摘要：电码化技术为铁路信号的关键技术之一，从切换发码到预叠加发码方式，从根本上满足铁路高速发展的需要，提高行车的安全性能，对预发码方式经行了深入的分析，对预发码各制式下的优缺点经行了比较。
关键词：电码化；轨道电路；预叠加
1电码化技术的发展
1.1 切换与叠加技术
1.1.1 在以往对轨道电路实施电码化一般分为叠加方式电码化和非叠加方式电码化两类。在非电气化牵引区段的站内，通常采用交流连续式轨道电路（俗称480轨道电路）。发送电码化信息的方式一般采用非叠加方式（如采用切换方式）。所谓“切换”即电码化发码接点条件在轨道电路电码化过程中，由平时固定接向轨道电路设备转接向电码化发码设备。切换方式经历了“固定切换”和“脉动切换”。
1.1.2 在交流电气化牵引区段，通常采用与25Hz相敏轨道电路“叠加”移频机车信号信息的电码化方式。所谓“叠加”即在轨道电路传输通道内，轨道电路信息和机车信号信息同时存在。传输继电器的作用是在发码时机到来之际，将发码设备与轨道电路设备并联，两者同时向轨道传输通道发送信息。
1.2预叠加技术
随着铁路运输的发展，提速区段对机车信号和超速防护有了更高的要求（即在发码区段内，保证机车信号在时间和空间上均连续）。目前的“切换和叠加“电码化技术已不满足提速要求，必须在原有电码化”叠加发码“方式的基础上进行改进，采用”叠加预发码“方式，才能保证列车接收地面信息在”时间和空间“上的连续。”“预“就是在列车占用某一区段时，其列车运行前方，与本区段相邻的下一个区段也开始发码。
2.预叠加原理
电码化系统的设计原则为：正线区段（包括无岔和道岔区段）为“逐渐预先发码（简称‘预叠加’）”，保证列车在正线区段行驶的全过程，地面电码化能不间断地发送机车信号。侧线区段为占用发码叠加发码。
我们以下行正线接发车为例（站场示意图见图2-1），略述正线区段逐段预先发码的应用原理。接车进路、发车进路ZPW-2000A电码化发送设备采用：“N+1“冗余方式设计。图2-1中粗线表示的是站内电码化范围。与下行电码化方向相对应，迎着列车行驶方向进行发码，进路内每一轨道区段均设置一台传输继电器CJ。发送的I、II二路输出分别与相邻轨道区段的CJ相连，即I路输出若连A、C、E、G区段的CJ，II路输出则连B、D、E、H区段的CJ。1列车进入YG区段时，接车进路已排通，即正线继电器ZXJ↑，进站信号开放、LXJ↑，则接车电码化继电器JMJ↑。直到列车进入D股道，DGJF↓，切断JMJ的KZ电源，JMJ才落下，表明接车电码化已结束。
列车进入YG区段，YGJF↓，传输继电器电路中ACJ↑，发送设备I路的移频信息叠加A区段的轨道电路信息中，站内电码化开始工作，预发（叠加）第一个码。2列车进入站内电码化第一个区段A，ADGJF↓，ACJ通过自闭电路保持吸起，发送设备I路输出继续向A区段轨道传递机车信号信息，同时BCJ↑，发送设备II路的移频信息叠加进B区段的轨道电路信息中，使列车运行在A区段时，B区段已预先发码。同样，列车进入B区段，BDGJF↓。BCJ通过自闭电保持吸起，发送的II路输出继续向B区段轨道传递机车信号信息。BDGJF↓切断了ACJ的KZ电源，ACJ↓，A区段不再接收到I路的移频信息；与此同时CCJ↑，I路的移频信息由CCJ叠加进C区段的轨道电路信息中，便列车运行在B区段时，C区段已预先发码。
列车在压入D股道前一个区段C时，DCJ↑，将电码化信息预叠加到D股道；当列车压入D股道时，DGJF↓，JMJ↓，表明接车进路电码化到此结束。
由于列车在D股道，DGJF↓，在检查了1LQ空闲和发车进路排通后，发车电码化继电器FMJ↑，则ECJ↑，发车进路电码化开始工作，这样亦能连续向发车进路预发码。4发车进路的预发码直至列车压入站内电码化最后一个区段H时结束，并直至列车压入1LQ，FMJ↓，叠加电码化信息的工作才结束。
移频电码化发送设备的两路输出信息就是如此被一个接着一个地轮流叠加至站内相邻的两个轨道区段的。它的设计与使用，即满足了任一瞬间发送的每一路输出只向一个区段发码，又满足了任一瞬间都有两个相邻区段在发码，完全实现了“预叠加”方式对站内正线电码化技术的要求。接车进路、发车进路ZPW-2000A电码化发送设备采用“N+1”冗余方式设计，接车或发车进路发送设备故障，自动转换至+1设备并报警，确保正线行车安全可靠。
图2-1 电码化预叠加原理示意图
3.综合阐述
站内轨道电路叠加ZPW-2000A移频预发码技术主要包括下面四种类型：
1、二线制电气化区段25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000A。
2、四线制电气化区段25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000A。
3、二线制非电气化区段25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000A。
4、二线制非电气化区段50Hz交流连续式轨道电路预叠加ZPW-2000A。
由于四线制电码化为叠加发送电码化信息，在相应的发送处增设了一条发码所需的通道（即另设一对电缆芯线）。但从理论上和技术上分析可知，采用“叠加”发码方式的电码化应在原有电缆的基础上实现，每个发码区段不需为此另加一对发码芯线。按照系统性能价格比的要求，设计者应该而且完全能够设法省去这对增设的发码芯线，即仅依靠原来轨道电路的芯线发送电码化的信息。为发送电码化信息而另增一对芯线则显然是不合理的。如果双方向均实施电码化则每个轨道电路区段需增加四芯电缆，造成工程上的浪费。并且四线制电码化单独发送电码化信息，平时不能检查发送电码化的电缆断线，“《铁路车站电码化技术条件》（TB/T 2465-2003）也规定”电码化信息传输应与轨道电路合用电缆芯线”，因此在电码化设计时，一般不采用此种方式的电码化。
从理论上和技术上分析可知，采用“叠加”发码方式的电码化应首先考虑轨道电路信息和机车信号电码化信息共用电缆通道，以求技术合理和降低工程造价。
ZPW-2000A信息的最低频率为1700Hz，轨道电路信息的频率为25Hz，两者之比值为68倍。轨道电路信息和ZPW-2000信息共用同一对电缆芯线传输两种信息，只要方案得当，则满足两种信息传输的要求，而又互不影响，或虽有影响，但能将其影响控制在规定的允许范围内，在理论上是完全可行的。已投入使用的“京九线的交流连续式轨道电路叠加移频信息电码化，移频信息的最低频率为550Hz，而交流连续式轨道电路信息的频率为50Hz，两者之比值为11倍，这两者间的比值远小于ZPW-2000信息与25Hz信息间68倍的比值，它们尚可在站内电码化时进行成功地隔离。因此，ZPW-2000信息与25Hz相敏轨道电路信息间的叠加也应是可行。
从理论上合用电缆芯线是可行的。这样，不仅可节省电缆，也可利用轨道电路来检查其电码化信息传输通道的完整性，有利于及时发现故障，以便及时克服故障，从而减少故障对行车的影响。
以上可见四线制预叠加方式单独采用芯线发码，此种方式电路简单，隔离设备较少，但工程造价较高；二线制预叠加方式需要增加隔离设备，但工程造价较低。
4.车站电码化发展方向
上文详细介绍了车站电码化预叠加技术，此技术目前在即有线路上应用较多，但随着全国第六次大提速，以及客运专线修建，列车时速已提高每小时350公里左右，原预叠加技术已不能满足提速要求，所以，目前出现了针对高速铁路的电码化技术，a）、闭环电码化技术；b）、一体化技术。两种电码化技术，共同的优点是：在无车占用情况下，可以进行系统自检，保证电码化信息及时传输给机车信号，提高了运输效率，保证了运输安全，但工程造价较高。设计时可以根据线路情况，采用较为理想的车站电码化技术。
5.参考文献：
[1]25Hz相敏轨道电路。安海君、李建清、吴保英编著。中国铁道出版社。
[2]车站电码化技术。张小群、安海君、李建清、郭小刚编著。中国铁道出版社。
[3]ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞培训教材。北京铁路信号工厂。
[4]闭环电码化技术。北京全路通信信号研究设计院。
[5]ZPW-2000系列（UM系列）站内电码化技术。北京全路通信信号研究设计院。
[6]铁路工程设计手册—信号。北京全路通信信号研究设计院。
[7]信号维护规则。中国铁道出版社。
[8]铁路工程设计手册—信号。北京全路通信信号研究设计院
论文作者:张顺利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/19
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