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轨道电路设备冗余方式探讨

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：成强华

[导读] 摘要：轨道电路作为铁路信号基础设备，对保证行车安全、提高运输效率具有至关重要的作用，对其可靠性、安全性的研究历来都是轨道电路研究的重点。

        中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头电务段内蒙古包头 014040
        摘要：轨道电路作为铁路信号基础设备，对保证行车安全、提高运输效率具有至关重要的作用，对其可靠性、安全性的研究历来都是轨道电路研究的重点。随着对设备运行可靠性、安全性的要求越来越高以及技术的不断发展，各种冗余方式也普遍应用于轨道电路发送及接收设备，以最大限度的保证轨道电路的正常工作。本文主要阐述国内目前主要采用的轨道电路发送、接收设备的冗余方式，并对其进行对比分析。基于此，本篇文章对轨道电路设备冗余方式进行研究，以供相关人士参考。
        关键词：轨道、电路设备、冗余方式
        引言
        轨道电路是城市轨道交通信号系统中的一项重要设备，用来反映轨道区段是否有列车或车辆占用，其工作稳定可靠是决定列车正常安全运行的重要因素。早期的城市轨道交通线路均采用轨道电路作为列车检测设备，实际故障抢修处置中，室内轨道电路硬件故障可通过更换备件迅速排除，而当折返站道岔区发生无法立即恢复的轨道电路故障时，联锁的道岔电操功能也将失效，仅能通过人工手摇道岔方式来控制道岔。
        一、铁路信号设备组成
        现代铁路信号设备主要分为信号机、转辙机和轨道铁路三个部分。信号机通过某一固定的信号形式向人们传递信息，铁路的建设和运营过程会穿梭众多不同的城市或区域，有很多街道交叉点，铁路运营需要建立对应不同区域的防护区，信号设备的使用能有效强化对每个区域的管理，充分发挥防护区的防护作用，进而减少事故的发生。转辙机设备的位置通常都在道岔处，在运营过程中会根据实际情况进行转换，转换到定位处或者相反位置，目的在于准确地反映当下道岔所处的实际位置，这样才方便有关技术人员在出现道岔故障时快速找准故障点展开维修工作。现代铁路信号设备正常运行的基础设备之一就是轨道电路，其能随时检测到列车运行状态正常与否以及某个时间段内列车所在的位置，所有通过检测收集而来的信息都将传送到信号机，再通过对应的信号设备分类将信息传达给铁路工作人员，让工作人员参考这些信息对火车的正常运行进行控制。
        二、常见故障处理分析
        2.1故障持续时长分析
        在系统故障后快速恢复系统的正常运营，尽量减少故障带来的影响对铁路运输具有重要的意义。统计各故障文本中的故障持续时长，结果如图4所示。在统计过程中将数据分成普铁和高铁线路故障数据，结果显示地面故障的维修时间普遍偏高，约是车载故障持续时长的一倍以上。据统计，室外故障约占地面故障的69%，室外故障维修跨度大，尤以室外轨旁设备故障为主，如轨道线路分路不良、道岔挤岔等，需要向行调要点申请上道，远程沟通、故障诊断时间均较长。
        2.2强电流入侵烧毁设备
        强电流入侵会烧毁轨道电路设备，这是由于过大的不平衡的电流入侵设备之后直接让设备发热导致毁坏。然而当回流不畅通的时候，造成牵引电流直接侵入设备某处，几百安培的电流会直接烧毁设备，形成巨大的故障范围，带来巨大的损失，虽然烧毁设备发生的概率较小，但是其影响面较大，一旦发生之后便带来恢复时间长、损失大的不良影响，对铁路运输的影响也就更大。强电流产生原因分析如下:①电气化区段中出现部分接触网短路，此时不平衡电流会瞬增到数百安培，这种情况极少出现。②牵引电网的瞬间闪络，由于其持续时间短(变电所不跳闸)，其瞬间电流脉冲传到接触网支柱火花间隙导通后进入单侧轨，导致一个巨大的不平衡的电流在单侧轨中产生。③接触网支柱的火花间隙短路或接地线错误连接而造成的稳态数值较大的不平衡电流。④严重回流不畅通所带来的强电流。为了防止这样的故障发生，首先，轨道电路的传输性能需要提高，确保牵引回流的畅通无阻，减少或消除不平衡电流的影响。避免牵引电流聚集某处而毁坏设备。

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        2.2轨道电路常见故障及分析
        红光带、电压稳定性差和闪红光带等都是经常出现在轨道电路中的故障，可能引发故障的原因有器材故障、绝缘体受损、引接线短路或者塞钉头松动等。信号机设备管理人员需要在日常工作中定期开展对轨道电路设备的整体性检修，主要维护和检修对象包括接续线、轨道电路盒设备、钢轨跳线和引接线等，排查重点放在虚接、断裂和是否出现进水情况上，除此以外还要深入检查轨道电路箱盒内部，比如电缆是否断裂、螺丝是否松动等。轨道电路的电流和电压也在日常测试工作范围内，电压过低不满足设备运行所需就会影响设备的正常运行，因此应通过细致检查排除存在于轨道电路中的安全隐患。
        3．3继电器检修与调整
        对于铁路信号设备中继电器运行，在工作状态下会出现一定的问题。由此，需要对继电器安全检修与调整工作。比如，检修继电器的电磁系统，需要分析与处理线圈与磁路，不仅要根据情况清洁内容部的钢丝卡、衔铁等部件，还要观察设备使用是否时间的影响而发生破损、老化等情况，避免机械使用强度降低。若继电器线圈内引线是假焊的需要重新焊接。在检修磁路时，看衔铁是否发生变形，保证其表现不变形，还要促进气隙之间的均匀性，保证磁性的充分发挥与有效实现。若发现其扭曲需及时进行修理。例如，当衔铁磨损较严重时，需要结合实际对其进行修复与更换。在检修对接点系统时，为表面拉杆安装发生偏移，需可对衔铁是否变形与接点片之间衔接是否正确进行分析，这样在整体建设与发展下维护其应用。此外，相关人员要集中对其管理机制进行调整，统筹监督磁路与接点系统工作，一方面可对接点架结构与衔铁间隙性进行调整，一方面维护管理衔铁角度。达到列车安全、有序运行的目的。
        三、现代铁路信号设备维护与安全保障措施
        3.1铁路轨道电路的检查与维修
        铁路轨道电路的维护和检查工作通常都是联合内外部共同检查，在外部检查过程中首先要检查塞钉接续线和道岔跳线，然后是道岔秸秆与轨距杆范围的检查，最后是箱盒漏水情况的检查。工作人员拆卸箱盒时对内部的每个构件进行检查，观察导线绝缘外皮是否破损，如果有破损现象要在第一时间及时更换；每个部位的螺丝是否松动或腐蚀。在轨道电路电压的调解过程中注意只能就输入电端的变压器进行调整。
        3.2故障整改措施
        为提高列车行车效率，加快故障处置，降低故障发生率，针对上述故障特征信息的提取和统计分析，归纳如下改进建议。（1）采用标签形式对典型故障案例归档，认真汲取事故教训。（2）加强设备状态监控和动态管理，加强日常调阅。（3）优化行车组织，强化调度、电务人员沟通配合，缩短故障处置时长。（4）加强业务技术、技能的学习，提高设备故障处理能力，缩短故障延时。（5）加强电磁干扰等环境监测，建立季节性故障应急预案。
        结束语
        轨道电路作为保障铁路行车安全及效率的重要基础设备，其发送、接收设备的冗余方式与铁路运输效率息息相关。对于设备研发单位而言，应尽可能降低设备故障率，提高设备可靠性，并实现成本可控；对于现场应用单位而言，应尽可能缩短故障修复时间，对于“N+1”系统中N值较大的情况，还应考虑分上、下行分别设置“+1”冗余设备，以提高系统故障间隔时间。
        参考文献
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