从轨道电路的运用看区间信号的发展

1、从轨道电路的运用 看区间信号的发展李崇芬摘 要 区间轨轨道电路路是铁路路区间闭闭塞设备备的重要要基础设设备，轨轨道电路路不仅起起到监督督列车是否的占用用线路、还还负有向向列车传传递信息息的作用用，区间间是否运运用轨道道电路反反映了信信号闭塞塞设备的先进程程度。关 键 词 轨道电电路 半自动动闭塞 自动动闭塞 移动动闭塞 列车运运行自动动控制系系统作者简介介 李李崇芬，女女，柳州州运输职职业技术术学院电电子工程程系主任任，副教教授。广广西柳州州,54450007车站与车站站之间的的铁路线线路称为为区间，它它与无数数的车站站连接成成了铁路路这条运运送旅客客和货物物的国民民经济大大通道，区间闭塞设备

2、是保证列车在这条大通道上畅通无阻、快速、安全运行的重要设备，而轨道电路是区间闭塞设备的重要基础设备之一。笔者从区间轨道电路的从无到有、又将从有到无的演进过程，简述铁路区间信号闭塞设备的发展。一、区间轨轨道电路路从无到到有（一）、区区间无轨轨道电路路1949年年统计，当当时722%的线线路没有有闭塞设设备，其其余大部部分还是是人工闭闭塞设备备，那时时，列车车在区间间行车时时，安全全毫无保保证，根根本谈不不上运输输效率的的提高。50年代中中期我国国铁路工工程人员员自行设设计并安安装了区区间继电电半自动动闭塞设设备，如如64 D单线线继电半半自动闭闭塞，它它是在相相邻两站站各设一一台半自自动闭塞塞机

3、，经经闭塞电电话线将将两台半半自动闭闭塞机连连接起来来，列车车要进入入区间，首首先需要要两站值值班员分分别操纵纵闭塞机机，控制制发车站站出站信信号机的的开放，列列车出发发，压上上进站信信号机内内方的站站内轨道道电路时时，出站站信号机机自动关关闭。有有车在区区间运行行时，闭闭塞机处处于闭塞塞状态，无无法通过过操纵再再去开放放本站或或对方站站的出站站信号机机。列车车到达接接车站需需人工确确认是否否整列到到达后，再再由接车车站值班班员操纵纵闭塞机机，解除除闭塞状状态。664型继继电半自自动闭塞塞设备具具有设备备简单、使使用方便便、维修修容易、投投资少、安安装快的的优点，截截至20005年年底全路路仍

4、有661.77%的线线路使用用继电半半自动闭闭塞设备备来防护护列车在在区间行行车安全全问题。但但是半自自动闭塞塞设备存存在很多多的不足足，如自自动化含含量不高高，需要要人工办办理闭塞塞手续才才能向区区间发车车，增加加了列车车在车站站的停留留时间；区间的的通过能能力很低低，同一一方向线线路同时时只允许许一趟列列车运行行；再是是区间没没有轨道道电路，不不能从电电气上去去监督列列车在区区间运行行的情况况或检查查区间是是否遗留留车辆，遗遗留车辆辆既阻塞塞线路还还存不安安全问题题。随着着我国经经济的发发展，行行车速度度提高、行行车密度度加大，半半自动闭闭塞设备备已不能能适应铁铁路的需需求，于于是自动动闭

5、塞设设备逐步步取代半半自动闭闭塞设备备。（二）、区区间运用用轨道电电路所谓自动闭闭塞主要要是将区区间划分分成若干干个闭塞塞分区，每每个闭塞塞分区设设为一段段轨道电电路，它它的起点点设有一一架通过过信号机机防护，列列车运行行借助车车轮与轨轨道电路路接触发发生作用用，自动动控制信信号机的的显示，因因它是列列车在运运行中自自动完成成闭塞作作用的所所以称自自动闭塞塞。从运运输组织织讲这种种自动闭闭塞属于于固定闭闭塞，前前、后两两列车的的间距是是用地面面固定的的轨道电电路来检检测的。轨道电电路是自自动闭塞塞的重要要基础设设备。在在90年年代之前前，我国国部分铁铁路主要要运用的的是500年代从从苏联引引进

6、的交交流计数数电码自自动闭塞塞和600年代我我国自行行研制的的极频自自动闭塞塞和4信信息移频频自动闭闭塞三种种。对应应不同制制式的自自动闭塞塞设备，便便有不同同形式的的轨道电电路，当当时采用用都是有有机械绝绝缘节的的轨道电电路：1、机械绝绝缘轨道道电路机械绝缘轨轨道电路路就是以以铁路线线路的两两根钢轨轨作为导导体、两两端加以以机械绝绝缘节隔隔离、分分别接上上发送设设备和接接收设备备而构成成的电路路。轨道道电路最最初在站站内运用用，如非非电气化化区段的的站内交流流50HHZ轨道道电路：送电端由交交流500HZ轨轨道电源源和限流流电阻RRx、BBG5变变压器组组成，受受电端由由BZ44变压器器、轨

7、道道继电器器GJ组组成。当当轨道电电路内钢钢轨线路路完整，且且没有列列车占用用时，送送电端的的信号电电流从一一个方向向畅通无无阻地流流向受电电端，受受电端接接收到信信号电流流后轨道道继电器器吸起，GGJ表示轨轨道电路路空闲。如如轨道电电路有列列车占用用时，信信号电流流被机车车轮对分分路，轮轮对电阻阻远小于于轨道继继电器线线圈电阻阻，此时时流经GGJ的信信号电流流大大减减小，GGJ无法法工作失失磁落下下，GJJ表示轨轨道电路路被占用用。在电电气化区区段站内内运用的的是交流流25HHZ相敏敏轨道电电路。站站内轨道道电路上上传递不不管是交交流500HZ还还是交流流25HHZ的信信号电流流，这些些信号

8、电电流不含含任何信信息，此此时轨道道电路只只起到监监督列车车是否占占用线路路的作用用，通过过判断线线路是否否空闲，为为开放信信号、建建立进路路或构成成闭塞提提供依据据。由于轨道电电路具有有监督列列车是否否占用线线路的功功能而被被运用到到区间，作作为区间间自动闭闭塞的重重要基础础设备，并并把轨道道电路的的工作情情况与区区间通过过信号机机的显示示等结合合起来，如如三显示示移频自动动闭塞的的轨道电电路：把两站之间间的钢轨轨线路用用机械绝绝缘隔离离成若干干段轨道道电路如如1G4G,每段轨轨道电路路称为闭闭塞分区区，长度度在1.222.5公公里左右右，每段段轨道电电路有由由电子元元器件组组成电路路的发送

9、送设备和和接收设设备，接接收设备备的执行行元件是是继电器器，有LLJ 、UUJ 。相相邻轨道道电路采采用不同同的载频频信号，如如下行方方向的11G、33G采用用5500 Hzz载频信信号 ，22G、44G采用用7500 Hzz载频信信号。发送设设备采用用频率调调制的方方法，用用低频信号号去调制制载频信信号，形形成载频频信号的的频率随随低频信信号的幅幅度变化化而变化化的移频频信息，此时轨道电电路上传传递的是是迎着列列车运行行的方向向流动的的移频信信息。当列车占用用1G时时，1GG发送设设备发送送到轨道道电路的的移频信信息被车轮轮短路，11G接收收设备接接收不到到移频信信息1LJJ 、11UJ，表

10、示示有车占占用，用用这个条条件控制制1G通通过信号号机自动动点亮红红灯，并并控制22G的发发送设备备自动向向2G发发送含有有26HHZ低频频的移频频信息，2GG无车时时接收端端收到移移频信息息后2LLJ 、22UJ，用这这个条件件控制22G通过过信号机机自动点点亮黄灯灯，并控控制3GG的发送送设备自自动向33G发送送含有115HZZ低频的的移频信信息，3GG无车时时接收端端收到移移频信息息后3LLJ、3UUJ，用这这个条件件控制33G通过过信号机机自动点点亮绿灯灯。运用在区间间的轨道道电路不不仅起到到监督列列车是否否占用线线路，还还负有传传递信息息的作用用，轨道道上的移移频信息息，除可可控制地

11、面面通过信信号机显显示不同同的灯光光外，还还能通过过电磁感感应的原原理传递递到机车车上，去去控制机机车信号号机复示示地面信信号的显显示。运运用自动动闭塞设设备，不不需要人人工办理理闭塞手手续，司司机根据据信号机机的显示示，控制制列车以以不同速速度在各各分区运运行，在在整个区区间里同同时有两两趟以上上的列车车运行，既既保证了了列车在在区间的的行车安安全，还还大大地地提高了了区间的的通过能能力。有机械绝缘缘的轨道道电路，在在正常情情况下，移移频信息息只在本本轨道电电路朝一一个方向向传递，不不影响相相邻轨道道电路的的工作。可可是有机机械绝缘缘的轨道道电路，存存在一些些弊端：如有的的绝缘节节因电气气传

12、输距距离的原原因需把把好端端端的一根根钢轨锯锯断后才才能安装装上，有有的机械械绝缘节节会随着着天气的的变化和和车辆的的载重情情况容易易破损，相相邻轨道道电路的的信息互互相干扰扰，造成成轨道电电路工作作不稳定定。“九五”期间为为了适应应铁路提提速需要要，区间间大量敷敷设长钢钢轨，要要求发展展无绝缘缘轨道电电路。于于是具有有自主知知识产权权的新一一代的自自动闭塞塞设备如如“九五”期间开开发的ZZP.WW1-118型、WWG-221A型型等和“十五”期间开开发的ZZPW-20000A型型、ZPPW-220000R型等等无绝缘缘自动闭闭塞设备备分别在在不同路路局运用用。这些些无绝缘缘自动闭闭塞设备备采

13、用的的是无绝绝缘轨道道电路，它可以以改进有有机械绝绝缘的轨轨道电路路可靠性性不够高高、抗干干扰能力力不够强强等问题题。2、无绝缘缘轨道电电路所谓无绝缘缘轨道电电路就是是不用机机械绝缘缘节来隔隔离轨道道电路，而而是用自自然衰耗耗隔离方方式又称称叠加式式或是用用电气隔隔离方式式这两类类隔离轨轨道电路路。ZPP.W11-188型自动动闭塞采采用自然然衰耗隔隔离轨道道电路，ZPW-2000A型自动闭塞采用电气隔离轨道电路。如ZPW-2000A型无绝缘轨道电路：把两站之间间的钢轨轨线路用用电气绝绝缘隔离离成若干干段轨道道电路如如1G3G，每每段轨道道电路包包括主轨轨道电路路和调谐谐区的小小轨道电电路两部

14、部分组成成，电气气绝缘节节由调谐谐单元、空空芯线圈圈SVAA及299m米钢钢轨构成成。相邻邻轨道电电路采用用不同的的载频信信号,每每个电气气绝缘节节，两端端各设一一个调谐谐单元，对对于较低低载频频频率的轨轨道电路路端用FF1调谐谐单元, 对于于较高载载频频率率的轨道道电路端端用F22调谐单单元。如2G主轨轨道电路路发送器器发送的的移频信信息向线线路左右右两侧传传输，左左侧接收收端的调调谐单元元对本区区段载频频产生谐谐振呈现现高阻抗抗，接收收器接收收到电压压幅度较较高的移移频信息息。右侧侧小轨道道电路对对发送的的移频信信息由相相邻轨道道电路的的接收器器接收后后处理，形形成小轨轨道电路路轨道继继电

15、器执执行条件件，通过过XGJJ、XGGJH送送至本轨轨道电路路接收器器，作为为轨道继继电器22GJ励励磁吸起起的必要要检查条条件之一一，本区区段接收收器同时时接收到到主轨道道电路移移频信息息和小轨轨道电路路轨道继继电器执执行条件件，判断断无误后后继电器器吸起22GJ，并以以此判断断区段的的空闲与与占用。而而相邻轨轨道电路路的调谐谐单元对对该载频频失谐呈呈现低阻阻抗，可可靠地短短路左区区段的移移频信息息，防止止了越区区传输，实实现了相相邻区段段信号的的电气绝绝缘。小小轨道电电路的引引入，还还解决了了调谐区区断轨检检查问题题，实现现了轨道道电路全全程断轨轨检查，并并缩短了了调谐区区分路死死区段长长

16、度。无绝缘轨道道电路同同样起到到监督列列车是否否的占用用线路和和传递移移频信息息的作用用，比较较三显示示移频自自动闭塞塞，ZPPW-220000A型无无绝缘移频频自动闭闭塞等根根据需要要能产生生18种低频信信息，可可满足区区间通过过信号机机四显示示的需要要，还可可满足列列车运行行超速防防护的需需要。ZZPW-20000A型型无绝缘自动动闭塞采采用的电电气绝缘缘隔离轨轨道电路路，具有有可靠的的分路保保证、断断轨检查查、抗电电气化牵牵引大电电流干扰扰，传输输特性好好、安全全度较高高的特点点，自220022年5月月通过铁铁道部技技术鉴定定后，已已确定今今后用它它统一我我国铁路路自动闭闭塞制式式。截至

17、至到20005年年底，全全路共装装有85528 KM铁铁路线安安装了ZZPW-20000A型型自动闭闭塞设备备。二、区间轨轨道电路路从有到到无随着计算机机技术、通通信技术术、自动动控制技技术和网网络技术术的发展展，铁路路信号技技术也将将由开环环控制向向闭环控控制发展展，由孤孤立分散散的控制制向网络络化、区区域化控控制发展展和由单单一的信信号向通通信信号号一体化化发展。区区间的闭闭塞设备备又将向向新的模模式发展展，将由由固定闭闭塞向移移动闭塞塞发展，所所谓移动动闭塞是“列车安安全追踪踪简隔距距离不预预先设定定，而随随列车的的移动不不断移动动并变化化的闭塞塞方式”，它的的特点是是前、后后两列车车都

18、采用用移动式式的定位位方式。采用移动闭闭塞，线线路上不不需要地地面通过过信号机机划分闭闭塞分区区，也不不需要用用轨道电电路来监督列列车是否否的占用用线路和和向列车车传递信信息来保保证行车车安全。移动闭塞制式列车的安全运行是由先进的列车运行控制系统来保证，这个系统是将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术溶为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统、它是现代保障行车安全、提高运输效率的核心、也是标志一个国家轨道交通技术装备现代化水准的重要组成部分。如德国铁路早在60年代就开始研究用于最高行车速度200km/h的连续式列车运行自动控制系统（LZB），LZB系列是目前世界上典型的连续式列车速

19、度控制系统之一，它最突出的特点之一就是不用轨道电路，而是利用铺设在钢轨之间的轨道电缆实现车-地之间的双向信息传输，实现对列车运行速度的控制。我国全长1142公里共45车站、其中38个为无人车站的青藏铁路，也是引进了美国的列车运行控制系统（ITCS），这个系统不用轨道电路、也不用铺设在钢轨之间的轨道电缆，而是利用无线通信（GSM-R）完成车-地间双向、实时和连续的信息传输和以全球定位系统（GPS）实现列车定位（误差在6米以内），控制运行速度，保证行车安全。运用列车运运行自动动控制系系统，区区间不再再采用裸裸露在光光天化日日下的钢钢轨来传传输信息息的轨道道电路，可可以减少少购置、安安装设备备的投资资、减少少因气候候或人为为而造成成的电气气故障的的发生率率、减少少维修、维维护的工工作难度度，还可可减轻运运输、信信号工作作人员的的劳动强强度等。我国铁路目前还没有自主设计、生产出像德国或美国铁路那种先进的完整的列车运行自动控制系统，但2003年10月铁道部参照ETCS（欧洲列车运行控制系统）编制