单机运行引起轨道电路之间不匹配的研究

曾 峰

（中铁通信信号勘测设计院有限公司，北京 100036）

1 概述

轨道电路用于反应列车占用并传递列车运行控制信息，对列车的运行安全具有重要作用。普速铁路车站目前一般采用25 Hz相敏轨道电路，在分路不良区段一般采用脉冲轨道电路，所以在一个普速铁路的车站中可能存在25 Hz轨道电路和脉冲轨道电路交替使用的情况。列车的正常解锁一般采用“三点检查法”。随着铁路技术装备的提升，列车运行速度不断提高，当单机列车高速通过车站时，由于轨道区段长度、高压脉冲轨道电路设备反应时间、继电器动作延时等原因引起的在97型25 Hz相敏轨道电路之间及高压脉冲轨道电路与97型25 Hz相敏轨道电路之间的不匹配，导致联锁进路无法正常解锁、漏解锁、联锁反应轨道有车无占用等问题。

2 问题分析

根据《不对称高压脉冲轨道电路技术条件（暂行）》(铁运[2012]311号)中6.11规定：轨道电路接收设备的吸起时间2～2.5 s，落下时间1～1.5 s。轨道继电器采用JWXC-1700型无极继电器。97型25 Hz相敏轨道电路采用微电子接收单元，系统反应时间为0.3～0.5 s，轨道复示继电器可采用JWXC-1700型无极继电器，若轨道继电器采用JRJC1-70/240，则轨道复示继电器采用JWXC-H310型缓放继电器。暂不考虑联锁设备反应时间，单机列车按东风7型轴距为14.1 m计算，25 Hz轨道电路采用微电子接收单元，根据《普速铁路信号维护规则（技术标准）》中11.2.10规定，24 V时继电器动作时间如表1所示，假定某一站场中存在四段轨道电路AG、BG、CG、DG，AG为25 Hz区段、BG为脉冲区段、CG为25 Hz区段、DG为25Hz区段，如图1所示。具体情况可分为以下几种。

图1 站场平面示意Fig.1 Station layout

表1 继电器动作时间Tab.1 Relay action times

1）机车由AG向CG运行经过BG，考虑BG长度为L1，车长为L2＝14.1 m，BG占用反应时间为t1＝1.5 s＋0.03 s，列车压入BG到出清AG的时间为t2＝(L2/v＋0.5＋0.22)s，v为列车运行速度，如果t2＜t1则联锁可能出现有车无占用。若要脉冲轨道电路不发生此类情况，则列车速度必须小于62.67 km/h。

2）机车由BG向DG运行经过CG，考虑CG长度为L1，车长为L2＝14.1 m，BG恢复空闲时间为t1＝2.5 s＋0.22 s，CG从占用到恢复时间t2＝s，v为列车运行速度，如果t2＜t1可能导致CG无法正常解锁或者错误提前解锁。当机车运行速度为40 km/h时，若不发生此类情况相邻非脉冲区段长度需大于30.4 m；当机车运行速度为80 km/h时，相邻非脉冲区段长度需大于46.8 m；当机车运行速度为120 km/h时，相邻非脉冲区段长度需大于63.1 m；当机车运行速度为160 km/h时，相邻非脉冲区段长度需大于79.4 m。如果不采用微电子单元要求非脉冲区段长度更大。

3）当列车由DG向CG运行且轨道继电器采用JRJC1-70/240，轨道复示继电器采用JWXC-H310，考虑车长为L2＝14.1 m，最不利情况下CG占用反应时间为t1＝0.9 s，DG恢复空闲时间t2＝(L2/v＋0.3）s，v为列车运行速度，如果t2＜t1则联锁可能出现有车无占用。若要97型25 Hz不发生此类情况，则列车速度必须小于84.6 km/h。

3 解决方案

经理论分析，当97型25 Hz相敏轨道电路之间相邻使用（不采用微电子接收单元）或脉冲轨道电路与25 Hz相敏轨道电路相邻使用，导致轨道区段无法正常解锁、错误解锁、联锁反应有车无占用等问题，主要在于轨道电路之间反应占用空闲时间特性不同。解决方案如下：

1）97型25 Hz相敏轨道电路，轨道继电器采用JRJC1-70/240，轨道复示继电器采用JWXC-H310时的不匹配，在冲击电流影响不大的情况下可以采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型继电器，或者采用电容电阻串联构成缓吸电路使其相匹配。

2）在新建站场设计中考虑脉冲轨道电路和25 Hz相敏轨道电路相邻使用，应尽可能使25 Hz相敏轨道电路区段加长。

3）在无法满足加长25 Hz相敏轨道电路区段，如改建铁路时也可使用电容电阻构成缓吸电路，使轨道电路之间反应占用空闲时间相匹配。

4 应用与结论

在改建京广线荣家湾站的设计过程中，由于3-5DG（区段长度127 m）、1-7DG（区段长度100 m）分路不良，采用高压脉冲轨道电路，IAG（区段长度302 m）、9DG（区段长度75 m）、IIAG（区段长度302 m）、15DG（区段长度92 m）、IIG（区段长度412 m）采用97型25 Hz相敏轨道电路，其轨道继电器采用JRJC1-70/240，轨道复示继电器采用JWXC-H310，具体站场如图2所示。在运行试验时，当单机列车上行高速通过车站，在最不利条件下15DG反应占用时间为0.9 s，IIG恢复空闲时间为0.3 s，两轨道电路之间存在0.6 s的时间差，导致联锁出现有车无占用，因此在设计过程中，采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型继电器，可以将这种时间差减小到0.2 s，只要列车运行速度控制在253.8 km/h以下，便可以有效解决此类问题。当单机列车下行高速通过车站时，在最不利条件下，1-7DG恢复空闲时间为2.72 s，9DG占用和恢复总时间为1.25 s，两轨道电路之间存在1.47 s的时间差，导致联锁出现漏解锁。在设计过程中，考虑到改建铁路，在不更改轨道区段长度的条件下，利用电容电阻构成充放电电路原理设计缓吸电路，当9DGGJR吸起时电流从KZ经过R1和C1构成的串联电路到KF给电容C1充电。当电容C1充满电后，对直流电为断开状态，电流再流经9DGJF继电器线圈到KF，使9DGJF继电器的缓吸2.5 s（考虑缓吸电路的衰耗），当9DGGJR落下时电容C1、电阻R2和9DGGJF1第7组接点的后接点构成回路使电容C1放电，电路如图3所示，减小轨道电路之间的时间差，便可以有效解决此类问题。荣家湾站改建前后对应轨道继电器吸起/落下时间如表2所示。因此在新建站场中，轨道电路尽量做到统一制式，97型轨道电路尽量采用微电子接收单元，可以避免这类不匹配问题，但在条件无法满足的情况下，采用JWXC-H340型替代JWXC-H310型继电器和设计缓吸电路可以有效解决不匹配问题。

图2 列车运行平面Fig.2 Track layout for train operation

图3 9DGJF缓吸2.5 s电路原理Fig.3 Circuit principles of 2.5s slow energizing of 9DGJF relay

表2 改造前后对比数据Tab.2 Data comparison before and after retrofitting