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[摘 要]本文论述了产生轨道电路分路不良的原因，及可以采取的解决措施，主要对解决措施中的脉冲轨道电路系统进行了分析。
[关键词]不良导电层 分路不良 脉冲
中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0313-02
据不完全统计，目前全国铁路存在约3.6万段分路不良区段。这种区段由于无法完成列车占用检查，会引发进路提前错误解锁，引起道岔中途转换，造成挤岔、脱线事故或列车侧面冲突等事故，给铁路运营带来了安全隐患，严重影响了铁路运输效率，已成为全路亟待解决的重大安全技术问题。
1 产生轨道电路分路不良的原因
所谓轨道电路分路不良就是俗称的“压不死”、“丢车”、或“白光带”，即：当列车进入某一轨道区段时，对应区段的轨道继电器却仍处在吸起状态或时吸时落状态，此时相应的信号灯和控制台上会错误的显示绿灯和白灯，表明该轨道电路已失去了对轨道区段占用状态检查的功能。当发生这样情况时，列车司机和车站调度人员就会误认为该区段内无车占用，进行行车和办理进路操作，从而造成列车冲撞、挤拈、脱轨等严重的行车事故。造成这一现象的原因主要与以下因素有关：
1.1 钢轨面生锈及污染
钢轨是轨道电路的重要组成部分，列车分路就是通过作用于钢轨来实现的。钢轨在露天状态下，其表面灰尘吸附水分在钢轨表面会发生化学反应，形成Fe（OH）3为主要成分的一种薄膜氧化层。在—些货场，装卸粉尘散落在轨面或被机车车辆轮对带到轨面上，再经列车轮碾轧，轨面形成绝缘层，其效果同生锈的氧化层一样，当列车分路时使轮对与轨面的接触电阻变大，从而使轨道电路出现分路不良。按锈蚀程度，分路不良区段可分为轻度、中度和重度3种。
1.2 车流量
钢轨在自然状态下，生锈是比较缓慢的。列车在高速行进中轮对与钢轨间会产生摩擦，摩擦过程中就能清除掉轨面上的锈和污染。消除生锈和污染的程度取决于车流大小、车速高低。正线几乎没有生锈区段就是因为车流大、车速高的缘故，而在很少走车的侧线或斜股便会产生大量分路不良区段。
1.3 钢轨轨面电压
钢轨轨面由于长期氧化或油污、粉尘的堆积，形成了氧化层或污染层（简称“不良导电层”），在电压击穿前表现为很高的阻抗，数欧姆、数百欧姆甚至上千欧姆。既有的25Hz相敏轨道电路或480轨道电路的轨面电压，不足以击穿不良导电层，无法实现列车的占用检查。
2 解决轨道电路分路不良的具体措施
轨道电路分路不良是一个世界性的问题，各国根据自己的国情都采用了不同的方法，主要分“轨道电路方式”和“非轨道电路方式”2种。非轨道电路方式主要包括有计轴式、堆焊及喷涂等；轨道电路方式主要是脉冲式轨道电路。
针对我国站内电气化区段以25 Hz相敏轨道电路为主，非电气化区段以480轨道电路为主的情况，下面主要以脉冲轨道电路的方式介绍分路不良的措施。
3 电子化不对称高压脉冲轨道电路系统
3.1 脉冲击穿特性原理分析
目前，在已有成熟应用的脉冲技术领域中，脉冲击穿绝缘的特性可从微观角度进行分析。
钢轨上形成一层绝缘层，主要由固体氧化物组成。为了使绝缘层导电，需要在绝缘层中形成大量电子和离子，机车压入钢轨时，在电场作用下短时间内形成连锁隧道效应，释放电荷载流子，促进电荷传输。脉冲信号瞬时高电压使得绝缘层产生大量可以结合电子的“缺陷”，“缺陷”的密度变得足够高，它们就会相互结合形成“缺陷群”，“缺陷群”会在绝缘层形成一些特殊排列，使电流能够连接一系列的“缺陷群”构成热击穿通道，如图1所示：
3.2 钢轨绝缘层特性分析
对钢轨表面不良导电层进行击穿试验，如图2所示，采用CFG-D2-A型轨道电路分路残压定压测试器分别安装于生锈、油污、粉尘的钢轨上，压力固定为24.5KN，得到轨面电压与分路残压关系图如图3所示。
综上所述：在恒定压力条件下，不良导电层呈现为“类放电管”击穿效应，即：当轨面电压升高到—定程度，便会击穿不良导电层，从而达到解决轨道电路分路不良的目的。并且通过分析固体绝缘物质特性，击穿电压会破坏固体绝缘特性，即脉冲轨道电路在日常应用中可以有效遏制绝缘层的形成。
3.3 电子化不对称高压脉冲轨道电路系统
电子化不对称脉冲轨道电路是在我国高压不对称脉冲轨道电路基础上，吸收近年来法国高压脉冲轨道电路技术而设计的一种电子化的脉冲轨道电路。该轨道电路充分利用输出瞬间功率极高的特点，完成对站内腐蚀较严重轨道区段锈层、污染物的击穿，从而实现列车的良好分路。
3.3.1 技术条件
1.轨道电路长度：900m（O.6 Ω？km）
2.分路灵敏度0.15Ω
3.最大消耗功率120 W
4.系统返还系数50%
3.3.2 系统特点
1.系统室内设备均实现电子化，采用大规模集成电路方式实现频率产生、信息处理、数据判断等，可有效提高设备的可靠性；
2.接收器采用双机并联运用方式，可靠性高；电子接收器的返还系数较高，可以有效改善轨道电路的分路；
3.脉冲信号的“不对称”特性，提高了系統的抗干扰能力。
4.充分考虑现场供电方式的多样性（室内、室外25 Hz、50 Hz供电），能够适应各种环境，方便现场改造。
3.3.3 主要设备
1.GMC.QF型脉冲室内发送器、GMC.QF-W型脉冲室外发送器。发送器能产生周期性脉冲信号。脉冲信号一路输出接至负载电路，另一路接至功出取样电路进行数据采集。
2.GMC.QJ型脉冲接收器增加脉冲报警功能。对以一定比例进入接收器的脉冲信号，进行采样、分析处理；接收器采用双机并用的冗余方式。
3.GMC.QS型脉冲衰耗器用于电子化高压不对称脉冲轨道电路受电端，可以调整脉冲接收器的输入电压值。衰耗器设有测试塞孔，能提供微机监测数据，便于系统测试和维护。
4.GMC.BEP型脉冲扼流变压器实现了多档变比可调，满足不同区段长度的传输；另外在信号侧增加了抗干扰线圈，使系统抗不平衡牵引电流能力大大提高。
5.GMC.BP型脉冲匹配变压器通用于脉冲轨道电路非电气化牵引区段的送、受端，起到调整轨面电压及阻抗匹配的作用。
电子化不对称高压脉冲轨道电路，为解决轨道电路分路不良提供了新的途径和方法。经过大量的现场试验及现场运用，充分证明了这种轨道电路系统必将成为最有效的解决轨道电路分路不良的手段之一。
参考文献
[1] 《脉冲功率系统的原理与应用》---（德）H.Bluhm著.江伟华.张弛译 清华大学出版社.
[2] 《不对称脉冲轨道电路》---张德全.北京铁路局科研所.
[3] 《高压不对称脉冲轨道电路讲义》---郑州铁路局电务印.
[4] 《电子高压脉冲轨道电路的研制与应用》---王明进.《武钢技术》期刊出版社.
[关键词]不良导电层 分路不良 脉冲
中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0313-02
据不完全统计，目前全国铁路存在约3.6万段分路不良区段。这种区段由于无法完成列车占用检查，会引发进路提前错误解锁，引起道岔中途转换，造成挤岔、脱线事故或列车侧面冲突等事故，给铁路运营带来了安全隐患，严重影响了铁路运输效率，已成为全路亟待解决的重大安全技术问题。
1 产生轨道电路分路不良的原因
所谓轨道电路分路不良就是俗称的“压不死”、“丢车”、或“白光带”，即：当列车进入某一轨道区段时，对应区段的轨道继电器却仍处在吸起状态或时吸时落状态，此时相应的信号灯和控制台上会错误的显示绿灯和白灯，表明该轨道电路已失去了对轨道区段占用状态检查的功能。当发生这样情况时，列车司机和车站调度人员就会误认为该区段内无车占用，进行行车和办理进路操作，从而造成列车冲撞、挤拈、脱轨等严重的行车事故。造成这一现象的原因主要与以下因素有关：
1.1 钢轨面生锈及污染
钢轨是轨道电路的重要组成部分，列车分路就是通过作用于钢轨来实现的。钢轨在露天状态下，其表面灰尘吸附水分在钢轨表面会发生化学反应，形成Fe（OH）3为主要成分的一种薄膜氧化层。在—些货场，装卸粉尘散落在轨面或被机车车辆轮对带到轨面上，再经列车轮碾轧，轨面形成绝缘层，其效果同生锈的氧化层一样，当列车分路时使轮对与轨面的接触电阻变大，从而使轨道电路出现分路不良。按锈蚀程度，分路不良区段可分为轻度、中度和重度3种。
1.2 车流量
钢轨在自然状态下，生锈是比较缓慢的。列车在高速行进中轮对与钢轨间会产生摩擦，摩擦过程中就能清除掉轨面上的锈和污染。消除生锈和污染的程度取决于车流大小、车速高低。正线几乎没有生锈区段就是因为车流大、车速高的缘故，而在很少走车的侧线或斜股便会产生大量分路不良区段。
1.3 钢轨轨面电压
钢轨轨面由于长期氧化或油污、粉尘的堆积，形成了氧化层或污染层（简称“不良导电层”），在电压击穿前表现为很高的阻抗，数欧姆、数百欧姆甚至上千欧姆。既有的25Hz相敏轨道电路或480轨道电路的轨面电压，不足以击穿不良导电层，无法实现列车的占用检查。
2 解决轨道电路分路不良的具体措施
轨道电路分路不良是一个世界性的问题，各国根据自己的国情都采用了不同的方法，主要分“轨道电路方式”和“非轨道电路方式”2种。非轨道电路方式主要包括有计轴式、堆焊及喷涂等；轨道电路方式主要是脉冲式轨道电路。
针对我国站内电气化区段以25 Hz相敏轨道电路为主，非电气化区段以480轨道电路为主的情况，下面主要以脉冲轨道电路的方式介绍分路不良的措施。
3 电子化不对称高压脉冲轨道电路系统
3.1 脉冲击穿特性原理分析
目前，在已有成熟应用的脉冲技术领域中，脉冲击穿绝缘的特性可从微观角度进行分析。
钢轨上形成一层绝缘层，主要由固体氧化物组成。为了使绝缘层导电，需要在绝缘层中形成大量电子和离子，机车压入钢轨时，在电场作用下短时间内形成连锁隧道效应，释放电荷载流子，促进电荷传输。脉冲信号瞬时高电压使得绝缘层产生大量可以结合电子的“缺陷”，“缺陷”的密度变得足够高，它们就会相互结合形成“缺陷群”，“缺陷群”会在绝缘层形成一些特殊排列，使电流能够连接一系列的“缺陷群”构成热击穿通道，如图1所示：
3.2 钢轨绝缘层特性分析
对钢轨表面不良导电层进行击穿试验，如图2所示，采用CFG-D2-A型轨道电路分路残压定压测试器分别安装于生锈、油污、粉尘的钢轨上，压力固定为24.5KN，得到轨面电压与分路残压关系图如图3所示。
综上所述：在恒定压力条件下，不良导电层呈现为“类放电管”击穿效应，即：当轨面电压升高到—定程度，便会击穿不良导电层，从而达到解决轨道电路分路不良的目的。并且通过分析固体绝缘物质特性，击穿电压会破坏固体绝缘特性，即脉冲轨道电路在日常应用中可以有效遏制绝缘层的形成。
3.3 电子化不对称高压脉冲轨道电路系统
电子化不对称脉冲轨道电路是在我国高压不对称脉冲轨道电路基础上，吸收近年来法国高压脉冲轨道电路技术而设计的一种电子化的脉冲轨道电路。该轨道电路充分利用输出瞬间功率极高的特点，完成对站内腐蚀较严重轨道区段锈层、污染物的击穿，从而实现列车的良好分路。
3.3.1 技术条件
1.轨道电路长度：900m（O.6 Ω？km）
2.分路灵敏度0.15Ω
3.最大消耗功率120 W
4.系统返还系数50%
3.3.2 系统特点
1.系统室内设备均实现电子化，采用大规模集成电路方式实现频率产生、信息处理、数据判断等，可有效提高设备的可靠性；
2.接收器采用双机并联运用方式，可靠性高；电子接收器的返还系数较高，可以有效改善轨道电路的分路；
3.脉冲信号的“不对称”特性，提高了系統的抗干扰能力。
4.充分考虑现场供电方式的多样性（室内、室外25 Hz、50 Hz供电），能够适应各种环境，方便现场改造。
3.3.3 主要设备
1.GMC.QF型脉冲室内发送器、GMC.QF-W型脉冲室外发送器。发送器能产生周期性脉冲信号。脉冲信号一路输出接至负载电路，另一路接至功出取样电路进行数据采集。
2.GMC.QJ型脉冲接收器增加脉冲报警功能。对以一定比例进入接收器的脉冲信号，进行采样、分析处理；接收器采用双机并用的冗余方式。
3.GMC.QS型脉冲衰耗器用于电子化高压不对称脉冲轨道电路受电端，可以调整脉冲接收器的输入电压值。衰耗器设有测试塞孔，能提供微机监测数据，便于系统测试和维护。
4.GMC.BEP型脉冲扼流变压器实现了多档变比可调，满足不同区段长度的传输；另外在信号侧增加了抗干扰线圈，使系统抗不平衡牵引电流能力大大提高。
5.GMC.BP型脉冲匹配变压器通用于脉冲轨道电路非电气化牵引区段的送、受端，起到调整轨面电压及阻抗匹配的作用。
电子化不对称高压脉冲轨道电路，为解决轨道电路分路不良提供了新的途径和方法。经过大量的现场试验及现场运用，充分证明了这种轨道电路系统必将成为最有效的解决轨道电路分路不良的手段之一。
参考文献
[1] 《脉冲功率系统的原理与应用》---（德）H.Bluhm著.江伟华.张弛译 清华大学出版社.
[2] 《不对称脉冲轨道电路》---张德全.北京铁路局科研所.
[3] 《高压不对称脉冲轨道电路讲义》---郑州铁路局电务印.
[4] 《电子高压脉冲轨道电路的研制与应用》---王明进.《武钢技术》期刊出版社.