铁路信号轨道电路介绍及故障探究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：臧鑫哲（1995），女，汉族，研究生，助理工程师，中国铁路北京局集团有限公司北京电务段，铁路信号。-193-铁路信号轨道电路介绍及故障探究 臧鑫哲 中国铁路北京局集团有限公司北京电务段，北京 100000 摘要：摘要：铁路信号轨道电路作为现代铁路系统中的关键组成部分，不仅确保了列车运行的安全性，还提高了运输效率。这种复杂的系统依赖于精确的电子设备和精细的工程设计，以监测和控制列车的位置和运行状态。然而，即便是最先进的系统也无法完全避免故障。了解轨道电路的基本原理和常见故障类型，对于维持铁路网络的高效和安全运行至关重要。本文主要介绍铁路信号轨道电路及故障分析。关键词：关键词：铁路信号轨道；电路介绍；故障分析 中图分类号：中图分类号：U29 0 引言 在铁路运输领域，轨道电路是连接列车、轨道和信号系统的关键纽带。每当列车穿梭于广阔的铁路网，背后都有复杂的轨道电路系统在默默工作，确保每一次行程安全顺畅。但是，与所有技术系统一样，轨道电路也可能遇到各种故障。对这些潜在问题的及时诊断和解决，对于保证铁路安全和提升运输效率具有不可估量的价值。1 轨道电路的作用、组成及分类 1.1 作用 根据中华人民共和国铁道行业标准（轨道电路通用技术条件的界定，轨道电路是铁路系统中的一个关键组成部分，利用铁路线路上的钢轨作为导体传递信息，用于检测铁路区段的空闲或占用状态。这种电路系统的主要作用是为铁路信号系统提供实时的轨道占用信息，确保列车安全运行。通过检测钢轨上是否存在列车，帮助防止同一轨道区段内发生列车碰撞的事故。除此之外，轨道电路在控制列车运行速度和调节列车间隔方面也起着至关重要的作用，这对提高整个铁路网络的运行效率和安全性是非常重要的。这样的系统不仅增强了铁路运输的安全性，也提高了整体运营效率和可靠性，是现代铁路运输不可或缺的技术之一。1.2 组成 轨道电路的组成包括导体部分和各种控制设备。导体部分主要由钢轨及其连接线组成，如接续线、扼流连线（在 25Hz 轨道电路中使用）和调谐引接线（在ZPW-2000A 轨道电路中使用）。钢轨的绝缘方式（例如机械绝缘或电气绝缘节）在区分不同轨道区段中发挥着关键作用。控制设备方面，轨道电路包括送电端设备（如轨道电源、变压器、熔断器和防雷设施）和受电端设备（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、防雷和防护盒以及接收器和继电器）。1.3 分类 轨道电路可以根据其工作原理和应用进行分类。常见的分类包括直流轨道电路、交流轨道电路和编码轨道电路。直流轨道电路简单但对绝缘性能要求较高，适用于较短的区段。交流轨道电路对绝缘要求较低，适用于长距离区段。编码轨道电路使用特定的编码信号，提供更精确的控制和信息，适用于复杂和高速的铁路网络。各种轨道电路根据具体的应用需求和环境条件被选用以达到最优的性能和可靠性。2 铁路信号轨道电路工作原理 2.1 25Hz 相敏轨道电路工作原理 25Hz 相敏轨道电路通过使用低频交流信号来检测铁轨是否被占用，核心依赖于信号的频率和相位。发送端向钢轨发出固定频率（25Hz）的交流信号，该信号在轨道空闲时沿钢轨顺畅传输至接收端。接收器分析信号的频率和相位，以确定轨道占用状态。当列车占用轨道，会引起钢轨间短路，改变信号路径，这种变化由接收端捕捉，从而识别出轨道被占用。因此，25Hz 相敏轨道电路能够准确监测铁轨占用情况，并向铁路信号系统提供关键信息。2.2 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞轨道电路工作原理 中国科技期刊数据库 工业 A-194-ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞轨道电路是铁路信号技术中的一项重要进步，采用了先进的信号处理技术，显著提高了铁轨占用检测的精度和可靠性。该系统不同于传统的依赖电气或机械绝缘节来分割轨道区段的方式，而是运用特殊的编码和频率移动技术来识别和监控轨道区段。发送端发出的信号，含有特定的频率和编码信息，在无列车占用的轨道上可以自由传播并被接收端接收。当列车占据轨道时，信号特性发生变化，接收端能够探测到这一变化，从而判断出轨道被占用的状态。3 铁路信号轨道电路故障分析 3.1 25Hz 相敏轨道电路一般故障分析 在分析和处理 25Hz 相敏轨道电路的常见故障时，首先需要对轨道电路的基本电气参数进行全面检查，包括电压、电流和频率，以识别可能的电源问题、接地故障或绝缘不良。接着，重点分析信号的完整性和质量，尤其关注信号的幅度和相位特性，因为这些直接影响轨道电路对占用状态的判断。绝缘节的完好状况也至关重要，任何损坏或污染都可能导致短路或信号泄露，影响轨道区段的正确判断。同时，检查钢轨的物理完整性，如断裂、严重磨损或接触不良，这些都可能导致轨道电路故障。考虑环境因素的影响，如湿度、温度变化、腐蚀等，因为它们可能对轨道电路性能产生不利影响。确保系统配置和调整正确，包括轨道电路的适当调整和校准，避免不准确的设置或校准导致误判。最后，分析历史故障记录和维护日志，寻找故障的周期性或特定模式，以识别潜在的系统性问题。通过这些综合性的分析步骤，可以有效地诊断和解决 25Hz 相敏轨道电路的故障，确保铁路信号系统的可靠性和铁路的安全运营。3.1.1 25Hz 相敏轨道电路发码区段故障 处理站内电码化区段（例如股道区段）的故障时，关键之一是切断该区段的电码化发码发送器，以降低由电码化引起的干扰。这包括确保主发送器、备用发送器以及+1 发送器均被断开。此举对于减少由电码化发送器引起的信号干扰至关重要。处理正线电码化区段轨道电路的故障时，应特别注意由占用发码和预发码引起的潜在干扰，并在必要时断开故障区段的发码电路发送器。如果直接断开发送器操作复杂，可以采用具有频率选择功能的移频在线测试设备，例如CD-96Z，以进行更深入的故障诊断。这种方法有助于准确地识别问题所在，从而确保轨道电路的有效和安全运行。在进行轨道电路故障测试时，准确选择合适的卡钳和设定正确的 25Hz 测试档位至关重要。确保电码化区段的发码干扰被排除后，无论是发码还是非发码区段的故障处理，其步骤通常是一致的。这种方法为故障处理提供了统一和系统化的流程，有助于高效且有效地解决轨道电路问题，确保铁路系统的安全性和稳定性。3.1.2 25Hz 相敏轨道电路非发码区段故障 在处理一个车站多个轨道电路区段同时发生故障的情况时，首先应关注电源供电方面的问题。这种同时性故障往往与电源屏模块的功能紧密相关，并可能导致涉及的多个区段出现红光信号。特别是当电源屏的轨道主备模块发生故障时，所有由该模块供电的轨道区段都可能受到影响，表明故障检查和解决的重点应放在电源系统上，同时，电源屏模块中局部 110V 电压的异常也是引发多个区段故障的常见原因。因此，在这种情况下，应优先检查和测试电源屏模块，以确认电源是否稳定、是否存在电压波动或其他电源相关问题。对于 97 型 25Hz 相敏轨道电路，轨道相位角的正确设置至关重要，它通常应保持在 878 度的范围内。如果相位角偏离标准，可能会导致轨道继电器（GJ）故障，影响轨道电路的正常运行。在配备适配器的 25Hz轨道电路区段中，如果标准相位角调整无法实现，可能需要调整适配器本身，以确保轨道电路的正确运作和整体系统的稳定性。在铁路信号轨道电路的维护中，处理室内设备的故障时，对分线盘进行电压测试是关键的诊断步骤。当分线盘显示的电压正常，这通常表明故障可能发生在室内，而且很可能是由于线路开路造成的。在这种情况下，应该仔细检查从分线盘到轨道二元二位继电器的整条线路，尤其关注 3-4 线圈之间的电压变化，因为电压的消失点通常就是故障的所在位置。如果沿线路的电缆检查表明没有任何异常，下一步则是对二元二位继电器自身进行检查，确保其功能正常并且 1-2线圈的局部 110V 电压符合标准要求。另一方面，如果分线盘的电压异常（无电压或低于正常值），但在断开软皮线后电压恢复正常，这通常指向室内出现短路故障。在这种情况下，需要进一步断开线路，并逐段检查从分线盘到二元二位继电器之间各部分的电压情况，中国科技期刊数据库 工业 A-195-以便准确地定位故障点。在铁路信号轨道电路的维护和故障处理中，对室外设备故障的诊断首先从分线盘的电压测试开始，这一步骤至关重要。当从分线盘断开连接后发现回路电压低于正常值时，这通常表明故障源自室外。在这种情况下，首先应在送端 XB 箱进行电压检测，以评估电源的状态。如果 XB 箱处没有电压，那么需要检查连接分线盘与送端 XB 箱之间的电缆是否存在问题。对于室外设备故障的进一步诊断，可以使用测试仪在送端轨面上进行电流测试。当测量到的电流高于正常水平时，这可能表示存在从室外送端到受端之间的短路问题。为了精确定位故障点，应沿着钢轨逐步使用测试仪进行检测，并特别注意那些电流发生突变的区域。这种突变可能是由于钢轨间的短路或是轨距杆、电务引接线等设备的损坏所致。另一方面，如果测试仪显示流经钢轨的电流低于正常水平，则可能指向室外存在的开路故障。在这种情况下，应使用万用表从送端开始，沿线向受端逐步进行电压测试。电压的变化（从有到无）将帮助定位开路故障的具体位置。综合以上步骤，这些系统化的检测方法有助于快速而准确地诊断并解决室外轨道电路的故障，确保铁路信号系统的稳定和安全。3.2 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统的故障处理分析 ZPW-2000A 型区间轨道电路系统中的发送和接收设备具有高效的冗余机制，从而确保了系统的稳定运行和较低的故障率。在处理故障时，一般不需过分关注具有冗余功能的设备，因为系统在主设备故障时会自动切换到+1 或备用设备，而这两种设备同时故障的可能性非常小。然而，在故障诊断时，仍需要注意那些无冗余功能的设备和通信通道。同时，不能忽视冗余设备间的潜在问题，尤其是在主备设备或+1 设备间切换出现问题的情况。即便是冗余设备，也应定期检查和维护，以确保系统整体的稳定性和可靠性。3.2.1 一般移频故障报警，但是设备正常工作时故障处理方法 在处理 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统的一般移频故障报警中，尤其当设备表面上仍正常运作时，需要采用一系列细致且系统化的故障处理方法。这包括首先确认报警的准确性和类型，通过检查控制台指示、审查系统日志和报警参数。接下来，应对设备状态进行全面检查，涉及发送器、接收器、变压器等关键组件，确保它们在规定参数内运作。同时，运用系统内置的诊断工具进行软件方面的故障分析，并对比当前与历史数据以发现任何异常趋势。此外，要考虑排除临时性问题或误报，可能需要临时重置或重新校准设备。还需检查外部环境因素，如电磁干扰、极端天气或施工活动，是否影响系统运行。即使设备看似正常，定期的预防性维护也是必要的，以确保长期稳定运行。最后，所有检查结果和采取的措施都应被详细记录并在需要时上报给相关部门，以便进行更深入的分析和后续跟踪，确保系统的有效运行和故障的及时解决。3.2.2 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 在处理 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统中的发送通道故障时，需要采取一系列综合性的步骤。首先，对发送通道的设备进行全面检查，接下来，通过测量和分析发送端的电压和电流参数，检查电源和信号的质量，以诊断可能的电气故障。同时，要考虑使用专业的测试设备来评估发送通道的整体性能，包括频率、信号强度和稳定性。如果发现任何参数偏离正常范围，应进行相应的调整或更换故障部件。此外，也需考虑系统配置或软件设置的问题，这可能需要重新配置或更新系统的相关部分。在处理过程中，必须确保所有的安全措施得到遵守，避免对设备或人员造成进一步的风险。最后，对所有的诊断活动和采取的措施进行详细记录，以便于未来的追踪和参考。通过这种系统化的方法，可以有效地解决 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统发送通道的故障，确保系统的正常运行和铁路安全。3.2.3 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统接收通道故障处理方法 在处理 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统中接收通道的故障时，采取的方法应该是全面且细致的。首先，重点检查接收器及其相关组件，如电缆、匹配变压器和调谐单元，确保这些设备没有物理损坏或连接问题。接着，通过测量接收端的电压和信号强度来评估信号的质量和稳定性，这有助于诊断潜在的电气故障或信号干扰问题。如果发现信号异常，可能需要调整、校准或更换损坏的部件。同时，也要考虑系统中国科技期刊数据库 工业 A-196-配置和软件设置的影响，这可能需要重新配置或更新系统的相关软件。在这一过程中，特别注意安全措施，以防止对设备和人员造成额外风险。此外，对环境因素，如电磁干扰或极端天气条件，进行评估也是必要的，因为这些因素可能影响接收通道的性能。完成故障处理后，应对所有检查、诊断和维修活动进行详细记录，以便未来的分析和故障追踪。通过这些步骤，可以有效地解决 ZPW-2000A 型无绝缘移频自动闭塞系统接收通道的故障，保证铁路系统的安全和高效运行。4 结束语 总结以上内容，可以看到 ZPW-2000A 型无绝缘移频轨道电路在铁路信号系统中的重要性和复杂性。该系统的高效运行对于确保铁路交通的安全和流畅至关重要。通过对故障的快速准确诊断和处理，特别是对于发送和接收通道的故障处理，可以大大提高系统的稳定性和可靠性。此外，对于电源供电、轨道相位角变化以及室内外故障点的准确判断也是确保铁路信号系统正常运行的关键因素。铁路技术人员应掌握这些核心知识和技能，以确保铁路系统的持续安全运行。参考文献 1高武东.铁路信号 25Hz 相敏轨道电路故障分析J.运输经理世界,2021(25):4-6.2车志霞,陈保平,燕延,张朋飞,段鑫,张守梁.铁路信号系统 ZPW-2000A 轨道电路故障分析J.自动化仪表,2017(9):99-102.3折宇.铁路信号系统轨道电路分路不良的防治对策J.技术与市场,2019(11):115-116.4温永勇.铁路信号系统轨道电路分路不良问题的危害性及措施探析J.中国设备工程,2019(1):221-223.