关于铁路信号 25Hz 相敏轨道电路施工问题的研究

引言

在铁路运输系统中，信号设备是保障行车安全、提高运输效率的关键基础设施。铁路轨道电路作为铁路信号系统的重要组成部分，承担着检测列车位置、传输行车信息等核心功能，其性能的优劣直接影响铁路运输的安全性和可靠性。随着铁路行业的快速发展，列车运行速度不断提升，运输密度持续增大，对铁路轨道电路的技术性能和施工质量提出了更高要求。

25Hz 相敏轨道电路凭借其抗干扰能力强、相位敏感特性等优势，在我国铁路信号领域得到广泛应用。然而在实际施工过程中，由于设计、安装、维护等环节存在的诸多问题，导致轨道电路运行故障频发，不仅影响铁路运输效率还对行车安全构成潜在威胁。因此，深入研究铁路信号25Hz 相敏轨道电路施工问题，系统分析问题产生的原因并提出切实可行的处理对策，具有重要的理论意义和现实价值。

1 铁路轨道电路概述

1.1 轨道电路的基本功能与分类

轨道电路是利用铁路线路的钢轨作为导体，两端加以机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路系统，其基本功能主要体现在列车检测和信息传输两个方面。在列车检测方面，轨道电路能够实时监测轨道上是否有列车占用。当轨道空闲时，电流通过钢轨形成完整回路，受电设备接收到稳定信号；当列车进入轨道区段，轮对将轨道电路短路，受电设备接收信号减弱或消失，以此判断列车位置，为后续信号控制提供依据。在信息传输方面，轨道电路可将行车信息，如速度码、进路信息等，通过电流调制的方式传递给列车车载设备，实现车地之间的信息交互保障列车安全运行。

根据不同的分类标准轨道电路可分为多种类型。按工作方式，可分为开路式和闭路式轨道电路，其中闭路式轨道电路因安全性更高，在铁路中应用最为广泛；按信号电流性质，可分为直流轨道电路、交流连续式轨道电路、脉冲轨道电路和移频轨道电路等；按分割方式，则可分为机械绝缘节轨道电路和电气绝缘节轨道电路。不同类型的轨道电路适用于不同的铁路场景和运输需求，其功能特性和技术参数各有差异。

1.2 25Hz 相敏轨道电路的特点与应用场景

25Hz 相敏轨道电路是一种交流连续式轨道电路，具有独特的技术特点[1]。首先，其采用25Hz 的低频信号作为载频，该频率不易受工频干扰，有效提升了轨道电路的抗干扰能力，确保信号传输的准确性和稳定性。其次，相敏特性是25Hz 相敏轨道电路的核心优势，它能够通过检测信号的相位来判断轨道电路的工作状态，只有当接收端信号的频率和相位与发送端一致时，轨道继电器才会动作，极大地增强了轨道电路的可靠性和安全性。此外，25Hz 相敏轨道电路还具备良好的分路性能，即使在列车车轮轻微分路的情况下，也能可靠地检测到列车占用。

图1 25Hz 相敏轨道电路的特点和应用场景

在应用场景方面，25Hz 相敏轨道电路广泛应用于我国铁路站内轨道区段和部分区间轨道电路。站内轨道区段由于列车运行频繁、道岔分布复杂，对轨道电路的可靠性和抗干扰能力要求较高，25Hz 相敏轨道电路能够精准检测列车位置，保障站内接发车作业的安全高效进行。在一些对信号传输稳定性要求较高的区间轨道电路中，25Hz 相敏轨道电路也凭借其出色的性能发挥着重要作用，为列车运行提供可靠的信号保障[2]。随着铁路运输的不断发展，25Hz 相敏轨道电路在保障铁路运输安全、提升运输效率方面的作用愈发凸显。

2 铁路轨道电路的结构与运行原理

2.1 系统组成与核心设备

铁路轨道电路系统主要由送电端、受电端、钢轨、钢轨绝缘、轨端接续线等部分组成。在25Hz 相敏轨道电路中，送电端的核心设备是 25Hz 轨道电源，它为整个轨道电路提供稳定的25Hz 交流电源。这种电源具有较高的稳定性和可靠性，能保证信号在轨道中持续、准确地传输。与之配合的是轨道变压器，其作用是将电源电压进行适当变换，以满足轨道电路不同区段的电压需求，实现电源与轨道电路的良好匹配，有效降低传输过程中的信号损耗。

受电端的关键设备是轨道继电器，在25Hz 相敏轨道电路中，通常采用二元二位继电器。该继电器具有独特的结构，由两个相互独立又协同工作的线圈组成。其中一个线圈用于接收轨道中的25Hz 信号电流，另一个线圈则接入局部电源。通过对比两个线圈所接收到信号的相位关系，来判断轨道电路是否处于空闲或占用状态。当轨道空闲时，继电器吸起；列车占用时，继电器落下，从而为信号系统提供准确的轨道状态信息。

钢轨作为轨道电路的传输通道，不仅承担着传导电流的作用，还需要具备良好的导电性和机械强度，以确保信号能够稳定、高效地传输。为了保证各轨道区段的独立性，钢轨绝缘被安装在相邻轨道区段的连接处，防止电流相互干扰。轨端接续线则用于连接相邻钢轨的端部，降低接头处的电阻，保证电流能够顺利通过钢轨接头，维持信号传输的连续性。

2.2 关键参数与性能指标

25Hz 相敏轨道电路的关键参数包括轨道电路的传输距离、信号电压、分路灵敏度等，传输距离决定了轨道电路能够有效覆盖的范围，一般情况下25Hz 相敏轨道电路在理想条件下的传输距离可达1.5 公里左右，但实际传输距离会受到钢轨材质、道床电阻、轨道电路连接方式等多种因素的影响[3]。为了确保信号在长距离传输后仍能被可靠检测，需要对轨道电路的参数进行合理设计和调整。

信号电压是保证轨道电路正常工作的重要参数，在送电端，输出的信号电压应根据轨道电路的具体情况进行调整，一般在几十伏到上百伏之间。在受电端，轨道继电器能够可靠动作的信号电压范围也有严格要求。例如，对于常见的二元二位继电器，当受电端信号电压在一定范围内时，继电器能够稳定吸起；当信号电压低于某一阈值时，继电器应可靠落下，以正确反映轨道电路的状态。

分路灵敏度是衡量轨道电路性能的关键指标之一，它表示轨道电路对列车占用的检测能力。分路灵敏度越高轨道电路就越能准确地检测到列车的存在，即使是较轻的车辆或轮对接触不良的情况也能及时察觉。25Hz 相敏轨道电路的分路灵敏度一般要求在 0.06Ω 标准分路电阻下，能够可靠地使轨道继电器落下[4-5]。为了提高分路灵敏度需要优化轨道电路的设计，如合理选择扼流变压器的参数、改善钢轨与车轮的接触条件等。

轨道电路的可靠性和稳定性也是重要的性能指标，可靠性体现在轨道电路在各种复杂环境和工况下，都能准确地反映轨道的占用情况，避免出现误判和漏判。稳定性则要求轨道电路的各项参数在长时间运行过程中保持相对稳定，不受外界因素的干扰而发生大幅度波动。

通过采用高质量的设备、合理的电路设计以及完善的防护措施，可以有效提高25Hz 相敏轨道电路的可靠性和稳定性，保障铁路信号系统的正常运行。

3 施工中的常见问题与处理对策

3.1 施工设计阶段的典型问题

在施工设计阶段，轨道电路的区段划分不合理是一个常见问题，轨道电路区段划分需要综合考虑车站的布局、道岔的位置、列车运行的进路等多种因素[6]。如果划分不当可能导致部分区段过长或过短，过长的区段会增加信号传输的衰减，使受电端的信号强度减弱，影响轨道继电器的正常动作；过短的区段则可能无法准确检测列车的位置，降低轨道电路的检测精度。例如，在一些复杂的车站咽喉区，由于道岔密集，若设计人员对各部分的功能和相互关系理解不透彻，就容易出现区段划分不合理的情况。

设计图纸与现场实际情况不符也是施工设计阶段的一个突出问题，铁路施工现场的情况复杂多变，可能存在地形起伏、地下管线分布复杂等情况。而设计人员在进行设计时，若对现场的勘察不够细致全面，就可能导致设计图纸中的设备安装位置、电缆敷设路径等与实际情况存在偏差。比如，设计图纸中规划的电缆路径可能与现场已有的地下管道发生冲突，这将给后续的施工带来极大的困难，甚至需要重新调整设计方案，延误施工进度。

图2 施工设计阶段的典型问题分析

对轨道电路与其他信号设备的兼容性考虑不足也较为常见，铁路信号系统是一个复杂的整体，轨道电路需要与信号机、转辙机、联锁设备等协同工作。在设计阶段，如果没有充分考虑轨道电路与其他设备之间的电气接口、通信协议等兼容性问题，可能导致各设备之间无法正常通信或相互干扰，影响整个信号系统的稳定性和可靠性。例如，不同厂家生产的轨道电路设备和联锁设备，其通信接口的电气参数和通信协议可能存在差异，若在设计时未进行统一协调，就可能出现设备之间无法互联互通的情况。

3.2 施工安装中的技术难点

在施工安装过程中，钢轨接续线的安装质量是一个关键技术难点，钢轨接续线用于连接相邻钢轨的端部，其安装质量直接影响轨道电路的电气性能。如果接续线安装不牢固，接触电阻增大，会导致信号传输过程中的损耗增加，严重时甚至会出现信号中断的情况。理论成因主要包括施工人员操作不规范，如接续线与钢轨的连接部位未进行充分的清洁和打磨，导致接触不良；使用的接续线材质不符合要求，电阻过大；接续线的安装工艺不符合标准，如焊接不牢固、螺栓紧固力矩不足等。

电缆敷设过程中也存在诸多技术难点，铁路施工现场的环境复杂，电缆需要穿越不同的地形和障碍物，如桥梁、隧道、路基等。在敷设过程中如果电缆的弯曲半径过小，会导致电缆内部的绝缘层受损降低电缆的绝缘性能，增加信号泄漏和短路的风险。同时电缆的防护措施不到位也是一个常见问题。例如在穿越轨道时，若电缆的防护套管厚度不足或材质不佳，容易受到列车运行时的震动和冲击而损坏，进而影响轨道电路的正常运行。从理论成因来看，这主要是由于施工人员对电缆敷设的技术规范理解不深入，在施工过程中未能严格按照要求进行操作，以及对施工现场的风险评估不足，没有采取有效的防护措施。

3.3 运行维护中的潜在风险

在轨道电路运行维护过程中，设备老化是一个不可忽视的潜在风险。随着时间的推移轨道电路的设备，如轨道电源、轨道继电器、变压器等会逐渐出现老化现象。设备老化可能导致其电气性能下降，如电源输出电压不稳定、继电器触点接触不良、变压器绕组绝缘性能降低等。从理论上来说，这是由于设备长期在电气应力、机械振动、环境温度变化等因素的作用下，内部的电子元件和机械部件逐渐磨损、老化，从而影响设备的正常运行。例如轨道继电器的触点在频繁的开合过程中，会因电弧侵蚀而逐渐变得粗糙，接触电阻增大，可能导致继电器误动作或不动作，影响轨道电路对列车占用情况的正确判断。

道床电阻变化也会给轨道电路的运行维护带来风险，道床电阻是影响轨道电路性能的重要参数之一，它会受到多种因素的影响而发生变化。例如，道床的材质、湿度、清洁程度等都会对道床电阻产生影响。在雨季道床湿度增加，道床电阻会明显下降；而在道床脏污严重时道床电阻也会降低。道床电阻的变化会导致轨道电路的信号传输特性发生改变，影响信号的衰减和相位关系。外界电磁干扰也是轨道电路运行维护中的一个潜在风险，铁路沿线存在多种电磁干扰源，如电力机车运行时产生的电磁辐射、附近的通信基站信号、高压输电线路的电磁场等。这些外界电磁干扰可能会耦合到轨道电路中，影响轨道电路的正常工作。例如，当外界电磁干扰的频率与轨道电路的信号频率相近时，可能会产生谐波干扰导致轨道继电器误动作。

结语

25Hz 相敏轨道电路作为铁路信号系统的关键部分，其施工质量直接关系到铁路运输的安全与效率。通过对其结构、运行原理以及施工中常见问题的深入研究，我们明确了各个环节的关键要点和潜在风险。在施工过程中，从设计阶段的合理规划，到安装阶段的严格质量把控，再到运行维护阶段的及时监测与处理，每一步都需要高度重视，采取有效的措施加以保障。

展望未来，随着铁路技术的不断发展，对25Hz 相敏轨道电路的性能和可靠性将提出更高的要求。一方面，需要进一步优化电路设计，提高其抗干扰能力和适应复杂环境的能力，例如研发更先进的抗干扰技术，以应对日益复杂的电磁环境。另一方面，应加强智能化监测与维护技术的应用，通过引入大数据、人工智能等先进技术，实现对轨道电路设备状态的实时监测和故障预测，提前发现潜在问题并及时处理，降低设备故障率，提高铁路运输的安全性和稳定性，为铁路事业的持续发展提供坚实的技术支撑。

参考文献：

[1]扈瑞峰.基于特征选择和 DE-CatBoost 的 25Hz 相敏轨道电路故障诊断[D].北京交通大学，2023.

[2]吴文艾，张阳.25Hz 相敏轨道电路的研究[J].内蒙古煤炭经济，2020，（11）：149-150.

[3]邢燕梅.铁路信号 25HZ 相敏轨道电路故障处理分析[J].信息通信，2017，（09）：275-27

[4]程子涵.25Hz 相敏轨道电路数字化仿真平台的设计与验证[D].兰州交通大学，2024.

[5]高武东.铁路信号 25Hz 相敏轨道电路故障分析[J].运输经理世界，2021，（25）：4-6.

[6]李永霞.铁路信号 25Hz 相敏轨道电路故障分析[J].通讯世界，2019，26（04）：178-179.