简析25?Hz轨道电路故障分析处置 "

简析25?Hz轨道电路故障分析处置

马建忠

（西安铁路局宝鸡电务段，陕西宝鸡?721000)

摘要：轨道电路的占用和出清是反应列车运行情况的依据，作为保证列车运行安全的重要行车设备，其正常运用直接关系列车的运输秩序，但轨道电路设备受外部环境因素影响较大，故障率较高，针对站内25?Hz轨道电路原理及特性，充分运用变压器原理进行电特性逻辑关系的综合分析，并结合现场25?Hz相敏轨道电路故障常见案例，提出轨道电路故障分析、测试、判断和处置方法。

关键词：轨道电路；变压器；故障分析；处置

DOI:?10.3969/j.issn.1673-4440.2017.04.023

1、概述

随着铁路的快速发展，25?Hz相敏轨道电路是电力牵引区段最为常用的一种轨道电路制式，它也用于非电化区段。由于25?Hz相敏轨道电路采用低频传输，终端设备采用相位鉴别方式，且频率限为25?Hz，因此具有相对传输损耗小，执行设备灵敏度高，抗干扰能力强等优点而广泛应用于站内轨道电路，用于铁路信号联锁关系中反应列车的占用、出清，实现列车的安全有序运行。该轨道电路制式缺点是设备故障点多，且轨道电路受外部环境因素影响较大，易发生非列车占用引起的轨道电路红光带故障，引发故障的原因较多且较为复杂，不易查找，故障处置难度大。本文针对站内25?Hz轨道电路原理及特性，充分运用变压器原理进行电特性逻辑关系的综合分析，结合故障案例，提出轨道电路故障分析处置办法，供信号维护人员参考运用。

2、25?Hz相敏轨道电路基本原理

25Hz相敏轨道电路由钢轨线路、钢轨绝缘、电源、限流设备、接收设备组成。其中钢轨线路是由钢轨和钢轨端部的接续线和两端的引线组成。钢轨绝缘是钢轨线路两端的绝缘装置，轨道的轨距杆、尖轨连接杆、转辙机安装装置等都安装有绝缘装置。电源常用直流电源、交流电源等。限流设备由可调电阻和限流开关组成。接收设备常用二元二位继电器或电子接收器及轨道继电器组成。如图1所示。

3、25?Hz相敏轨道电路故障分析及处置方法

25Hz相敏轨道电路故障现象一般为非列车占用红光带或者闪红光带，一般情况下稳定的红光带通过电气特性测试分析，能够较快找到故障点并予以克服。造成闪红光带故障因素多，由于故障现象瞬间出现，一般不易查找，需结合故障场景，分析判断，采用排除法进行处置。下面结合现场故障处置，进行分类分析。

目前信号集中监测系统已广泛运用，发现有轨道电路红光带故障或者闪红光带故障时，首先通过信号集中监测调看故障现象，是轨道电路稳定红光带还是闪红光带，是一个区段红光带还是两个区段红光带、或者多个区段红光带。同时调看故障前及故障时的轨道电路电压、相位曲线，询问故障前列车运行情况，进行有的放失的分析处置。

3.1?全站红光带

一般为信号25?Hz轨道电源屏无输出引起的红光带，若为稳定的全站红光带故障，立即查看机械室电源屏是否报警，查看是否外电网断电。若外电网断电，立即联系供电部门核实处理，若外电网供电正常，立即查看25?Hz轨道电源屏是否有报警，测试是否有轨道220?V、局部110?V电压输出。若无输出，立即按照电源屏故障处理方法进行处置，此类故障一般为电源不良导致。若为全站闪红光带故障，立即通过信号集中监测系统调看是否出现外电网主用电源瞬间断电导致主副电源切换的情况。若确认主副电源切换，联系供电核实(目前采用的智能电源屏，若外电网主用电源瞬间由380?V降至0?V，一般在主副电源切换时，不会出现瞬间断电造成闪红光带故障。但是当外电网主用电源不稳定，电压降低的主副电源切换，极易引起主副电源切换过程中，瞬间断电造成闪红光带故障)，及时销记恢复设备使用；若无外电网断电电源屏切换情况，应进一步查找电源屏交流接触器，25?Hz轨道电源屏各模块是否运用正常，按照电源屏故障分析处置。

3.2?三个及以上区段红光带

通过信号集中监测系统调看，结合站场轨道电路送电配线图，查看是一个咽喉全部轨道电路红光带故障还是多个区段红光带故障（非一个咽喉）。轨道电路室内一般分束送电（小站一般上下行咽喉各一束，大站分多束送电）。

1）若为一束电源送电的轨道电路区段全部红光带，应立即查找室内该束电源GZJ、GJF保险是否接触良好，是否存在保险熔断的情况。分线盘测试该束GJZ、GJF的220?V电源是否送出，若测试室内无异常，电压已送至分线盘电缆侧，应查找电缆送至室外的第一个电缆盒，核对该束电压是否将220?V电压送至该电缆盒，若电缆盒有220?V电压，应检查端子紧固是否良好，进行处置；若电缆盒没有220?V，查该束电压送电的电缆开路点，及时倒换备用电缆予以克服；若室内该束GJZ、GJF保险熔断，则该束电源分线盘至电缆盒间（含向分支电缆盒送电电缆）电缆存在短路情况，应甩电缆查找，予以排除处置。

2）若多个区段红光带（非一束电源送电全部区段），应通过电缆配线图查找红光带区段是由哪个分支电缆盒送电，并采用电压法查找开路点予以处置，该类故障常见为分支电缆盒内电缆螺丝固定端子松动接触不良或者电缆线开路。

3.3?两个区段红光带。

此类故障一般为分界绝缘不良造成，应采用在线绝缘测试仪测试轨端分界绝缘，判断是钢轨左股还是右股绝缘不良，及时联系工务处置；或是轨端绝缘被金属异物短路造成的两个区段同时红光带故障，现场常见为闸瓦掉铁销等导致的短路故障。

3.4?一个区段红光带

该类故障为单纯的25?Hz轨道电路红光带故障，造成故障的因素较多，且处理起来较为复杂，下面以图1一送一受轨道电路简图为例说明。

3.4.1?25?Hz轨道电路逻辑关系分析

25?Hz轨道电路其实就是一个四级回路构成的耦合电路（如图1所示），根据轨道电路电源送电逻辑顺序，将送端轨道变压器II次至送端扼流变压器I次构成的闭合回路称为I级回路（送端回路），送端扼流变压器II次至受端扼流变压器II次构成的闭合回路称为II级回路（钢轨回路），受端扼流变压器I次至受端轨道变压器II次构成的闭合回路称为III级回路（受端回路），受端轨道变压器I次至室内二元二位继电器（或者相敏接收器）构成的闭合回路称为IV级回路（继电器回路），其每个回路之间都是通过变压器耦合原理进行电源的依次传递，构通闭合回路，进而形成完整的轨道电路回路，电源电压依次从I级回路向IV级回路传递，进而控制室内GJ的动作，用于反应轨道占用、空闲。结合变压器原理和以上分析可以得出如下结论：在电路正常工作情况下，电源通过室内轨道电源送至送端变压器I次依次经过I级回路顺序逐级传递至IV级回路，从而动作室内的GJ。在这个过程中，各级变压器符合电压、电流及匝数的变比关系，即各个回路中任何一点同一时刻流过的电流应该相等。

3.4.2?25?Hz轨道电路故障点情况分析

1）开路点情况分析

当Ｉ级回路中任何一点开路，本回路闭合电路无法沟通，即Ｉ级回路无电流流过，进而根据理想变压器原理，造成Ｉ级、II级回路无法构成耦合电路进行电源传递，导致II级回路任何一点无电流流过；同理III级、IV级回路无电流流过。

II级回路中任何一点开路，本回路闭合电路无法沟通，即II级回路无电流流过，进而根据理想变压器原理，造成Ｉ级、III级回路无法构成耦合电路进行电源传递，导致I、III级回路任何一点无电流流过；同理IV级回路无电流流过。

III级回路中任何一点开路，本回路闭合电路无法沟通，即III级回路无电流流过，进而根据理想变压器原理，造成II级、IV级回路无法构成耦合电路进行电源传递，导致II、IV级回路任何一点无电流流过；同理I级回路无电流流过。

IV级回路中任何一点开路，本回路闭合电路无法沟通，即IV级回路无电流流过，进而根据理想变压器原理，造成III级回路无法构成耦合电路进行电源传递，导致II级回路任何一点无电流流过；同理I级回路无电流流过。

根据变压器原理：空载情况下相应变压器原边只存在空载电流，此时，由于变压器自感很大，故空载电流远远小于带载电流，实际轨道电路故障处理中可以忽略，即视为无电流流过。

由此可以得出结论：理想变压器状况下，当I、II、III、IV级回路中任何一个回路出现开路点，则每一个回路中电流为零，（实际电流远远小于正常值）。

2）短路点情况分析

送端电缆经过送端保险送至送端轨道变压器I次侧电路，若送端保险后配线至送端轨道变压器I次侧（含送端轨道变压器I次侧）出现短路，会造成送端保险熔断，故障点易于查找，常见故障为轨道变压器I次侧内部线圈短路或者配线短路。

若I级回路中A、B处短路，则II、III、IV级回路中无电流流过，且I级回路中A、B短路处前电流明显增大，即采用移频表25?Hz电流档测试电流，送端轨道变压器II次侧配线电流明显增大，送端扼流变压器I次侧电缆上电流明显降低直至0。

若II级回路中C、D处短路，则III、IV级回路中无电流流过，且II级回路中C、D短路处前电流明显增大，即采用移频表25?Hz电流档测试电流，送端抗流线电流明显增大，钢轨上电流明显降低直至0。

若II级回路中E、F处短路，则III、IV级回路中无电流流过，且II级回路中E、F短路处前电流明显增大，即采用移频表25?Hz电流档测试电流，送端抗流线电流明显增大，钢轨上电流明显增大，受端抗流线电流明显降低直至0。

若III级回路中G、H处短路，则IV级回路中无电流流过，且III级回路中G、H短路处前电流明显增大，即采用移频表25?Hz电流档测试电流，受端抗流变压器I次侧电缆线上电流明显增大，受端轨道变压器II次侧配线上电流明显降低直至0。

若IV级回路中J、K处短路，则IV级回路中J、K短路处前电流明显增大，即采用移频表25?Hz电流档测试电流，受端轨道变压器I次侧配线上电流明显增大，二元二位继电器线包3、4电流降低直至0。

由此可以得出结论：理想变压器状况下，当I、II、III、IV级回路中任何一个回路出现短路点，则短路点前回路电流明显增大，短路点后级回路电流为零。（实际中电流远远小于正常值）。实际运用中列车占用钢轨时，就相当于轨面短路，等效于C、D处或者E、F处短路，则III、IV级回路无电流流过，GJ落下，表示轨道电路处于占用状态。

3.4.3?25?Hz轨道电路故障处置方法

通过以上分析得出结论：理想变压器情况下“当四级回路中任何一个回路出现开路点，则每一个回路中电流为零。”“当四级回路中任何一个回路出现短路点，则短路点前回路电流明显增大，短路点后回路电流为零”。实际中常见轨道电路故障为开路或者短路故障。当发生轨道电路故障时，一是要通过测试判断确定是室内故障还是室外故障，二是测试判断是开路故障还是短路故障，然后进行针对性的处置。

1）室内外故障区分方法

通过在分线盘测试是否有约20?V左右电压，若有则为室内开路故障；若无电压，则为室外故障或者室内短路故障。这里有两种方法：一是测试分线盘电缆线上电流，若无电流则为室外故障，若电流较正常值增大，则为室内短路故障；二是在分线盘甩开一个电缆端子，一表笔接已甩开的电缆，另一表笔接另一分线盘端子，测试无电压或者电压小于正常值，则为室外故障，测试有大于正常值电压（此时轨道电路室内负载已断开），则为室内短路故障。

2）室外开路、短路故障区分方法

一是采用数字移频表25?Hz电流档测试I级回路中送端轨道变压器二次侧电流，若电流较正常值增大，则判断为短路故障，若电流为零或者远远小于正常值，则为开路故障；二是测试轨道电路送端限流电阻电压，若限流电阻电压大于正常值，则为短路故障，若限流电阻电压远小于正常值或者为零，则为开路故障。

3）开路故障处理方法

此类故障查找处置相对简单，可采用电压法查找，顺序按照轨道电路由送端向受端依次电源传递的关系进行测试，有电压到无电压的点或者压降明显增大的点即为开路故障点，为了快速处理，可结合中间折断法进行查找分析，减少测试步骤（此测试过程中需注意轨道变压器及扼流变压器的变比关系）。常见的故障点有抗流线断线、电阻内部开路、轨道变压器内部端子开路、保险熔断、电缆线端子折断、电气端子紧固不良、电子接收器端子开路等故障。

4）短路故障处理方法

此类故障查找处置相对较为复杂，可采用电流法进行查找，结合电压法进行具体故障点的确定。首先采用数字移频表25?Hz电流档测试送端抗流线上电流，若大于正常值，则为后级存在短路点，若远小于正常值，则短路点在该处前级，依次采用此方法查找，电流值由大到小的明显变化点则为短路点，确定短路点外置后，再采用电压法确定具体的故障点，若短路点位置在箱盒内则甩线测试，确定具体的短路故障点予以处置；若短路点位置在通道中，则对通道中的轨距杆、道岔角钢绝缘等测试，进行查找排除予以处置。常见的有抗流线混线、极性绝缘短路、道岔安装装置绝缘破损、轨距杆绝缘破损、抗流内部绝缘不良、室内侧面端子混线、电缆混线等导致的短路故障。

4?结束语

综合以上分析25?Hz轨道电路工作原理及特性，不难发现25?Hz轨道电路是由四级闭合回路组成，运用变压器的变比关系进行电源传递，现场常见故障无非是开路或者短路故障。在掌握轨道电路工作特性的情况下，首先利用信号集中监测系统调看分析初步了解故障概况，再利用数字移频表，运用“当四级回路中任何一个回路出现开路点，则每一个回路中电流为零”，“当四级回路中任何一个回路出现短路点，则短路点前回路电流明显增大，短路点后回路电流为零”这一结论，采用电流法和电压法相结合的方法进行故障查找，方可进行故障的快速有效处置。

参考文献

[1]李文海.25Hz相敏轨道电路原理、维护和故障处理[M]．北京: 中国铁道出版社，2011．

[2]齐华.25Hz相敏轨道电路的计算和仿真[J].电气化铁道，2016（2）：44-46.

[3]陈璐，张正光.轨道电路空闲红光带原因及解决方法[J].铁路通信信号工程技术，2012，9（3）：64-65.

[4]李海军.25HZ相敏轨道电路非正常红光带分析及处理[J]. 铁路计算机应用，2012，21（4）：73-75.

[5]钱学成，张晨云，李扬，等.高铁轨道电路的GIC监测与防护[J].电器与能效管理技术，2016（9）：36-40.

[5]王海红.朔黄铁路25Hz；轨道电路分路不良整治方案探讨[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（6）：78-80.

（收稿日期：2017-07-10）

本文摘自铁路通信信号工程技术官方平台，仅供学习参考。