轨道电路专业知识讲座.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,轨道电路的产生,1870,年美国人鲁宾逊发明了,开路式,轨道电路。,1872,年鲁宾逊又成功研制了,闭路式,轨道电路。,轨道电路,是利用线路上的钢轨作为导体，用钢轨绝缘划分范围的电路。,用于,自动、实时检查线路占用情况,，将列车运行与信号显示联系起来，,向列车传递行车信息,。,第一节 轨道电路概述,一、轨道电路的,基本原理,1,、组成：,钢轨、绝缘节、轨端接续线、发送端、受电端（轨道继电器）等,50Hz,轨道电路,25Hz,轨道电路图,(1),导体,钢轨：,两条钢轨是传输轨道电流的导体。,接续线：,在两节钢轨的接头处，为了减少钢轨与钢轨夹板间的接触电阻，用接续线连接。,塞钉式钢轨接续线,引接线：,用于送电设备、受电设备与钢轨的连接。,(2),钢轨绝缘,:,钢轨绝缘安装在相邻两个轨道电路衔接处，以保证相邻轨道电路在电气上的可靠隔离。,钢轨绝缘多采用机械强度高、绝缘性能好的材料，在钢轨与夹板间垫有槽形,绝缘板,，夹板螺栓与夹板之间装有,绝缘套管,和,绝缘垫圈,。在两个钢轨衔接的断面间还夹有与钢轨断面相同的,轨端绝缘,。,若为,无缝线路,，需要使用由电子电路构成,电气绝缘,(,又称为调谐区,),来分隔相邻轨道电路。,(3),送电设备,轨道电路的送电设备可以是,电源,，用于向轨道电路供电；也可以是能够,发送一定信息的电子设备,，通过轨道电路向列车传递行车信息。,BG1-80,型轨道变压器,轨道变压器,BG,型轨道变压器主要用于轨道电路供电（降压），其一次侧为,220v,，二次侧依据所连接的端子不同，可以获得各种不同的电压值。,0.45-10.80 V,。,(4),受电设备,轨道电路的受电设备可以是,轨道继电器,，用于反映轨道电路范围内有无列车、车辆占用和钢轨是否完整；,或者当轨道电路中包含有控制信息时，轨道电路的受电设备也可以是能够接收并鉴别电流特性的,电子设备,，能够根据接收到的不同特性的电流，令有关继电器动作。,12/10/2025,7,(5),限流电阻,限流电阻是一个可调电阻器，连接在轨道电路电源端，用来调整,轨道电路的电压,。当轨道电路被列车、车辆的轮对分路时，能够防止输出电流过大而损坏电源。,变阻器,轨道电路用变阻器为,R,2.2/220,型。阻值为,2.2,，功率为,220W,、容许电流为,10 A,、容许温度为,105,可调电阻器,轨道电路的,作用,：,钢轨,传送电信息,绝缘节,划分各轨道区段,轨端接续线,保持电信息延续,轨道继电器,反映轨道的状况,2,、轨道电路的工作原理,1,）列车未进入,轨道电路，即线路,空闲,时，电路从轨道电路电源正极,钢轨轨道继电器电源负极，使继电器保持在,吸起,状态，接通信号机的,绿灯,电路。,2,）当,列车进入,轨道电路区段内，即线路被,占用,时，电流同时流过机车车辆轮对和轨道继电器线圈，由于轮对电阻比轨道继电器电阻小的多，因而流经轨道继电器线圈的电流减小到继电器的落下值，是轨道继电器,释放,衔铁，用继电器的后接点接通信号机的,红灯,电路。,11,3.,二、轨道电路的,作用,1,、,监督列车的占用：,反映线路的空闲状况，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据；,2,、,传递行车信息：,如移频自动闭塞利用轨道电路传递不同的频率信息来反映列车的位置、通过信号机的显示或决定列车运行的目标速度，从而控制列车运行。,1,、按,动作电源,分类,1),直流轨道电路,2),交流轨道电路,（,低频,300Hz,以下，音频,300,3000Hz,，高频,10,40KHz,）。,习惯上交流轨道电路就是指,工频,50Hz,电源的,交流连续式轨道电路,（,480,型轨道电路），电源频率为,25Hz,和,75Hz,的轨道电路，也属于交流轨道电路的范畴，要在名称上注明电源的频率。,三、轨道电路的,分类,2,、按,工作方式,分类,:,1),开路式,轨道电路,2),闭路式,轨道电路,3,、按所传送的,电流特性,分类,可分为,连续式、脉冲式、计数电码,和,频率电码式,以及,数字编码式,。,1）,2),3),4),5),4,、按轨道电路的,分割方式,分,:,有绝缘,轨道电路、,无绝缘,轨道电路,1),有绝缘轨道电路,用钢轨绝缘将轨道电路与相邻的轨道电路互相隔离。,2),无绝缘轨道电路,在其分界处不设钢轨绝缘，而采用不同的方法予以隔离。按原理可分为三种：,电气隔离式、自然衰耗式、强制衰耗式。,电气隔离式,又称谐振式，利用谐振槽路，采用不同的信号频率，谐振回路,对不同频率呈现,不同阻抗,，来,实现,相邻轨道电路间,的,电气,隔离,。,自然衰耗式,，利用轨道电路的,自然衰耗,和不同的信号特征（频率、相位等），实现轨道电路的互相隔离，在接收端直接接收或通过电流传感器接收。钢轨中的电流可沿正反两个方向自由传输，基本上靠轨道的自然衰耗作用来衰减信号。道口信号所用的,道口控制器,就采用这种方式的无绝缘轨道电路。,强制衰耗式,是在,自然衰耗式,的基础上，吸收电气隔离式的长处（,谐振回路的强制性衰耗,）而形成的。它采用电压发送、电流接收的方式，接收端由电流传感器接收信号,受电端设置陷波器（谐振电路）。,5,、按,使用处所,分类：,分为,区间,轨道电路和,站内,轨道电路,区间轨道电路,主要用于,自动闭塞,区段，不仅要监督各闭塞分区是否空闲，而且要传输有关行车信息。,站内轨道电路,用于站内各区段，一般只有监督本区段是否空闲的功能。为了使机车信号在站内能连续显示，要对,站内轨道电路,实现,电码化,，即在列车占用本区段或占用前一区段时用切换方式或叠加方式转为能发码的轨道电路。,6,、按轨道电路内,有无道岔,分类,站内,轨道电路分为,无岔区段,轨道电路和,道岔区段,轨道,电路。,图例,无岔区段轨道电路,内钢轨线路无分支，构成较简单，,一般用于股道、尽头调车信号机前方接近区段、进站信,号机内方、两差置调车信号机之间。,在道岔区段，钢轨线路有分支，,道岔区段的轨道电路,就称为,分支,轨道电路或,分歧,轨道电路。在道岔区段，道,岔处钢轨和杆件要增加绝缘，还要增加道岔连接线和跳,线。当分支超过一定长度时，还必须设多个受电端。,图,7,、按,适用区段,分类：,非电气化区段,轨道电路和,电气化区段,轨道电路。,非电气化区段轨道电路,，没有抗电化干扰的特殊要求。,电气化区段轨道电路,，既要,抗电化干扰,，又要,保证牵引回流的畅通无阻。,因钢轨中已流有,50Hz,的牵引电流,，轨道电路就不能采用,50Hz,，而必须采用,50Hz,以外的频率,。,对于,有绝缘的,轨道电路，必须安装,扼流变压器，使牵引回流能顺利越过绝缘节。,我国目前站内多采用,25Hz,相敏轨道电路，区间多采用无绝缘或有绝缘移频轨道电路。,8,、按机车牵引电流的回归方式分类：,单轨条轨道电路,：利用轨道电路中,一根钢轨,作为牵引电流回线的轨道电路,双轨条轨道电路,：利用轨道电路,两根钢轨,作为牵引电流回线的轨道电路,四、轨道电路的,应用,主要用于区间和车站。,区间：,轨道电路通常是与自动闭塞制式相一致的轨道电路，按照自动闭塞通过信号机分区，,每个闭塞分区就有其轨道电路。,站内：,轨道电路应用更为广泛。对于电气集中联锁来说，列车进路和调车进路等都必须安装轨道电路。,机车信号：,各种制式的区间轨道电路和站内电码化以后的轨道电路，就是其,地面发送的设备,，也就是信息来源。对于列车超速防护来说，带有编码信息的轨道电路是其,车,-,地之间传输信息的通道,之一。,五、站内轨道电路的,划分和命名,1,、划分原则,（图例）,（,1,）有,信号机,的地方必须设置绝缘节,（,2,）满足行车、调车作业效率的提高，能,平行运行的进路,应划分开来；,（,3,）一个轨道电路区段内，,单动道岔不能超过,3,组,，复式交分道岔不能超过,2,组；,（,4,）为了提高咽喉使用效率，把轨道电路区段适当,划短,，使道岔能及时解锁，立即排列别的进路。但提速区段，为了保证机车信号的连续显示，轨道电路区段,不能过短,。,2,、命名,：,道岔区段和无岔区段命名方式不同,（,1,）道岔区段：,根据,道岔编号,来命名。,在所示站场中，,只包含一组道岔的,，用其所包含的道岔编号来命名，如,1DG,、,3DG,；,包含两组道岔的,用两组道岔编号连缀来命名，如,7,9DG,、,13,19DG,；,若,包含三组道岔,，则以两端的道岔编号连缀来命名，如,11,27DG,，包含了,11,、,23,、,27,号三组道岔。,图,（,2,）无岔区段,命名,对于,股道,，以股道号命名，如,G,、,G,。,进站信号机内方,及双线单方向运行的,发车口,的无岔区段，根据所衔接的股道编号加,A,（下行咽喉）及,B,（上行咽喉）来表示，如,AG,、,AG,。,半自动闭塞区间,进站信号机外方的,接近区段,，用进站信号机名称后加,JG,来表示。,差置调车信号机之间的无岔区段，以两端相邻的道岔编号写成分数形式来表示，如,1/11WG,。,牵出线、机待线、机车出入库线、专用线等,调车信号机外方的接近区段,，用调车信号机编号后加,G,来表示，如,D,5,G,。,第二节 工频交流连续式的轨道电路,一、工频轨道电路的组成和工作原理,（一）组成：,送电端、受电端、钢轨绝缘、,钢轨引接线、轨端接续线、钢轨,等。,1,、送电端,：,BG1,50,型轨道变压器、,R,2.2/220,型变阻器,2,、受电端,：,BZ4,型中继变压器、,JZXC-480,继电器,BZ4-U,型中继,变压器,（升压）,JZXC-480,整流继电器,3,、钢轨绝缘,保证相邻轨道电路之间的电气绝缘。,4,、轨道电路连接线,包括：,钢轨接续线,-,用于轨道电路接缝处的连接，以减小接触电阻。有塞钉式（现场广泛使用）、焊接式。,引接线,-,连接轨道电路送受端变压器箱或电缆盒与钢轨的导线，一般用涂有防腐油的多股钢丝绳制成。,道岔跳线,-,连接道岔岔心等处的导线,。,（二）工频轨道电路的,工作原理,（,1,）轨道电路,完整或无车占用,：,GJ,，其交流电压应在,10.5-16v,左右（,高于轨道继电器工作值,9.2V,的,15%,）。,（,2,）当车,占用,时：,GJ,，,GJ,的交流残压此时应,低于,2.7v,(,低于释放值,4.6V,的,40%,),。,（三）工频轨道电路的,特点,工频交流连续式轨道电路采用,工频,50Hz,交流电源，以,JZXC-480,型继电器为轨道继电器，故又称,JZXC-480,型轨道电路,，它是,非电化区段,使用的一种,非电码化,安全型,交流连续式轨道电路,。,JZXC-480,型轨道电路中，,电源采用交流，钢轨中传输的是交流，继电器接受的交流，但动作是直流。,工频交流连续式轨道电器因结构简单，是目前我国铁路,站内,轨道电路运用广泛的制式。,但是该轨道电路存在许多,缺点,，如道床电阻变化适应范围小，极限传输长度短，分路灵敏度低，防雷性能差，形成雨天“红光带”和分路不良等影响行车的情况。所以，必须,逐渐用相敏轨道电路等制式所代替。,二、道岔区段的轨道电路,（一）道岔绝缘和道岔跳线,1,、道岔绝缘,道岔区段除了各种杆件、转辙机安装装置等加装绝缘外，还要加装,切割绝缘,，以防止辙叉将轨道电路短路。道岔绝缘根据需要，可以设在,直股,，也可以设在,弯股,。,2,、道岔跳线,为保证信号电流的畅通，道岔区段除轨端接续线外，还需装设,道岔跳线,。,直股切割和弯股切割,道岔绝缘设置在直股线或弯股线上，分别叫做直股切割（,a,）（,b,）或弯股切割（,c,）（,d,）。,42,（二）道岔区段轨道电路的,连接方式,串联式,：电路流经区段的所有钢轨，检查所有跳线和钢轨的完整，电路安全，但增加了连接线，施工和维护不便，未被广泛采用；,并联式,：电路简单，正常直股或弯股有车占用时继电器均落下。但弯道处于开路状态（没有受电设备），若跳线或钢轨折断，则继电器不会落下，不符合故障安全原则。,解决方法：双跳线或一送多受,串联式,并联式,（三）,一送多受,轨道电路,由于具有分支电路，不仅包括道岔的直向部分线路，还包括侧向部分线路，道岔区段可采用一送多受轨道电路，,包括一送双受,或,一送三受,。,各分支受电,GJ,的,前接点,串联在主,GJ,电路中，分支和主会同时落下，主,GJ,接点用在联锁电路中，可对整个轨道电路空闲与否进行检查；,Rs,用于提高分路灵敏度，使各,GJ,电压平衡。,（四）道岔区段轨道电路,工作原理,(1),调整状态：,道岔区段设备完好、没有车占用时，,DGJ,处于吸起状态。,(2),分路状态,：道岔区段有车占用时，,DGJ,处于落下状态。,(3),断轨状态,：直股断轨时，,DGJ,处于落下状态；道岔区段断线或弯股断轨时，由于,DGJ1,落下，使,DGJ,处于落下状态。,从上述看出，尽管道岔区段轨道电路具有分支，仍然是利用一个继电器,(,即,DGJ),表示轨道电路的工作状态。,图,道岔区段轨道电路示意图,（五）道岔区段轨道电路的,作用,设置道岔区段轨道电路的主要,作用是监督道岔区段是否有车占用,，将,DGJ,接点应用于车站联锁电路和道岔控制电路中，从而确保,有车占用或有列车及调车车列通过,时，道岔区段内,所有的道岔均处于锁闭状态,，避免列车、调车车列运行过程中由于道岔中途转换造成脱轨或进入异线的事故发生。,另一方面，道岔区段轨道电路与车站联锁设备的,表示灯电路相结合,，在监督占用的同时，使,控制台显示,的,“,红光带,”,或,“,白光带,”,能够表示相应轨道区段内道岔的开通方向，为,操作人员,提供了更直观的,道岔状态信息,。,（一）极性交叉的,定义,有钢轨绝缘的轨道电路，为了实现对钢轨绝缘破损的防护，要使,绝缘节两侧的轨面电压,具有,不同的极性,或,相反的相位,。,三、轨道电路的极性交叉,（二）极性交叉的,作用,可以防止在相邻的轨道电路间的绝缘节破损时引起轨道继电器的错误动作。,对于计数电码、频率电码轨道电路而言，因相邻区端的编码不同，无法实现极性交叉，采用的是,周期防护,或,频率防护,的方法。,（三）极性交叉的配置,1,、根据信号平面图，划分轨道电路区段。画出单线轨道绝缘节。,2,、划分网孔回路,（道岔绝缘设在弯股，虚线表示跳线，跳线上的道岔绝缘不计数）。,在一个闭合的回路中，绝缘节的数量必须达到,偶数,才能实现极性交叉，若为奇数，采用移动绝缘节的方法实现。,回路,有,4,个绝缘节，可实现极性交叉。,回路,有,5,个绝缘节，不能实现极性交叉（图,b),；将,6,号道岔绝缘从直股移至弯股，使其变为,6,个绝缘节（图,c,）。,3,、车站内要求正线电码化时，必须将道岔绝缘设在弯股，只有采用人工极性交叉方式。,人工极性交叉,一、轨道电路的基本参数,轨道电路的基本参数指的是它的,一次参数,和,二次参数。,（一）轨道电路的,一次参数,轨道电路是通过钢轨传输电流的，轨道是具有低绝缘,电阻的电气回路，因此,钢轨阻抗,Z,（钢轨电阻,R,和钢轨电,抗,L,的向量和）和,漏泄导纳,Y,（漏泄电导,G,和漏泄容抗,的向量和）就成为轨道电路本身固有的电气参数，所以轨道电路的一次参数就是,Z,、,Y,、,R,、,L,、,G,、,C,的总称,。,第六节 轨道电路的基本工作状态和基本参数,1,、道碴电阻,R,d,（,漏泄导纳,Y,）,轨道电路在电能传输中，电流是由一根钢轨经过,枕木,、,道碴,以及,大地,漏泄到另一根钢轨上的漏泄电阻，称为道碴电阻。,道碴电阻是一个分布参数，通常以,每一公里钢轨线路所具有的漏阻值,表示，称为单位道碴电阻或简称道碴电阻，用,Rd,表示，其单位是,/km,。,道碴电阻愈小，两钢轨间漏泄电流就愈大，轨道电路消耗的电能就会增多。而且道碴电阻值变化的范围越大，轨道电路的工作就越不稳定。因此，要保证轨道电路稳定地工作，必须,尽可能地提高最小道碴电阻值,。,提高道床排水能力,，定期清筛道碴，,及时更换腐朽及破裂的轨枕,等，都是提高道碴电阻值的有效,措施,。,最小道碴电阻可能低到,0.2/km,。,2,、,钢轨阻抗,Z,钢轨阻抗包括,钢轨条本身阻抗,和两节钢轨,联接处的各种阻抗,。,每一公里两根轨条,(,回路,),的阻抗，称为单位钢轨阻抗或简称钢轨阻抗，用字母,Z,来表示，单位是,km,。,当轨道电路中通以,直流,信号时，钢轨阻抗就是,纯电阻,，称之为钢轨电阻。,当轨道电路通以,交流,信号时，除了有效电阻外，还有,感抗,存在，总的阻抗比直流时要大很多。可用下列公式概算：,r,单根钢轨的有效电阻,(,km),；,rj,轨端接续线的有效电阻,(,km),；,Lj,轨端接续线的电感,(mH,km),；,Lm,单根钢轨的内电感,(mH,km),；,L,钢轨回路的外电感,(mH,km),；,信号电流的角频率,(rad,s),。,（二）轨道电路的,二次参数,轨道电路的特性阻抗,Zc,、传输常数,，即轨道电路的二次参数（,是钢轨阻抗,Z,和道砟阻抗,Rd,的函数,）,二、轨道电路的基本工作状态,轨道电路的基本工作状态分为,调整状态、分路状态和,断轨状态,三种。轨道电路在各种工作状态下，要受到许,多外界因素的影响，其中受,道碴电阻、钢轨阻抗和电源,电压,的影响最大。,1,、调整状态,：就是轨道电路,完整和空闲,(,无车占用,),、接受设备（如轨道继电器）正常工作时的状态（,可靠吸起,）。,最不利因素,：,道碴电阻最小,、,钢轨阻抗模值最大,、,电源电压最低、轨道电路长度为极限长度,。这些不利因素，构成了轨道电路调整状态的最不利工作条件。,但在这种最不利工作条件下，仍要求轨道接收设备上的电压高于其工作门限。,2.,分路状态,轨道电路分路状态，就是当轨道电路区段,有车占用,时，接收设备（如轨道继电器）应被分路而,停止工作,的,状态。,在分路状态，要求在任何情况下分路时,(,即在任何地,点、任何参数条件以及任意车轴数分路时,),，应使轨道电,路的接收设备处于不工作状态,(,对于连续供电式轨道电路,来讲，其轨道继电器应处于,可靠地落下,状态）。,最不利因素,：,当,钢轨阻抗模值最小,、,道碴电阻最大,(,一般令其为无穷大,),、,电源电压最高、列车分路电阻最大,时，轨道电路的受电会出现最大值。,3.,断轨状态,轨道电路的断轨状态，是指轨道电路的,钢轨在某处,折断,时的情况。此时，虽然钢轨已经断开，但轨道电路,仍旧可以通过大地而构成回路，轨道电路的接收没备中,还会有一定数量的电流流过。,为了确保安全，断轨时接收设备应,不能工作,。,最不利条件,：,断轨时轨道电路的参数变化使得轨道接收设备中获得最大电流值。这种条件是除了,钢轨阻抗模值最小,、,电源电压最大,两个因素外，,断轨地点和道碴电阻,的大小也有一定的影响。有一个使接收设备中电流最大的最不利数值,临界断轨地点,和,临界道碴电阻,。,轨道电路基本工作状态,1,、调整状态,-,空闲,2,、分路状态,-,占用,3,、断轨状态,-,故障,三种主要的影响因素,1,、道碴电阻,2,、钢轨阻抗,3,、电源电压,各种状态的最不利条件,调整状态：道碴电阻最小，钢轨阻抗最大、电源电压最低；,分路状态：道碴电阻最大，钢轨阻抗最小、电源电压最大；,断轨状态：道碴电阻最大，钢轨阻抗最小、电源电压最大，还有断轨地点。,小结,三、轨道电路分路的几个术语,1,、列车分路电阻,：列车占用轨道电路时，轮对跨在两根钢轨上形成的电阻，就称为列车分路电阻。,它的变化范围可以从千分之几欧变化到,0.06,。对于轻型的轨道车可能要更大一些,。,2,、分路效应,：由于有列车分路而使轨道电路接收设备中电流减少，并处于不工作状态的现象，称谓有分路效应。,3,、分路灵敏度,：指的是在轨道电路的钢轨上，用一电阻在某点对轨道电路进行分路，若,恰好能够使轨道继电器,线圈中的电流减小到释放值,(,脉冲式轨道电络为不吸起值,),，则这个,分路电阻值,就,叫做,轨道电路在该点的,分路灵敏,度。,4,、极限分路灵敏度,：对某一具体的轨道电路来说，,各点的分路灵敏度中的最小值,，就是该轨道电路的极限分路灵敏度。,5,、标准分路灵敏度,：标准分路灵敏度是衡量各种轨道电路分路状态情况优劣的标准。我国规定一般的轨道电路标准分路灵敏度为,0.06,。,驼峰分路道岔区段的轨道电路标准分路灵敏度为,0.5,。驼峰高灵敏轨道电路标准分路灵敏度为,3,。,UM71,无绝缘轨道电路标准分路灵敏度为,0.15,。,