摘要：轨道电路空闲红光带是信号设备的常见、多发故障，也是影响行车安全的主要故障之一。预防轨道电路红光带故障，使其保持良好的状态对保证安全行车具有重要意义。
关键词：高铁轨道电路；闪红现象；解决方案
在哈齐高铁中,高铁在实施调度属性地化时,轨道电路的判断原则被中继站列控中心所修改。然而在修改列控中心软件后,依旧出现“列控中心异常输出占用信息”,对动车组的正常运行造成一定影响,甚至导致动车组出现紧急制动的情况;在影响正常运输的同时,还造成了较大的经济损失。对此分析故障原因,寻找故障解决办法也显得越来越重要。
1轨道电路组成及其原理
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，并用引接线连接信号电源，与接受设备构成的电气回路，用以反映列车占用和出清线路的状况。
1.1轨道电路的组成
轨道电路由钢轨、轨端接续线、电源引接线、送电设备、受电设备以及钢轨绝缘等设备组成。
1.2轨道电路的工作原理
BG5型轨道变压器一次侧得到220v交流电压，从二次侧抽了适当的低电压，经限流电阻降压后送至送电端轨面，由钢轨绝缘将其与相邻区段隔离，只能沿着钢轨向受电端传输，受电端钢轨绝缘再将其与相邻区段隔离，只能经钢轨引接线送至B24型变压器一次侧，低压经20倍放大，从二次侧向设于室内的JZXC-480型继电器送电，经继电器内部整流成直流电压，使继电器励磁吸起。此时，整个轨道电路成调整状态。当车辆占用区段后，轮轴将轨面电压短路，BG5型轨道变压器二次侧电压基本上全加到限流电阻上，B24型变压器二次侧只能得到小于2.7v的残压，JZXC-480型继电器失磁落下，此时，整个轨道电路成分路状态。电源采用交流，钢轨中传输的是交流，继电器接受的交流，但动作是直流。当电路完整且无车占用W-GJ↑，其交流电压应在10.5v～16v左右；当轨道有车占用时-GJ↓，GJ的交流残压此时应低于2.7v。
1.3轨道电路的基本工作状态和基本参数
（1）轨道电路基本工作状态：调整状态——空闲；分路状态——占用；断轨状态——故障；（2）三种主要的影响因素：道碴电阻、钢轨阻抗、电源电压；（3）各种状态的最不利条件：在调整状态下，道碴电阻最小，钢轨阻抗最大、电源电压最低；在分路状态下，道碴电阻最大，钢轨阻抗最小、电源电压最大；（4）轨道电路分路的几个术语：列车分路电阻——列车车轮的接触电阻值；分路效应——列车分路，轨道继电器落下；分路灵敏度——在任一点分路，恰好是轨道继电器落下的电阻值；标准分路灵敏度-0.06Ω。
2异常闪红现象
1)2017年11月15日,哈齐高铁大庆西客专场7G闪红。
2)2017年12月24日,哈齐高铁安达客专场3G闪红。
3)2018年1月10日,哈齐高铁安达客专场202-208DG闪红。
列控中心在修改前,主要根据下述原则来判断轨道电路。首先,对轨道继电器状态信息进行全面收集;随后进行相应的分析与判断,若状态与TCC的轨道继电器状态存在一定差异,应将前者作为参考标准,并发出警报信息,及时进行调整。列控中心被修改后,则根据下述原则来判断轨道电路,TCC将采取“双判断”的方式来判断TC上传状态与GJ状态,即将TC状态与GJ采集状态进行综合判断。如果均处于空闲状态,说明轨道电路处于空闲状态;如果任一状态显示被占用,说明轨道电路处于被占用状态。但是列控中心被修改后,判断原则并未涉及容错处理机制,导致TCC对TC上传状态信息进行处理时偶尔出现异常现象,使TCC输出的信息显示被占用,出现轨道电路异常闪红的现象。
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3高铁轨道电路异常闪红解决方案
通常按照下述两步骤来解决这一问题:第一步,在列控中心设备工作状态处于正常状态且轨道电路通信柜监测曲线无异常时,查找出导致列控中心占用信息输出异常的原因,从而确定CAN总线数据监测方案(定位故障点);第二步,以上一步为基础,利用TCC判断轨道电路状态所使用的变更方案来对高铁中轨道电路异常闪红问题进行解决。
3.1CAN总线数据监测方案
监测方案的实施主要是将列控中心间CAN总线与轨道电路通信盘上的数据查找出来,明确故障所产生的相应位置,制定位于列控中心侧还是轨道电路通信盘侧。可以采取如下方法:若主控系为现场TCC-A,将CAN数据记录仪盒连接到TCC-B系侧,用于监测数据,利用USB将工控机与CAN数据记录仪盒连接到一起,该监测方案对现场的设备安全不会造成影响。目前,该方案经实地应用已监测到多起轨道电路异常闪红的数据与现象。分析数据后发现,在TC通信盘上的数据并未异常,换而言之,列控中心处理不当是导致轨道电路异常闪红的主要原因。
3.2TCC对轨道电路状态判断的变更方案
通过对TC上传TCC的数据的监测分析,对故障成因所产生的位置进行确立,并在此基础上,提出相应的改善方案。方案依然利用“双判断”机制,即TCC对TC上传状态和GJ状态,但是判断方式更换为冗余确认。
1)GJ状态的获得。该方式与《列控中心技术规范》介绍相同,仅需GJ↓,即可实现TCC对“占用”信息的输出。
2)TCC对TC上传状态判定后的输出状态。“TC上传状态”,即通过TC上传至TCC的状态;而“TC解析状态”,即在TC上传数据的基础上,通过TCC的处理,从而产生与之对应的输出状态。为防范处理异常现象的发生,通常TCC都会利用冗余延时判断进行有效规避,对TC通信盘而言,当上传数据现象为“占用”时且时间持续3s,那么对此时的TCC输出轨道电路而言,它的状态可判定为“占用”状态;当上传数据现象为“空闲”时,且时间持续1.5s,那么对此时的TCC输出轨道电路而言,它的状态可判定为“空闲”状态;当上传数据现象为“非法状态”时,且时间持续3s,那么对此时的TCC输出轨道电路而言,它的状态可判定为“占用”状态。
3)TCC输出轨道电路的状态。它集中了TCC对TC上传状态判定后的输出状态,以及GJ采集状态,并实现了对TCC输出轨道电路状态的获取。对TCC判定轨道电路占用而言,仅需TCC对TC上传状态判定后的输出状态和GJ采集状态,这两者中有一个状态为占用即可判定,若两者均处于空闲状态,那么此时TCC即可判定轨道电路处空闲状态。但是,当两者出现3s以上的不一致,则TCC将会向保护的终端进行预警的发出。
3.3高铁轨道电路异常闪红解决方案的运用情况
基于异常闪红现象解决方案,通过对其安全风险评估发现,对轨道电路上传数据来讲,使用防抖处理可实现对上传数据突变以及列控数据处理异常这两种故障引发的异常“闪红”进行有效规避。本方案不仅在安全方面相对较强,而且还有着较高的实用性和可靠性。基于高铁轨道电路异常闪红解决方案,完成对高铁中继站列控软件的升级措施。经长期运行状态的观察,自升级之后并未再次发生“闪红”现象,现场也未曾再出现过源自轨道电路所产生的故障,自从使用本方案以来,该问题得到了有效解决。
结论
基于高铁轨道电路异常闪红故障的分析,找寻出故障产生的原由,并在此基础上,提出了相应的解决措施与手段。通过现场验证,加之安全风险评估可知,对本方案而言,不仅在安全方面相对较强,而且还有着较高的实用性和可靠性,能够很好地满足现场运用所需,可为类似情况下高铁轨道电路的异常闪红故障的解决提供参考。
参考文献：
[1]王建,张亚东.列控中心轨道电路编码的分析与实现[J].铁路计算机应用,2017,24(10):53-58.
[2]周永彬.ZPW-2000A轨道电路红光带故障分析及处理[J].科技创新与生产力,2017(4):98-99+103.
论文作者:史江来
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/17
标签：轨道论文; 状态论文; 电路论文; 钢轨论文; 异常论文; 分路论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第26期论文;