利用北斗卫星定位导航解决轨道电路分路不良的研究
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利用北斗卫星定位导航解决轨道电路分路不良的研究
利用北斗卫星定位导航解决轨道电路
分路不良的研究
张保平：科学技术研究所
摘要：通过分析现有轨道电路分路不良解决的办法，提出利 用北斗卫星定位导航系统解决轨道电路分路不良的可行性及具体实施方案，保证轨道电路分路状况监测准确及时，确保运 输生产安全。
关键词：轨道电路；分路监测；北斗卫星；定位研究
0概述
轨道电路分路不良就是指钢轨轨面丙为不良导 电物的影响而造成列车、车列、机车占用轨道时，控制 该轨道区段的轨道继电器不能正常落下，造成信号联 锁失效。这可能导致向有车占用的区段办理接发列车 或者调车进路，造成正面冲撞、追尾，或者侧面冲撞的 事故。
产生轨道电路分路不良的原因有很多，有的是因 为设备故障或暂时的外界因素造成的，是临时性的，和外界气象环境没有联系，当故障排除后分路不良故 障就消除了。有的故障是顽固性的，多发性的，和外界 环境（如下雨、下雪)有一定的关系，只要造成分路不 良的条件出现，分路不良就会出现，就会影响行车。通 过整治轨道电路分路不良区段，研究解决轨道分路不 良的方法，保证轨道电路的正常工作，把事故消除在 萌芽状态，确保证运输生产安全。
1现有轨道电路分路不良的解决办法
1.1轨面熔覆堆焊
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轨道电路分路不良现象的一部分是由于钢轨轨 面不清洁或有不良导体吸附在钢轨表面造成的，所 以解决轨面的清洁和防止轨面生镑是解决分路不良 的方法之一。轨面熔覆堆焊是针对安全线、牵出线 等长时间不过车的区段因钢轨生镑造成分路不良采 取的一种方法，将生镑的轨面打磨好后，在轨面上 刻出一条槽，将铝或其它耐氧化不易生锈的导电金 属熔化后覆在钢轨表面槽里，然后再将钢轨打磨平 整，使轨面的导电性变好。这种办法处理后，轨道 电路分路不良能得到暂时的改善，但由于覆嵌在钢 轨表面的金属是后加到钢轨表面的，所以和钢轨不 会结合的很紧密。由于两种金属的热胀冷缩系数不 一样，当温度发生变化，过几趟车后覆嵌在钢轨表 面的金属和钢轨就可能发生分离，带来其他危害。这种
处理方法的缺点是：施工现场必须得能提供大 功率电源，施工工艺复杂，难度大，效果不理想，且破坏了钢轨的原有材料品质。
1.23V化25HZ相敏轨道电路和高压脉冲轨道电路
轨道电路分路不良现象的一部分是由于轨面生 锈或表面附着导电不良的氧化物造成的，在钢轨轨面 已经生锈氧化的状态下还能使钢轨轨面继续保持良 好的导电性是解决分路不良的方法之一。普通轨道电 路的轨面电压只有0.5V，当列车分路时不能将轨面或
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轮对的铁镑或氧化物击穿，就造成了分路不良。实验 证明：铁锈或其他氧化物的击穿电压是0.6V，当轨面 和轮对都生镑氧化时，击穿轨面和轮对氧化物的电压 应在I.2V以上。所以当分路状态下轨间残压大于1.2V时，轨道电路就能顺利击穿轨面和轮对的铁镑和 氧化物，保证钢轨和轮对的正常导电。保持轨道电路 正常工作，对应的轨道继电器能可靠落下，便能够解 决大部分轨道区段分路不良的问题，3V化25Hz相敏 轨道电路和高压脉冲轨道电路就是依据这种思路下 开发的。高压脉冲式轨道电路是通过芯片控制，可以 输出100V高压脉冲，可瞬间击穿轨面和轮对的铁镑 和氧化薄膜，改善了轨道电路的分路灵敏
度，解决了 由于轨面严重生锈带来的分路不良问题，是解决轨道 电路分路不良的一种办法。这种办法的缺点是：需要 改变原有的轨道电路设计，需要大量的现场施工，造 价高。
1.3计轴判断方式
计轴也是解决轨道电路分路不良的方法之一。计 轴是利用安装在钢轨的传感器监督列车轮对经过数，列车到达对方车站后，对方车站收到的轮对数与发车 站的相同时自动开通区间。通过计算区间出口的车轴 数和人口的车轴数是否相等，判断该区间是否有车占 用的设备。当在某段轨道电路分路不良区段行车或调 车时，进入该区段的车轴数和驶出该区段的车轴数相 同时，表示该车列已经出清该区段，和分路良好时的 轨道电路作用相同；当进人该区段的车轴数和驶出该 区段的车轴数不同时，表示该车列还未驶出该区段。说明该区段还有车占用，不能向该区段开放进路，否 则有可能发生撞车。这种办法的缺点是：计轴装置的 安装比较复杂，需要解决现场电源问题，这种解决轨 道电路分路不良的方法不能检査到钢轨线路是否良 好。
2卫星导航定位技术在轨道电路分路区段监测的应 用
目前，北斗卫星定位信号的分辨率可达到亚米级，借助天基增强和地基增强可以达到mm级，具有 自主知识产权，使卫星导航用于列车导航和信号联锁 将成为可能。通过卫星导航和定位，可以在列车运行 图上明确确定每列列车的具体位置，行驶速度，每段 轨道电路的占用、出清时间，并以此为依据来排列
列 车调车进路。即使轨道电路出现分路不良，在排除钢 轨断裂故障的情况下也可以正常排列进路，不会发生 追尾、正面冲撞、侧面冲撞等事故，确保行车安全，提 高工作效率。
轨道电路分路不良的监测方法已经在现有的分 路不良区段得到实践检验，在防止行车事故方面起到 了一定的作用，取得了不错的效果。但也存在不尽如 意的地方，都要进行繁琐的现场施工，施工中都要进 行要点，施工工艺比较复杂，解决成本比较昂贵。目前，北斗3号卫星全球定位系统已经组网成功，为利 用卫星导航解决分路不良提供了技术基础。
3轨道电路分路北斗卫星监测系统的方案研究
3.1轨道电路分路北斗卫星监测系统结构
该系统由室内设备和室外设备两部分组成。室外 设备由北斗卫星、北斗卫星接收定位卡、RS232接口 模块、室外机CPU，无线数传模块、天线、供电设备等 组成。图1为轨道电路分路北斗卫星监测系统室外设 备，图2轨道电路分路北斗卫星监测系统室内设备。
室内设备由天线、无线数据传输模块、RS232接 口模块、室内计算机、分路不良区段显示器、供电设备 等组成。
3.2轨道电路分路北斗卫星监测系统功能
室外设备的北斗卫星定位卡接收北斗卫星信号，生成设备所在的具体位置信号,RS232接口模块将北 斗定位卡生成的位置数据传给室外计算机，计算机经 过筛选将有用的数据信号经无线数据传输模块发射 出去；室内设备的无线数据传输模块接收到室外设备 传输的数据信号后经RS23模块传输到室内计算机，经容错、纠错等筛选后按照一定的对应关系将车头和 车尾的位置显示在显示屏上。
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北斗卫星i >图I 轨道电路分路北斗卫星监测系统室外设备
\/图2轨道电路分路北斗卫星监测系统室内设备3.3轨道电路分路北斗卫星监测系统应用原理借用北斗卫星定位信号和原有轨道电路信号的 辅助来判断列车的位置，在调车车列的头部和尾部各 安装一台北斗卫星定位信号室外设备，就可知道列车 或调车车列的首、尾位置，在车站调度显示屏上可以 实时显示出列车具体的行进位置，计算出列车、调车 的速度，确定列车对每段轨道电路的占用、出清时间。
在轨道电路分路不良区段行车、调车时，当原有轨道 电路判断钢轨状态完好时，虽然因该区段轨道电路分 路不良，轨道继电器仍在吸起状态，也n ]•根据卫星定 位信号判断列车正在占用该区段而迫使该区段轨道 继电器落下，发出该区段有车占用的信号。将列车的 实际位置信号融人原轨道电路电气联锁中，解决了因 分路不良值班员不了解列车的具体位置错办进路的 问题。通过借助原轨道电路的断轨检查功能，检查确 认钢轨无断轨后控制轨道继电器吸起、落下，检查钢 轨有无断裂的故障。
当在车站有分路不良区段进行调车作业时，利用 北斗定位的原理可以实时显示车列在该区段的实际 位置，可以帮助值班员实时了解该车列是否占用出清 该区段，是否可以开放该区段进路，确保调车安全。3.4车站调车作业北斗定位
方案
北斗手机号定位在调车时，调车员把装有
北斗卫星定位的室外装置A
和B 分别吸附到调车车列的头
部和尾部，装置A 和装置B 就
自动将调车车列的头部和尾部
位置数据实时传输到行车室内
北斗卫星定位的室内装置上。
室内装置将接收到的数据实时
传输给室内汁算机，计算机经
过运算将A 和B 的位置映射
到站场平面图对应的A 1和BI  上。A 1和B 1构成的线段就是
车列在站场平面图的实际运行轨迹，并随车列的运动
而移动。当车列占用分路不良区段时，站场平面图的 分路不良区段变为红；当车列出清分路不良区段 时，站场平面图的分路不良区段变为白，并用语音 提醒调车已出清AB 分路不良区段，提示值班员可以 正常排路。
4结束语利用北斗卫星定位信号来解决分路不良的问题 投资少，无需现场施工和电源设置，可以有效的解决 现场问题。随着北斗卫星全球定位导航系统信号使用 的深人研究，北斗卫星将提供高可靠、高精度的定位、 测速、授时服务，对促进铁路交通的现代化，实现传统 调度向智能交通管理的转型具有深远的意义。参考文献[1】陈建，陈习莲.25HZ 相敏轨道电路技术与应用[M ].北京：中国 铁道出版社，2013.丨2]段爱科.3V 化25HZ 相敏轨道电路工程设计[J ]•科技信息,2011. 丨3]朱永辉，白征东，过静捃.基于北斗卫星系统的远程数据传输 与控制技术研究丨1)].第一届中国卫星导航学术年会论文集， 2010.
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