铁路信号正线电码化电路分析与改进

张时浩

摘 要：

针对正线电码化电路存在的电源瞬间正常转换致使信号机关闭，进路内方第一区段故障造成信号关闭以及列车冒进信号会错误地连续发码等问题，提出了改进方案，并经设备验证，达到列车安全运行的目的。

关键词：电码化；信号；改进

ABSTRACT：

To cope with signal close due to normal instantaneous power change in main line coding circuit，any section failure in route or continuous wrong code when train overrunning a signal ,the article puts forword an improved method ,which was verified with site equipment and has achieved good result.

Key Word：Coding；Signal；Improve

1 站内电码化的概念

列车在区间运行时，机车信号都能不间断地反映地面信号机的显示状态。当列车通过车站时，机车信号将无法正常工作。为了使机车通过站内时机车信号不间断地工作，就必须对站内轨道电路实施电码化，即站内到发线及正线上的轨道电路能够传输根据列车运行前方信号机的显示所编制的各种信息。

站内电码化设备的主要任务是保证机车信号在站内正线上能够连续显示，在站内到发线也能够显示地面信号信息。

站内电码化设备在列车进入站内正线或到发线股道后，按照列车接近的地面信号显示，通过轨道电路向列车发送信息，在列车出清该区段后，恢复站内轨道电路的正常工作。

1.1站内电码化的分类

目前国内轨道电路电码化大致分为四类：切换式、叠加式、预发码式、闭环式站内电码化。在设计电码化时，可根据轨道电路制式及运营需要，确定实施何种类型的电码化。

所谓“切换式”，即钢轨通过发码的接点条件，平时固定接向轨道电路设备，当需要向轨道发码时，切换到发码设备，轨道电路设备停止工作；当发码结束后，自动转接到轨道电路设备，恢复正常轨道电路状态。

当列车以较高速度通过站内较短的轨道电路区段时，由于传输继电器有0.6s的落下时间，因此经常造成“掉码”，使机车信号不能连续工作，不利于行车安全。因此又出现了叠加方式的站内电码化，即当发码条件构成后，将移频轨道电路叠加在原轨道电路上，两种类型的轨道电路由隔离器隔离而互不影响。

在提速区段，列车进入本区段后才发码的接近式发码方式已不能满足机车信号连续显示的要求，所以站内正线采用预发码方式，即当列车压入前方区段本区段即向轨道发送信息。

为了及早发现和解决电码化电路存在的问题，保证电码化电路的完整性，需要对电码化电路实行闭环检查，即采用闭环电码化。

1.2切换式站内电码化电路的特点

轨道电路的送、受电端的电缆都引到车站机械室，发码传输继电器全部设在机械室里，便于维修。一般小站继电集中轨道电路送电端电缆都使用共用干线电缆，当采用送电端发码时传输继电器放在室外采取就地控制。

电路中没有使用第一离去和第二离去表示继电器的条件。因为电路中的离去条件，是用离去区段的轨道继电器XLQGJ的接点，通过电缆控制车站机械室中一个反复示继电器XLQGCJ，再由XLQGCJ控制译码器，这样就将通常设在进站继电器箱的译码器搬到了车站机械室，由离去区段送来的电码信号，经译码器译制出信号显示后，使黄灯继电器UJ和绿灯继电器LJ动作，由UJ和LJ的动作直接反映出列车所处的离去区段，因而无须再设一离去二离去的表示继电器。

1.3切换式电码化的缺点

切换式站内电码化应变时间长；不便于改变运行方向；控制台需要增加轨道电路复原按钮。

2.切换式电码化存在的问题

按列车压入顺序切换发码以实现站内电码化，是目前仍在应用中的定型发码方式之一。十几年来，一直采用这种发码方式，由于电气化抗干扰的需要，站内采用25Hz相敏轨道电路，且以交流计数电码作码源，致使在实际运用中陆续暴露出电路本身存在的问题，即在某些特定情况下，造成了不应出现的信号故障，正常作业中，增加了车站值班员的操作，违背了《信号维护规则》的某些规定，甚至潜伏下不安全因素。

2.1存在问题与电路分析

2.1.1 Ⅰ、Ⅱ路电源瞬间正常转换，使信号关闭成为必然

假如办理由X至ⅠG的下行正线接车进路，当进站信号开放（XLXJF↑），列车进入第二接近（X2JGJF↓）后，XFMJ就会励磁吸起。

此时如果主副电源发生倒路切换， 电源屏ⅠⅡ路电源转换时间t11≤0.15s; 25Hz电源屏从停振到起振完毕时间t12＜0.6 s，那么轨道电路瞬间断电时间T1=t11+t12 约为0.6s--0.75s。而二元二位轨道继电器从线圈断电到前接点断开时间t21为0.13s, 设在区段组合中的轨道继电器及轨道复示继电器从线圈断电到前接点断开时间t22约为0.033s, 因此，从停电到轨道继电器落下时间为T2= t21+t22=0.163s 。由于T1大于T2，所以在电源转换的瞬间站内轨道继电器及轨道复示继电器均会落下。

从发码电路可知，进路末端的股道（ⅠG）的轨道复示继电器IGJF↓后会造成IGFMJ吸起并自闭。既使当25HZ电源屏轨道电源恢复后，ⅠG区段的二元二位轨道继电器IGJR因IGFMJ↑而不能励磁，必然使X进站信号关闭。

2.1.2区段故障造成信号关闭，增加了故障几率

同理，此时当进路内任一区段故障时（以11DG为例），由于列车不是按走行顺序通过进路，故11DGJ↓，11DGFMJ↑，将切断11DGJR的励磁条件，既使11DG轨道故障因素排除，11DGJR也不会励磁，因为XFMJ↑的一切条件没有破坏，因此，要使11DGFMJ失磁落下，只有人工按压下行取消发码按钮XQFA。但是，要求车站值班员在1.5s内及时按压XQFA是不现实的，结果只能是造成信号关闭。可见，在这里发码电路的存在，增加了故障几率，同时违背了《信号维护规则》技术标准10.8.3条规定“已发码的区段，当区段空闲后，轨道电路应能自动恢复到调整状态”

在上述情况下，一定要注意在排除轨道故障的过程中，电路一直在向轨道发码，容易给故障排除、电压测量造成误导；另外，故障排除后，一定注意按压XQFA，故障现象才能真正消除。

2.1.3列车冒进信号错误地连续发码, 存在着不安全因素

《信号维护规则》技术标准10.8.4条规定“列车冒进信号时，其占用的所有咽喉区段不应发码”。同样办理由X至ⅠG的下行正线接车，进站信号开放、列车二接近时，XFMJ励磁并自闭。此时XLXJF因故落下，因XFMJ自闭不检查XLXJF条件，将保持吸起。此时，如机车停车不及而冒进信号压入IAG，IAGJF↓,IAGFMJ正常励磁吸起，仍将向轨道发码，机车将收到前方出站信号显示的交流计数电码信息，显然违背了《信号维护规则》10.8.4条的规定，而且存在着相当严重的不安全因素。例如，信号关闭是因道岔失去表示或轨道有封连物等，假如此时司机再因机车信号的“正常”而产生误导，后果将不堪设想。

2.1.4非正线发车正线股道轨道电路不能自动恢复

列车接入正线股道，只要不办理正线发车，正线股道轨道电路即不能自动恢复，也增加了值班员的操作。仍以开放X进站为例，当列车全部正常接入IG股道后，不办理X1正线发车，而是向唐北方向发车，或经D11等信号调车，当列车出清IG后，IG将不能恢复调整状态，需要值班员按压XQFA后，轨道电路才能恢复。

当车列进入IG，使IGFMJ↑，而列车出清IG后，只有当IGFMJ↓，IGJR才能吸起，IGFMJ的正常失磁是依靠X1开放后，进路上第一个轨道区段（12DG）FMJ的吸起来切断，即12DGFMJ↑→IGFMJ↓→IGJR↑。当办理进路不是正线发车时，由于不经过2/4道岔，2/4 1SJ始终吸起，而X1FMJ的吸起需检查2/4 1SJ的第六组落下接点，故X1FMJ不会吸起，既使所办其它进路经过12DG，12DGFMJ也不会吸起，只有经值班员按压XQFA，IG方可恢复。可见在正常办理的情况下，增加了值班员的操作，且容易造成漏按而影响行车。

3.电路改进与探讨

根据《维规》的技术要求，考虑到现场使用的设备不宜作较大改动， 针对以上问题，提出如下增设检查发码继电器的改进方案。

图1 下行检查发码继电器

图2 轨道区段发码继电器电路

如图1所示，增设了X检查发码继电器XCMJ和X1检查发码继电器X1CMJ，其吸上接点分别串接在图2虚线框框定的位置。是否应向轨道区段发码，是不是按列车走向正常顺序发码，须决定于XCMJ和X1CMJ的判断和鉴别，即XCMJ↑其相应区段DGFMJ↑才可发码。上行方向接发车需对等设置。电路功能分析如下：

（1）新增继电器正电源不用KZ ，而用KZ-GDJ。

由轨道停电监督电路可知，轨道停电监督继电器GDJ（二元二位继电器）在轨道停电后再恢复的吸起时间要延迟3s，所以XCMJ和X1CMJ要在停电再来电3s以后才可能吸起，也决定了进路上各区段FMJ吸起进一步滞后。

因此，KZ-GDJ的采用，有效地解决了1.1分析中所存在的ⅠⅡ路电源正常切换错误关闭信号问题，而且，这一电源采用不影响原发码电路的动作与功能。

（2）借用XFMJ的前接点证实正线信号开放和列车二接近，而用ⅠAGJR后接点证实列车是否是顺序压入。

那么，在开放X进站，且列车二接近的情况下，当列车不是正常压入ⅠAG时，因ⅠAGJR在吸起状态，XCMJ处于落下，进路内除ⅠAG外的任何区段轨道瞬间红光带，只要其故障时间不超过LXJ缓放时间，均不会造成信号关闭，从而较好地解决了1.2中所分析的部分问题。ⅠAG瞬间故障问题另做处理。

（3）由于XLXJF4的接入，当列车因故冒进信号时，尽管IAGJR↓，但远晚于XLXJF的失磁，故XCMJ为落下状态，此时，进路内各区段的FMJ 均不会吸起，从而避免了列车冒进仍会向轨道发码的1.3中分析的弊端。

（4）在XCMJ自闭电路中，串接了相关调车信号继电器复示和发车进路第一个轨道区段轨道继电器前接点，图二中为X1DXJF1、D11DXJF1、12DGJ7。那么无论是办理调车，还是办理经12DG的发车（向次要线路发车），列车压入12DG，均会使XCMJ落下，从而IGFMJ↓,保证在列车出清IG后，IAGJR及时吸起，解决了1.4中分析的问题。

但由于站场结构的特殊性，为保证在IG 有车，而进行经12#道岔反位的作业时，不中断向IG列车发码，故在12DGJ7上并接12FBJ5吸上接点。

上述电路经过了教育基地设备的实际验证，证实可靠而有效。这种改进法基本保证了改进电路的独立性，对原电路的改动很小，而且电路结构存在着与站场相关的规律性。改动后，基本消除了原电路所存在的弊端，不但减少了值班员的某些操作，而且有利安全。

4.根本解决的方向

每一种电路的变革都会使设备的工作产生一次飞跃，随车铁路提速设备改造的进程加快，同时，电路的工作制式也必将被纳入，使设备的功能得以提高，适应新形势的需要。其中电码化的发展就是：叠加式、预发码式、闭环式。

4.1叠加式站内电码化

当站内轨道电路采用25Hz相敏轨道电路时，可以与移频信号站内电码化相结合，即可以将移频信号叠加在轨道电路上，这种叠加式站内电码化轨道电路比较简单，而且不需要设轨道电路故障按钮，恢复了轨道电路应有的技术标准，并使之能应用于调度集中区段。

25Hz相敏轨道电路与移频叠加的站内电码化轨道电路，它可由送端发码，也可由受端发码，也可以做成送受端均发码。叠加式站内电码化轨道电路动作过程比较简单。本节以25Hz相敏轨道电路叠加UM71信息电码化为例介绍。

叠加式站内电码化是将机车信号信息叠加在原轨道电路上，用隔离器与原轨道电路隔离开，使得本区段的两种类型轨道电路不互相影响。尤其是预叠加方式可提前一个区段发码，能保证机车信号及时接收移频信息，克服了切换方式在传输继电器落下期间造成中断发码的缺点。另外，也为全站接发车进路电码化的实施提供更优越的技术方案。

4.2预发码式站内正线电码化

随着列车速度的提高，原来的列车进入本区段后轨道才发码的接近式发码方式已不能满足机车信号连续显示的要求。所以站内正线采用轨道区段预发码方式，即当列车压入前方区段本区段即向轨道发送信息。

预发码式站内正线电码化采用25Hz相敏轨道电路叠加UM71信息的方式发码，200km/h的区段内，正线除设置正向电码化电路外，逆向接车进路、逆向发车进路均设置电码化；160km/h的区段内，逆向接车进路设置电码化，逆向发车进路不设置电码化；站内每条正线使用两个发送器发码，正向接车进路和逆向发车进路使用一个发送器，正向发车进路和逆向接车进路使用另一个发送器。每条侧线的股道也设置两个发送器，S行使用载频为2000Hz的发送器，X行使用载频为1700Hz的发送器。

预发码式站内正线电码化减少了丢码时机，便于机车信号连续显示，由此得到广泛应用。

3.3站内闭环电码化

站内电码化电路的完整性不能得到有效检测，始终是站内电码化电路的一个薄弱环节。随着列车运行速度的提高，机车信号作为行车凭证对地面信息发送设备的可靠性提出了更高的要求。实现对地面信息发送设备的闭环检测，当设备发生故障时及时给出报警十分必要，因而设置站内闭环电码化。

闭环检测可以实现的功能：

（1）在车站正线各发码区段相对发码端的另一端分别向室内接入检测盒JC，对各相应区段发码电路、发码电缆、发码轨道电路等进行全程闭环检测。

（2）检测盒未收到某区段的低频码，可判断为发送盒、防雷调整变压器、隔离盒、轨道变压器等设备故障及发码线、发码电缆、轨道电路引接线等线路断线故障。

（3）若某区段未收到发码信息时，检测盒所控制的报警检测继电器BJJ落下，向系统进行故障报警，必要时可关闭防护该进路的信号机。

（4）正线接车进路、发车进路各设一套检测盒，每套检测盒设有8路输入，可同时检测8个正线轨道区段。

（5）当列车压入正线接车进路或发车进路时，将检测盒的报警切断，当区段出清进路解锁后，恢复对各区段进行闭环检测。

3.3.3正线闭环反方向的切换

闭环电码化系统在一般车站每条正线设三个发送盒，在工程设计中可按正方向分别称为接车进路发送JFS，发车进路发送FFS和正线股道发送IGFS或ⅡGFS。

当办理了正线反方向运行的接车或发车进路后，通过条件将发码电路和检测电路在本发码区段内反转。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。