM.BMT 输出电压要预调到150V之下，电压高时高频损耗大，GM.BMT 发热；GM.BG-80 输出一般调至33.4V 的档位；高压脉冲隔离盒GM.HG 一般使用Ⅰ2、Ⅲ2。

3.1.2 通电调试

根据轨面电压、二元差动继电器头尾电压等要求进行调试。在送电调整前，将室内外需要调整的地方预调好，送电前检查送端熔断器是否在关闭的位置，受端熔断器是否在开启的位置；需要调整电压或者平衡时，需将送端的熔断器关闭后方可调整，以免瞬间电流击穿电子元件。

（1）送电后检查高压脉冲发码器工作指示灯以固定频率（180±5%次/分钟）闪烁。

（2）送电后，检查室内测试盘测试的电压是否正常，一般情况下波头电压调整到45～55V，波尾电压调整至40～50V为最佳；测试盘可测到电压，核对二元差动继电器、复示继电器状态是否一致；室外轨面头部电压应调整在70V 以上，尾部在10V 左右。

（3）若二元差动继电器头尾部电压偏高，加大发码器的限流电阻或减小发码器发送电压，或者改变发送端、接收端变压器变比。

（4）若电压偏低，减少发码器的限流电阻，或增大发码器发送电压或者改变发送端、接收端变压器变比。

（5）若头尾电压比例失调，调整译码器的43 端子与11、12、31、33、32 端子的连接，以满足要求。

（6）调整二元差动继电器头尾部电压摆动范围在40～ 50V 左右。

（7）检查JWXC-1700 继电器加阻容元件电路中JWXC- 1700 继电器缓吸。

（8）测试叠加电码化区段电码化入口电流在500mA 左右（根据具体区段制式的要求）以上。如果低于500mA（或高于500mA），可调整高压脉冲调整变压器二次侧电压，或者调整抑制器电感匝数。

3.1.3 问题查找

根据调试问题的现象，查找相应位置的问题。

（1）发码器无输出或输出异常时，先检查输入、输出及调整端子位置是否正确，电子板是否压紧，电阻的连接线是否连接良好。发码器测试时需将Ⅰ4、Ⅰ7 封连。

（2）调整受端电压时，综合防雷柜、轨道防雷、XB 箱内防雷需去除。

（3）若二元差动继电器尾部电压高出头部电压很多，则可能是极性相反，只需将轨道变压器或扼流变压器端子所接线对调即可。

（4）高压脉冲隔离盒GM.HG 在无电码化时应接Ⅰ2、Ⅱn或Ⅰ2、Ⅲn，若接成Ⅰ1、Ⅰ2，则不能正常工作（受端电压可能会时有时无）。

3.1.4 检验测试

检查区段各项电气指标是否符合要求。

（1）轨面头部电压应在70V 以上。

（2）检查二元差动继电器应能可靠吸起，且头尾部电压摆动范围在40～50V 左右。

（3）进行极性交叉测试，确保极性交叉的正确。当高压脉冲区段和其它制式的轨道电路相邻，可不做极性交叉测试。

（4）进行分路试验，残压头部低于13.5V 或尾部低于9.5V，即可保证二元差动继电器可靠落下。

（5）检查室内25Hz 电源屏容量是否满足要求及高压脉冲上道后电流增加值（一个高压脉冲区段功耗在60W 左右）。

4 轨道电路维护

4.1 日常维护

日常维护的主要目的是积累经验和及早发现故障。它所包含的检查内容为：

（1）全面检查轨道电路接续线，连接线，各有关分支的跳线连结等是否良好，安装有绝缘的地方必须绝缘良好。

（2）检查高压脉冲发码器工作指示灯的状态，工作时工作指示灯应以固定频率 3Hz/s 闪烁（180±5%次/分钟或360±5%次/分钟）。

（3）检查轨道继电器头、尾线圈电压摆动范围（一般在45～55V 左右为最佳）。

注意轨道电路传输的脉冲频率是否有规律、且频率一致。可通过调阅微机监测头尾波有效值和频率曲线来分析，对头尾波有效值波动较大的区段进行原因查找。

（4）当在干燥天气时，做0.15Ω 无感电阻分路试验确认继电器失磁。

记录各部位测量数据：①发送器的电源电压；②脉冲间隔周期；③发送端和接收端轨道峰值电压；④轨道继电器头/尾线圈电压；⑤抑制器和高压脉冲抑制器的电压；⑥测量时候的天气。

将当天测试记录和前一天的测试记录进行比较，若出现有不正常的变化，检修人员应寻找引起变化的原因，重点是应检查轨道电路部分。

4.2 故障处理

如若出现故障，要进行故障处理。故障处理时要注意以下几点：需调整变压器二次侧电压时，需断开电源；要调整译码器端子时，电源必须断开。

轨道电路故障，很难预测能引起故障的全部原因，一般按下列所述进行分析：

4.2.1 轨道电压、脉冲间隔异常或手触高压脉冲发码器温度偏离正常值，应检查轨道电路的发送端设备，并查看钢轨绝缘节。

4.2.2 轨道峰值电压和脉冲间隔正常，发送准确，应检查接受端设备。

4.2.3 为寻找轨道上的短路或者钢轨上折断，应等距测量轨道间的峰值电压，以便于判别故障地点。

4.2.4 由发送端异常显示出的故障发生时，（1）如果脉冲间隔异常，每分钟小于155 次/分和大于195 次/分。或脉冲间隔不稳定、不规则，则应该认为脉冲间隔为异常，须更换发送器。

（2）如果轨道电压出现异常，则应检查电源电压，是否稳定在规定范围，然后检查其空载运用电压值，并与安装试验值进行对比，如果室内各种电压正常，则故障在轨道电路方面（绝缘节、短路、或在接受端等）。一般轨道电路测得的数值低于或者高于轨道电路日常数值最小值的20%，则应该视为异常。

（3）如果脉冲间隔异常，可能是因为发码器Ⅰ4、Ⅰ7未封连或未接在电路上时输出虚电压（时有时无），表示灯亮度和频率不对。

（4）发码器无输出时，先检查输入、输出及调整端子位置是否正确，再检查电子板是否压紧。

4.2.5 确定接受端的故障

接受设备的某些故障可以引起轨道电路改变，但它不会使脉冲间隔受到任何影响，根据下述情况，可以判定接收端的“轨道”电压正常或者不正常。

正常的轨道电压：测量继电器线圈的电压、电流。如果继电器线圈上的U/I 不等于此线圈的电阻值，则继电器必须更换。检查故障，不是由于电缆或继电器系统引起的故障，则继电器端子电压中有一个小于其通常记录之数值，就应更换接收器。

不正常的电压，按顺序断开：①断开接收端的接收口；②断开扼流变压器二次；③断开扼流变压器一次。每次操作后，测量“轨道”电压，将其断开后能使“轨道”电压恢复到正常的元件，即为故障元件。

4.2.6 在轨道上确定的故障

（1）短路。从发送开始，使用脉冲峰值表，在钢轨上进行分段测试，当脉冲峰值表指示为零时，即为短路点。

（2）断轨。在钢轨上用脉冲峰值表分段测电压，即可发现故障的部位。

（3）绝缘节。用脉冲峰值表检查，如果绝缘节两端的电压Ux 小于轨道电路最大峰值电压的1/4，则绝缘节必须更换。

（4）间歇故障。确定这类故障比较困难，除了上述的各种检查之外，应该找出这类间歇故障的某些局部条件之间的关系，诸如电源电压的重大变化，循环出现的特点和位置、空气条件等，特别要考虑牵引电流的影响。

使用脉冲峰值电压表，测轨道脉冲的峰值电压；

试电压轨道上的临时性交流电压；

轨道继电器线圈电压，头/尾伏。

当轨道上出现交流电压接近5V 和继电器尾部线圈电压增大时，则可能是牵引电流引起的不平衡，此时应设法寻找其不平衡的根源。

5 结束语

通过采用高压脉冲轨道电路对普速线路车站分路不良区段整治，采取以上现场实际使用维修方法，整治后设备运用稳定，且轨道电路分路不良得到有效解决，效果明显，并获得了高压脉冲轨道电路的维护经验。在今后设备使用维护中，还需不断积累方法和经验，才能保证设备的运行稳定。

[1] 铁道部. 铁路信号维护规则[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2010.

[2] 栗亮. 高压脉冲轨道电路施工中应该注意的若干问题[J]. 西铁科技, 2011(2): 51-52.

[3] 赵军. 高压脉冲轨道电路的维护与故障处理[J]. 铁道通信信号, 2012(8): 47-48.

[4] 铁道部. 不对称高压脉冲轨道电路维护暂行标准(铁运[2012] 312 号).