地铁通信和信号信号基础设备轨道电路

1、2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 1 项目二项目二 信号基础设备信号基础设备轨道电路轨道电路 知识要点知识要点 1 1掌握轨道电路的工作原理。掌握轨道电路的工作原理。 2 2掌握轨道电路在轨道交通信号系掌握轨道电路在轨道交通信号系 统中的作用。统中的作用。 3 3了解各种常用轨道电路的特点及了解各种常用轨道电路的特点及 怎样确保轨道电路可靠工作。怎样确保轨道电路可靠工作。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 2 一、轨道电路工作原理 轨道电路是以钢轨作为导体，两端加上机械绝缘轨道电路是以钢轨作为导体，两端加上机械绝缘 ( (或电气绝缘或电气绝缘) )，

2、接上送电和受电设备构成的电路。，接上送电和受电设备构成的电路。 1.1.组成组成 轨道电路的组成如图轨道电路的组成如图2 2一一l l所示。所示。 图图21 轨道电路组成示意图轨道电路组成示意图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 3 50Hz 轨道电路轨道电路 25Hz 轨道电路图轨道电路图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 4 (1) (1)导体导体 轨道交通系统的两条钢轨是传输轨道电流的导轨道交通系统的两条钢轨是传输轨道电流的导 体。在两节钢轨的接头处为了减少钢轨与钢轨夹板问的接触体。在两节钢轨的接头处为了减少钢轨与钢轨夹板问的接触 电阻，用连接

3、线连接。电阻，用连接线连接。 钢轨接续线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图钢轨接续线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图2 22 2所所 示。示。 图图22 塞钉式钢轨接续线塞钉式钢轨接续线 引接线用于送电设备、受电设备与钢轨的连接。引接线用于送电设备、受电设备与钢轨的连接。 轨端接续线轨端接续线 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 5 (2) (2)钢轨绝缘钢轨绝缘 钢轨绝缘安装在相邻两个轨道电路衔接处，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

4、材料，在钢轨与夹板间垫有槽形绝缘械强度高、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。轨衔接的断面间还夹有与钢轨断面相同的轨端绝缘。 城市轨道交通的正线多采用无缝线路，需要使用由电子电城市轨道交通的正线多采用无缝线路，需要使用由电子电 路构成电气绝缘路构成电气绝缘( (又称为调谐区又称为调谐区) )来分隔相邻轨道电路。来分隔相邻轨道电路。 钢轨绝缘钢轨绝缘(50Kg、60Kg) 轨道绝缘节轨道绝缘节 2021-7-12地铁通信和信号信号基

5、础设备轨道 电路 6 (3) (3)送电设备送电设备 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。轨道电路向列车传递行车信息。 nBG1-80型轨道变压器、型轨道变压器、 n BZ4-U型中继变压器型中继变压器 轨道变压器轨道变压器 BGBG型轨道变压器主要用于轨道电路供电，其一次侧为型轨道变压器主要用于轨道电路供电，其一次侧为220v220v，二次侧依据，二次侧依据 所连接所连接 的端子不同，可以获得各种不同的电压值。的端子不

6、同，可以获得各种不同的电压值。0.45-10.80 V0.45-10.80 V。 扼流变压器扼流变压器 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 7 (4) (4)受电设备受电设备 轨道电路的受电设备可以是轨道继电器，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；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

7、到 的不同特性的电流，令有关继电器动作。的不同特性的电流，令有关继电器动作。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 8 (5) (5)限流电阻限流电阻 限流电阻是一个可调电阻器，连接在轨道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、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。车辆的轮对分路时，能够防止输出电流过大而损坏电源。 变阻器变阻器 轨道电路用变阻器为轨道电路用变阻器为R R2.2/2202.2/220型。阻值为型。阻值为2.22.2，功率，功率 为为220W2

8、20W、容许电流为、容许电流为10 A10 A、容许温度为、容许温度为105105 可调电阻器可调电阻器 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 9 2 2工作原理工作原理 图图2 21 1是直流轨道电路原理图，从图中可以看出：是直流轨道电路原理图，从图中可以看出： 1)1)当轨道电路设备完好，又没有列车、车辆占用时，轨道电当轨道电路设备完好，又没有列车、车辆占用时，轨道电 流从电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成回路，继流从电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成回路，继 电器处于吸起状态，表示轨道区段内无车占用。此状态称为轨道电器处于吸起状态，表示轨道区段内无车

9、占用。此状态称为轨道 电路的调整状态。电路的调整状态。 2)2)当轨道区段内有列车、车辆占用时，因为车辆的轮对电阻当轨道区段内有列车、车辆占用时，因为车辆的轮对电阻 比轨道继电器线圈电阻小得多，所以轨道电路被轮对分路，这时比轨道继电器线圈电阻小得多，所以轨道电路被轮对分路，这时 流经继电器线圈的电流很小，不足以使衔铁保持吸起，继电器失流经继电器线圈的电流很小，不足以使衔铁保持吸起，继电器失 磁落下，表示该区段有车占用。此状态称为轨道电路的分路状态。磁落下，表示该区段有车占用。此状态称为轨道电路的分路状态。 3)3)当轨道区段内发生断轨或断线等故障时，流经继电器线圈当轨道区段内发生断轨或断线等故

10、障时，流经继电器线圈 的电流中断，使继电器失磁落下。此状态称为轨道电路的断轨状的电流中断，使继电器失磁落下。此状态称为轨道电路的断轨状 态。态。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 10 轨道电路的轨道电路的作用：作用： 钢轨钢轨传送电信息传送电信息 绝缘节绝缘节划分各轨道区段划分各轨道区段 轨端接续线轨端接续线保持电信息延续保持电信息延续 轨道继电器轨道继电器反映轨道的状况反映轨道的状况 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 11 二、轨道电路的作用二、轨道电路的作用 轨道电路用于监督线路的占用情况，并可以向列车传输控轨道电路用于监督线路的占用情况，并可

11、以向列车传输控 制信息，将列车运行和信号显示等联系起来。对于城市轨道交制信息，将列车运行和信号显示等联系起来。对于城市轨道交 通，轨道电路是信号系统的重要基础设备，直接影响行车安通，轨道电路是信号系统的重要基础设备，直接影响行车安 全和运输效率。全和运输效率。 轨道电路的作用主要表现在以下两方面。轨道电路的作用主要表现在以下两方面。 1 1监督列车占用监督列车占用 利用轨道电路监督列车在正线或列车和车辆在车辆段等线利用轨道电路监督列车在正线或列车和车辆在车辆段等线 路的占用状态。轨道电路反映有关线路空闲时，为开放信号、路的占用状态。轨道电路反映有关线路空闲时，为开放信号、 建立进路、构成闭塞提

12、供了依据；轨道电路被占用时，用于建立进路、构成闭塞提供了依据；轨道电路被占用时，用于 实现控制有关信号机的自动关闭，实现信号系统的自动控制。实现控制有关信号机的自动关闭，实现信号系统的自动控制。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 12 2 2传输行车信息传输行车信息 在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电 路传输不同的控制信息，实现对追踪列车的控制。带有编码信路传输不同的控制信息，实现对追踪列车的控制。带有编码信 息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车- -地之间信息传输的地之

13、间信息传输的 通道之一。通道之一。 例如数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息，为例如数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息，为ATPATP 系统直接提供控制列车运行所需的前行列车位置、运行前方信系统直接提供控制列车运行所需的前行列车位置、运行前方信 号状态、线路条件等信息，以确定列车运行的目标速度，控制号状态、线路条件等信息，以确定列车运行的目标速度，控制 列车在当前运行速度下是否减速或停车。列车在当前运行速度下是否减速或停车。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 13 计算机联锁 （CBI）子系统 列车自动防护 （ATP）子系统 列车自动监控 （ATS）子系统 列车自动

14、运行 （ATO）子系统 ATCATC系统系统 ATCATC系统构成示意图系统构成示意图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 14 ATC 列车在线位置列车在线位置进路条件进路条件 生成移动授权终点生成移动授权终点 计算制动曲线计算制动曲线 制动曲线制动曲线 制动控制制动控制 与列车的位置、速度比较与列车的位置、速度比较 列车位置信息列车位置信息 基于线路数据基于线路数据 和停车点信息逐和停车点信息逐 次生成制动曲线次生成制动曲线 车载设备车载设备 车载控制设备车载控制设备 防护距离防护距离 车头位置车头位置车尾位置车尾位置 追踪列车的停车点追踪列车的停车点 停车点的信息停车

15、点的信息 XXXX地铁二号线正线信号系统原理示意图地铁二号线正线信号系统原理示意图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 15 15 AP CC AP ZC RadioRadio ATS 1. 联锁控制轨旁道岔联锁控制轨旁道岔 动作，并将道岔的状动作，并将道岔的状 态信息传递给态信息传递给ZC。 2.ZC (基于列车位基于列车位 置和道岔状态信息置和道岔状态信息) 给车载传送移送授给车载传送移送授 权，并将列车位置权，并将列车位置 信息传递给信息传递给ATS 联锁 3. CC计算制动曲计算制动曲 线，防止列车超线，防止列车超 速。速。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础

16、设备轨道 电路 16 (2)XX地铁正线信号系统组成地铁正线信号系统组成 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 17 三、轨道电路的分类三、轨道电路的分类 1 1按传输电流特性分类按传输电流特性分类 按照所传输的电流特性不同，轨道电路可分为工频连续式按照所传输的电流特性不同，轨道电路可分为工频连续式 轨道电路和音频轨道电路，其中，音频轨道电路又可分为模拟轨道电路和音频轨道电路，其中，音频轨道电路又可分为模拟 式轨道电路和数字编码式轨道电路。式轨道电路和数字编码式轨道电路。 按传送的电流特性分：按传送的电流特性分： 连续式、脉冲式、计数电码式、频率电码式、数字编码式连续式、脉冲

17、式、计数电码式、频率电码式、数字编码式 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 18 工频连续式轨道电路中传输连续交流电流，只工频连续式轨道电路中传输连续交流电流，只 能用于监督轨道的占用与否，不能传输对列车的控能用于监督轨道的占用与否，不能传输对列车的控 制信息。目前在城市轨道交通中应用较广泛的是制信息。目前在城市轨道交通中应用较广泛的是 50Hz50Hz相敏轨道电路。相敏轨道电路。 模拟式音频轨道电路采用调幅或调频方式，可模拟式音频轨道电路采用调幅或调频方式，可 以传输较多信息，不仅能监督轨道的占用状以传输较多信息，不仅能监督轨道的占用状 态，还能反映列车运行前方三个或四个

18、闭塞分区态，还能反映列车运行前方三个或四个闭塞分区 的占用情况。的占用情况。 数字编码式音频轨道电路采用数字调频方式，数字编码式音频轨道电路采用数字调频方式， 可以传输更多的信息，编码中包含了速度码、线路可以传输更多的信息，编码中包含了速度码、线路 坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 19 2 2按绝缘性质分类按绝缘性质分类 按照绝缘的性质不同，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和按照绝缘的性质不同，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和 无绝缘轨道电路。无绝缘轨道电路。 有绝缘轨道电路利用钢轨绝缘实现本轨道电路与相邻

19、轨道有绝缘轨道电路利用钢轨绝缘实现本轨道电路与相邻轨道 电路的电气隔离。钢轨绝缘在列车运行的冲击力作用下容易被电路的电气隔离。钢轨绝缘在列车运行的冲击力作用下容易被 破损造成轨道电路故障，同时由于钢轨轨缝的存在，既增加破损造成轨道电路故障，同时由于钢轨轨缝的存在，既增加 了列车过接缝时乘客的不舒适感，又不利于牵引电流的回流输了列车过接缝时乘客的不舒适感，又不利于牵引电流的回流输 送。因此，城市轨道交通中有绝缘轨道电路多用于车辆段内的送。因此，城市轨道交通中有绝缘轨道电路多用于车辆段内的 轨道电路。轨道电路。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 20 无绝缘轨道电路在分界处不

20、设置钢轨绝缘，轨道电路电流无绝缘轨道电路在分界处不设置钢轨绝缘，轨道电路电流 采用不同信号频率，根据谐振的原理，使谐振回路对不同频率采用不同信号频率，根据谐振的原理，使谐振回路对不同频率 呈现不同阻抗，实现对相邻轨道电路的电气隔离。这种电气呈现不同阻抗，实现对相邻轨道电路的电气隔离。这种电气 隔离方式又称为谐振式。无绝缘轨道电路满足了城市轨道交通隔离方式又称为谐振式。无绝缘轨道电路满足了城市轨道交通 电化牵引和采用无缝线路的要求，在正线线路上得到广泛应用。电化牵引和采用无缝线路的要求，在正线线路上得到广泛应用。 无绝缘节无绝缘节 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 21 3

21、 3按使用处所分类按使用处所分类 按照使用地点不同，轨道电路可分为区间轨道电路和车辆按照使用地点不同，轨道电路可分为区间轨道电路和车辆 段内轨道电路。段内轨道电路。 区间轨道电路用于正线，不仅要监督各闭塞分区是否空闲，区间轨道电路用于正线，不仅要监督各闭塞分区是否空闲， 还要传输有关行车信息，并能满足闭塞分区长度的要求，其结还要传输有关行车信息，并能满足闭塞分区长度的要求，其结 构比较复杂。构比较复杂。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 22 4 4按是否包含道岔分类按是否包含道岔分类 车辆段内轨道电路分为无岔车辆段内轨道电路分为无岔 区段轨道电路和道岔区段轨道电区段轨道

22、电路和道岔区段轨道电 路。路。 无岔区段轨道电路内钢轨没无岔区段轨道电路内钢轨没 有分支，结构简单，用于停车线、有分支，结构简单，用于停车线、 检车线、尽头线调车信号机接近检车线、尽头线调车信号机接近 区段，以及两个差置调车信号机区段，以及两个差置调车信号机 之间的线路。之间的线路。 道岔区段轨道电路结构比较复杂，包含了岔前线路、岔后道岔区段轨道电路结构比较复杂，包含了岔前线路、岔后 直向位置线路和岔后侧向位置线路。根据道岔结构，不仅有关直向位置线路和岔后侧向位置线路。根据道岔结构，不仅有关 钢轨、杆件要增加绝缘，还要增加道岔跳线和连接线，当分钢轨、杆件要增加绝缘，还要增加道岔跳线和连接线，当

23、分 支超过一定长度时，还必须设置多个受电端。支超过一定长度时，还必须设置多个受电端。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 23 四、交流工频轨道电路四、交流工频轨道电路 用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有50Hz50Hz相敏轨道电相敏轨道电 路路( (有继电式和微电子式，其中不注明时即指继电式有继电式和微电子式，其中不注明时即指继电式) )、PFPF轨道轨道 电路，只有监督列车占用的功能，不能传输其他信息。下面以电路，只有监督列车占用的功能，不能传输其他信息。下面以 50Hz50Hz相敏轨道电路为例介绍交流工频轨道电路，其结构图如图相敏

24、轨道电路为例介绍交流工频轨道电路，其结构图如图 2-32-3所示。所示。 图图2-3 50Hz相敏轨道电路结构图相敏轨道电路结构图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 24 1轨道电路组成 (1)(1)送电端送电端 送电端一般安装在室外变压送电端一般安装在室外变压 器箱内，包括器箱内，包括BGBG5 5-D-D型轨道变压器、型轨道变压器、R-R- 2 22 2220220型变阻器、熔断器，轨道电源从型变阻器、熔断器，轨道电源从 室内通过电缆送至送电端。室内通过电缆送至送电端。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 25 电容器电容器CACA起补偿作用，以提

25、高轨道继电器局部线圈的功率因起补偿作用，以提高轨道继电器局部线圈的功率因 数，降低输入电流；防雷元件数，降低输入电流；防雷元件Z Z是对接的硒片，称为浪涌抑制是对接的硒片，称为浪涌抑制 器，用于防雷。器，用于防雷。 (2)(2)受电端受电端 受电端包括安装受电端包括安装 在室外变压器箱内的在室外变压器箱内的BZ-DBZ-D型型 中继变压器、中继变压器、R-2R-22 2220220 型变阻器、熔断器，安装在型变阻器、熔断器，安装在 室内组合架上的电容器、防室内组合架上的电容器、防 雷元件、交流二元继电器。雷元件、交流二元继电器。 受电端中，电容器受电端中，电容器C C用于隔离直流，不使用于隔离

26、直流，不使 牵引电流进入轨道继电器的轨道线圈，并能够牵引电流进入轨道继电器的轨道线圈，并能够 减少轨道电路的传输衰耗和相移；减少轨道电路的传输衰耗和相移； 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 26 (3) (3)绝缘绝缘 钢轨绝缘设置于钢轨绝缘设置于 轨道电路分界处，用于隔离相轨道电路分界处，用于隔离相 邻的轨道电路。邻的轨道电路。 (4)(4)接续线和引接线接续线和引接线 接续接续 线用于连接相邻钢轨，引接线线用于连接相邻钢轨，引接线 用于将变压器箱或电缆盒接向用于将变压器箱或电缆盒接向 钢轨。钢轨。 (5)(5)回流线回流线 回流线连接相回流线连接相 邻的不同侧钢轨，为

27、牵引回流邻的不同侧钢轨，为牵引回流 提供越过钢轨绝缘节的通路。提供越过钢轨绝缘节的通路。 轨端接续线轨端接续线 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 27 2 2工作原理工作原理 电源屏分别提供电源屏分别提供50Hz50Hz轨道电轨道电 源和局部电源。送电端轨道电源源和局部电源。送电端轨道电源 GJZGJZ220 220、 、GJFGJF220 220经轨道变压器降压 经轨道变压器降压 后送至钢轨。在受电端钢轨电压后送至钢轨。在受电端钢轨电压 经中继变压器升压后送至轨道继经中继变压器升压后送至轨道继 电器的轨道线圈电器的轨道线圈3-43-4端子。端子。 轨道继电器的局部线圈轨

28、道继电器的局部线圈1-21-2接局部电源接局部电源GJZGJZ220 220、 、GJFGJF220 220。 。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 28 当轨道继电器当轨道继电器RGJRGJ的轨道线的轨道线 圈和局部线圈电源满足规定的圈和局部线圈电源满足规定的 相位和频率要求时，轨道电路相位和频率要求时，轨道电路 处于调整状态，处于调整状态，RGJRGJ吸起，表示吸起，表示 轨道区段空闲。列车占用使轨轨道区段空闲。列车占用使轨 道区段处于分路状态时，道区段处于分路状态时，RGJRGJ落落 下。当轨道电源和局部电源频下。当轨道电源和局部电源频 率、相位不符合时，率、相位不

29、符合时，RGJRGJ落下。落下。 交流二元继电器的特性使交流二元继电器的特性使50Hz50Hz相敏轨道电路具有相位鉴别相敏轨道电路具有相位鉴别 能力，即相敏特性，因此其抗干扰性能高。能力，即相敏特性，因此其抗干扰性能高。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 29 五、数字轨道电路 数字轨道电路所传输的轨道信号内包含数字信息，例如列数字轨道电路所传输的轨道信号内包含数字信息，例如列 车运行方向、目标距离、目标速度等，能够为车载车运行方向、目标距离、目标速度等，能够为车载ATPATP设备提设备提 供控制信息。下面以音频数字轨道电路为例介绍数字轨道供控制信息。下面以音频数字轨道电

30、路为例介绍数字轨道 电路。电路。 音频轨道电路是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信音频轨道电路是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信 接口，实现了正线区段轨道电路占用检测以及地对车的接口，实现了正线区段轨道电路占用检测以及地对车的ATPATP数数 字信号传输的双重功能。字信号传输的双重功能。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 30 1 1设备组成设备组成 (1) (1)轨旁设备轨旁设备 轨旁设备由轨道耦合单元、棒线和耦合环轨旁设备由轨道耦合单元、棒线和耦合环 线三部分组成，在轨道之间或者沿轨旁安装，采用互耦方式，线三部分组成，在轨道之间或者沿轨旁安装，采用互耦方式， 如

31、图如图2 24 4所示。所示。 图图2-4 轨道耦合单元轨道耦合单元 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 31 棒线置于两钢轨之间，端点焊接于钢轨上，形成棒线置于两钢轨之间，端点焊接于钢轨上，形成“S S”形棒形棒 线。一匝导线构成的环线与线。一匝导线构成的环线与“S S棒棒”耦合，并与室内控制柜的耦合，并与室内控制柜的 辅助板相连。辅助板相连。 发送的轨道信号电流通过棒线感应到钢轨，由列车车载设发送的轨道信号电流通过棒线感应到钢轨，由列车车载设 备接收。备接收。 图中轨道耦合单图中轨道耦合单 元，将轨道信号连接到元，将轨道信号连接到 控制机箱的接收和发送控制机箱的接收和发

32、送 电路，并调谐轨道电路电路，并调谐轨道电路 的载频频率。每个耦合的载频频率。每个耦合 电路由变压器和可调电电路由变压器和可调电 容组成槽路。容组成槽路。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 32 图图2-5 音频轨道电路机箱音频轨道电路机箱 (2) (2)室内设备室内设备 室室 内设备主要是安装在室内设备主要是安装在室 内控制柜内的控制机箱，内控制柜内的控制机箱， 如图如图2-52-5所示，每个机所示，每个机 箱内包括多个箱内包括多个PCBPCB电路电路 板，每个轨道电路包括板，每个轨道电路包括 控制板、辅助板、电源控制板、辅助板、电源 板。板。 控制板产生具有控制板产生

33、具有ATPATP功能的数字编码信息；辅助板将控制功能的数字编码信息；辅助板将控制 板产生的信息放大发送至室外，并接收来自轨道的信息；电板产生的信息放大发送至室外，并接收来自轨道的信息；电 源板产生控制板和辅助板工作所需的电源。源板产生控制板和辅助板工作所需的电源。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 33 2 2工作原理工作原理 (1) (1)对列车的检测对列车的检测 音频系统不问断地向轨道发送数字编码音频系统不问断地向轨道发送数字编码 信息，并监视其接收器感应到的信号，作为对列车占用的检测。信息，并监视其接收器感应到的信号，作为对列车占用的检测。 利用音频信息的标题位利用

34、音频信息的标题位( (前前8 8位位) )作为列车检测的信号，固定为。作为列车检测的信号，固定为。 发送端通过耦合单元发送至钢轨，接收端由轨道接收器检测该发送端通过耦合单元发送至钢轨，接收端由轨道接收器检测该 信号，并设置门限值。信号，并设置门限值。 速度传 感器 应答器 天线 轨道电 路 天线 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 34 当轨道电路空闲时，被检测到的信号幅度在门限值以上；当轨道电路空闲时，被检测到的信号幅度在门限值以上； 当列车进入轨道电路，所接收到的信号被分路，其幅度降至门当列车进入轨道电路，所接收到的信号被分路，其幅度降至门 限值以下，表示轨道电路被占用

35、；由于其他原因造成轨道电限值以下，表示轨道电路被占用；由于其他原因造成轨道电 路短路、断路时，如路基潮湿，也会使接收到的信号低于预定路短路、断路时，如路基潮湿，也会使接收到的信号低于预定 的阀值，或者生成错误的轨道的阀值，或者生成错误的轨道IDID号。号。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 35 按照故障按照故障- -安全原则，被检测到的信号幅度在门限值以上安全原则，被检测到的信号幅度在门限值以上 时时AF-904AF-904控制板向联锁单元传递控制板向联锁单元传递“空闲空闲”信息，否则向联锁信息，否则向联锁 单元传递单元传递“占用占用”信息，从而完成列车检测功能信息，从

36、而完成列车检测功能 CTCS3 信号闭塞 应答器 GSM-R 无线闭塞中心 (RBC) 区间联锁 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 36 (2) (2)发送发送ATPATP信息信息 音频系统与联锁系统之间通过音频系统与联锁系统之间通过RS485RS485接口接口 进行通信，接收来自联锁系统的信息，如目标速度、目标距离进行通信，接收来自联锁系统的信息，如目标速度、目标距离 等等 GSM-R 固定网络 无线闭塞中心 RBC 无线接收 模块 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 37 再加上本轨道区段信息，如轨道电路再加上本轨道区段信息，如轨道电路IDID号、

37、线路速度等，构成复号、线路速度等，构成复 合信息。辅助板将复合信息形成的报文帧，结合机笼后面的方向合信息。辅助板将复合信息形成的报文帧，结合机笼后面的方向 继电器以继电器以FSKFSK调制方式将报文送至耦合电路，经环线与调制方式将报文送至耦合电路，经环线与“S S棒棒”耦耦 合，由车载合，由车载ATPATP设备接收、解码、校验，执行设备接收、解码、校验，执行ATPATP功能，从而完成功能，从而完成 数字车载信号的传输功能。数字车载信号的传输功能。 CTCS3的 无线命 令 CTCS3的 无线命 令 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 38 六、道岔区段轨道电路六、道岔区段轨

38、道电路 1 1道岔区段轨道电路结构的特点道岔区段轨道电路结构的特点 (1)(1)轨道电路内部增设绝缘轨道电路内部增设绝缘 除各种除各种 杆件、转辙机安装装置等要加装绝缘外，杆件、转辙机安装装置等要加装绝缘外， 还要加装切割绝缘，称为道岔绝缘，用于还要加装切割绝缘，称为道岔绝缘，用于 防止轨道电路在调整状态下被辙叉分路。防止轨道电路在调整状态下被辙叉分路。 根据需要，道岔绝缘可以装设在道岔的直根据需要，道岔绝缘可以装设在道岔的直 股钢轨上，也可以装设在侧股钢轨上。股钢轨上，也可以装设在侧股钢轨上。 (2) (2)轨道电路内增设跳线轨道电路内增设跳线 为了保证信号电流的畅通，道为了保证信号电流的畅

39、通，道 岔区段轨道电路除了装设轨端接续线、引接线外，还需在尖轨岔区段轨道电路除了装设轨端接续线、引接线外，还需在尖轨 与基本轨以及两外侧的基本轨之间增设道岔跳线，用于保证调与基本轨以及两外侧的基本轨之间增设道岔跳线，用于保证调 整状态下构成闭合回路。整状态下构成闭合回路。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 39 (3) (3)采用一送多受轨道电路采用一送多受轨道电路 由于具有分支电路，不仅包由于具有分支电路，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。一送

40、双受轨用一送多受轨道电路，包括一送双受或一送三受。一送双受轨 道电路如图道电路如图2 26 6所示。所示。 图图2-6 道岔区段轨道电路示意图道岔区段轨道电路示意图 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 40 设有一个送电端，在每个分支轨道电路的另一端各设一设有一个送电端，在每个分支轨道电路的另一端各设一 受电端。各分支受电端轨道继电器的前接点，串联在主轨道受电端。各分支受电端轨道继电器的前接点，串联在主轨道 继电器电路之中。当任一分支分路时，分支轨道继电器落下，继电器电路之中。当任一分支分路时，分支轨道继电器落下， 其主轨道继电器也落下。使用时将主轨道继电器的接点用在其主轨

41、道继电器也落下。使用时将主轨道继电器的接点用在 联锁电路中。在实际中应注意：联锁电路中。在实际中应注意： 一送双受一送双受 一送三受一送三受 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 41 采用一送多受轨道电路时，应注意以下问题：采用一送多受轨道电路时，应注意以下问题： 1)1)与停车线相衔接的道岔轨道电路的分支末端，应设置受与停车线相衔接的道岔轨道电路的分支末端，应设置受 电端。电端。 2)2)道岔区段分支长度超过道岔区段分支长度超过65m65m时，该分支末端应设置受电端。时，该分支末端应设置受电端。 3)3)一送多受轨道电路最多不应超过三个受电端，必要时应一送多受轨道电路最多

42、不应超过三个受电端，必要时应 分为两个轨道电路。分为两个轨道电路。 4)4)一送多受轨道电路任一地点有车占用时，必须保证有一一送多受轨道电路任一地点有车占用时，必须保证有一 个受电端被分路。个受电端被分路。 2 2道岔区段轨道电路工作原理道岔区段轨道电路工作原理 (1)(1)调整状态调整状态 道岔区段设备完好、没有车占用时，道岔区段设备完好、没有车占用时，DGJDGJ处处 于吸起状态。于吸起状态。 (2)(2)分路状态分路状态 道岔区段有车占用时，道岔区段有车占用时，DGJDGJ处于落下状态。处于落下状态。 (3)(3)断轨状态断轨状态 道岔区段断线或直股断轨时，道岔区段断线或直股断轨时，DG

43、JDGJ处于落下处于落下 状态；弯股断轨时，由于状态；弯股断轨时，由于DGJDGJ。落下，使。落下，使DGJDGJ处于落下状态。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 用一个继电器用一个继电器( (即即DGJ)DGJ)表示轨道电路的工作状态。表示轨道电路的工作状态。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 42 3 3道岔区段轨道电路的作用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，将有车占用，将DGJDGJ触点应

44、用于车站联锁电路和道岔控制电路触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。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，使控制台显示的电路相结合，在监督占用的同时，使控制台显示的“红光带红光带” 或或“白光

45、带白光带”能够表示相应轨道区段内道岔的开通方向，为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。操作人员提供了更直观的道岔状态信息。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 43 七、轨道电路的划分和命名七、轨道电路的划分和命名 1 1正线轨道电路划分正线轨道电路划分 正线大多采用无绝缘轨道电路，每隔一定距离划分一个闭塞正线大多采用无绝缘轨道电路，每隔一定距离划分一个闭塞 分区。分区。 2 2车辆段轨道电路的划分车辆段轨道电路的划分 在车辆段内，轨道电路之间采用钢轨绝缘把两个轨道电路划在车辆段内，轨道电路之间采用钢轨绝缘把两个轨道电路划 分为互不

46、干扰的独立电路单元，称为轨道电路区段，如附录分为互不干扰的独立电路单元，称为轨道电路区段，如附录B B所所 示。其划分原则是：示。其划分原则是： 1)1)凡有信号机的地方，均装设钢轨绝缘，将信号机的内外方凡有信号机的地方，均装设钢轨绝缘，将信号机的内外方 划分为不同区段。划分为不同区段。 2)2)凡能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘。例如，渡线道凡能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘。例如，渡线道 岔上的钢轨绝缘。岔上的钢轨绝缘。 3)3)在一个轨道电路区段内包含的道岔原则上不应超过三组。在一个轨道电路区段内包含的道岔原则上不应超过三组。 4)4)为了提高咽喉区使用效率，应将轨道区段适当划短，使

47、道为了提高咽喉区使用效率，应将轨道区段适当划短，使道 岔区段能及时解锁允许办理其他进路。岔区段能及时解锁允许办理其他进路。 与一般铁路车站不同的是，城市轨道交通车辆段车库的停车与一般铁路车站不同的是，城市轨道交通车辆段车库的停车 线一般划分为两段轨道电路，允许停放两列列车。线一般划分为两段轨道电路，允许停放两列列车。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 44 3 3车辆段轨道电路的命名车辆段轨道电路的命名 (1) (1)道岔区段轨道电路命名方法道岔区段轨道电路命名方法 道岔区段轨道电路根据所道岔区段轨道电路根据所 包含的道岔名称来命名。图包含的道岔名称来命名。图2-72-7

48、是附录是附录B B的一部分。的一部分。 1)1)包含一组道岔：如图包含一组道岔：如图2-72-7中包含中包含6 6号道岔的轨道区段为号道岔的轨道区段为6DG6DG： 2)2)包含二组道岔：如图包含二组道岔：如图2-72-7中包含中包含1515、1616号道岔的轨道区段号道岔的轨道区段 为为151516DG16DG，包含，包含8 8、1010号道岔的轨道区段为号道岔的轨道区段为8-10DG8-10DG； 3)3)包含三组道岔：当轨道区段中包含三组道岔时，取其中包含三组道岔：当轨道区段中包含三组道岔时，取其中 最大和最小道岔号命名。例如道岔区段包括最大和最小道岔号命名。例如道岔区段包括3 3、8

49、8、1010道岔，其道岔，其 名称为名称为3-10DG3-10DG。 图图27 轨道电路的命名轨道电路的命名 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 45 (2) (2)无岔区段轨道电路的命名方法无岔区段轨道电路的命名方法 1)1)停车线股道轨道电路：按照股道编号命名，一般停车线停车线股道轨道电路：按照股道编号命名，一般停车线 划分为两个轨道区段，可停放两列车。例如附录划分为两个轨道区段，可停放两列车。例如附录B B中中l l道的两个道的两个 轨道区段分别称为轨道区段分别称为1A1A、lBlB。 2)2)进、出段口处的无岔区段：根据其功能等命名，例如附进、出段口处的无岔区段：根

50、据其功能等命名，例如附 录录B B中进、出车辆段处的轨道电路为转换轨，分别命名为中进、出车辆段处的轨道电路为转换轨，分别命名为ZHGlZHGl、 ZHG2ZHG2； 3)3)牵出线等处调车信号机外方的接近区段：在调车信号机牵出线等处调车信号机外方的接近区段：在调车信号机 名称后加名称后加G G表示。例如附录表示。例如附录B B中牵出线中牵出线D15D15信号机前方的轨道电路信号机前方的轨道电路 为为D15GD15G； 4)4)位于咽喉区的无岔区段：以两端道岔编号写成分数形式位于咽喉区的无岔区段：以两端道岔编号写成分数形式 加加G G表示。例如附录表示。例如附录B B中中D10D10与与D12D

51、12间的无岔区段为间的无岔区段为3 34G4G，D14D14与与 D18D18间的无岔区段为间的无岔区段为4 412G12G。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 46 休息、休息休息、休息 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 47 项目实施项目实施 任务一任务一 认识轨道电路的组成认识轨道电路的组成 1 1目标目标 1)1)掌握轨道电路各组成部分的作用。掌握轨道电路各组成部分的作用。 2)2)掌握轨道电路的工作原理。掌握轨道电路的工作原理。 3)3)能够正确安装、更换钢轨绝缘。能够正确安装、更换钢轨绝缘。 2 2设备设备 轨道电源、轨道变压器、继电器、

52、轨道电阻、钢轨及接续轨道电源、轨道变压器、继电器、轨道电阻、钢轨及接续 线、绝缘、轨道箱等。线、绝缘、轨道箱等。 3 3实作内容实作内容 1)1)连接轨道电路送、受电端。连接轨道电路送、受电端。 2)2)按照要求组装轨道绝缘，正确安装槽型绝缘、鱼尾板、按照要求组装轨道绝缘，正确安装槽型绝缘、鱼尾板、 绝缘套管、绝缘垫、铁垫片与螺栓等。绝缘套管、绝缘垫、铁垫片与螺栓等。 3)3)调整轨道电阻，确保轨道电路在调整状态下轨道继电器调整轨道电阻，确保轨道电路在调整状态下轨道继电器 可靠吸起，在分路状态下可靠落下。可靠吸起，在分路状态下可靠落下。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路

53、48 任务二任务二 轨道电路接收、发送设备的工作轨道电路接收、发送设备的工作 1 1目标目标 1)1)掌握音频轨道电路、数字轨道电路的基本原理。掌握音频轨道电路、数字轨道电路的基本原理。 2)2)了解轨道电路、信号显示、列车运行的关系。了解轨道电路、信号显示、列车运行的关系。 3)3)掌握正线各闭塞分区的相互控制关系。掌握正线各闭塞分区的相互控制关系。 2 2设备设备 按照图按照图2 28 8音频轨道电路提供线路、信号机、接收设备、发送设备等。音频轨道电路提供线路、信号机、接收设备、发送设备等。 图图2-8 音频轨道电路的应用音频轨道电路的应用 3 3实作内容实作内容 1)1)设计控制信息与信

54、号显示的对应关系。设计控制信息与信号显示的对应关系。 2)2)设计连接方式，实现自动闭塞的基本要求。设计连接方式，实现自动闭塞的基本要求。 3)3)改变有关轨道电路状态，检查有关闭塞分区是否按照设计要求改变所改变有关轨道电路状态，检查有关闭塞分区是否按照设计要求改变所 传输的控制信息。传输的控制信息。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 49 任务三任务三 轨道电路的划分轨道电路的划分 1 1目标目标 1)1)掌握车辆段内轨道电路的划分原则。掌握车辆段内轨道电路的划分原则。 2)2)进一步理解轨道电路划分中需要考虑的实际问题。进一步理解轨道电路划分中需要考虑的实际问题。 2

55、 2资料资料 提供城市轨道交通车辆段信号平面图。提供城市轨道交通车辆段信号平面图。 3 3实作内容实作内容 1)1)分组完成车辆段内轨道电路的划分及命名。分组完成车辆段内轨道电路的划分及命名。 2)2)分别讲解各自的划分方法及依据。分别讲解各自的划分方法及依据。 3)3)讨论各种划分方法中的错误及优劣。讨论各种划分方法中的错误及优劣。 分组讨论分组讨论 每每4 45 5人一组，讨论以下问题：人一组，讨论以下问题： 1 1）利用轨道电路实现检查线路是否有车占用、传输控制信息等功能时，）利用轨道电路实现检查线路是否有车占用、传输控制信息等功能时， 可能存在哪些不足可能存在哪些不足? ? 2) 2)

56、轨道电路出现故障时，会对列车运行带来什么问题轨道电路出现故障时，会对列车运行带来什么问题? ? 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 50 拓展与提高拓展与提高 一、轨道电路的极性交叉一、轨道电路的极性交叉 有钢轨绝缘的轨道电路，当钢轨绝缘双破损时，可能引起轨道继电器的有钢轨绝缘的轨道电路，当钢轨绝缘双破损时，可能引起轨道继电器的 错误动作，如图错误动作，如图2-9a2-9a所示，由于没有按照极性交叉的要求设置，则在所示，由于没有按照极性交叉的要求设置，则在1G1G有车有车 占用而绝缘双破损的情况下，因两个轨道电源同时供电，且电流方向相同，占用而绝缘双破损的情况下，因两个轨道

57、电源同时供电，且电流方向相同， 则则1 GJ1 GJ可能保持吸起而危及行车安全。可能保持吸起而危及行车安全。 图图2-9 轨道电路的极性交叉轨道电路的极性交叉 为了实现对钢轨为了实现对钢轨 绝缘破损的防护，使钢绝缘破损的防护，使钢 轨绝缘两侧的轨面电压轨绝缘两侧的轨面电压 具有不同的极性或相反具有不同的极性或相反 的相位，这就是轨道电的相位，这就是轨道电 路的极性交叉。路的极性交叉。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 51 对于交流电，只要两相邻轨道电路电流的相位相反，它们的瞬间极性对于交流电，只要两相邻轨道电路电流的相位相反，它们的瞬间极性 也相反，可以得到极性交叉的效

58、果。对于频率电码轨道电路，由于相邻区也相反，可以得到极性交叉的效果。对于频率电码轨道电路，由于相邻区 段的编码不同，不能实现极性交叉，必须采用频率防护的方法。段的编码不同，不能实现极性交叉，必须采用频率防护的方法。 图图2-9 轨道电路的极性交叉轨道电路的极性交叉 图图2-9b2-9b按照极性交叉配置，按照极性交叉配置， 绝缘破损时，轨道继电器中的绝缘破损时，轨道继电器中的 电流是两轨道电源所供电流之电流是两轨道电源所供电流之 差，只要调整得当，差，只要调整得当，l GJl GJ和和 3GJ3GJ都会落下，保证行车安全，都会落下，保证行车安全， 并能及时反映设备故障，满足并能及时反映设备故障，

59、满足 了故障了故障- -安全的要求。安全的要求。 2021-7-12地铁通信和信号信号基础设备轨道 电路 52 二、超限绝缘 按照有关要求，车辆段道岔区段设置于警冲标内方的钢轨绝缘，其安装按照有关要求，车辆段道岔区段设置于警冲标内方的钢轨绝缘，其安装 位置距离警冲标不得小于位置距离警冲标不得小于3 35m5m，如图，如图2 21010所示。当利用车辆段控制台或显所示。当利用车辆段控制台或显 示器的光带确认车轮越过绝缘时，这种设置要求可以确保车辆也全部进入了示器的光带确认车轮越过绝缘时，这种设置要求可以确保车辆也全部进入了 警冲标内方。警冲标内方。 当不得已钢轨绝缘只能装设于警冲标内方小于当不得已钢轨绝缘只能装设于警冲标内方小于3 35m5m处，即构成了处，即构成了“侵侵 限绝缘限绝缘”，又称为，又称为“超限绝缘超限绝缘”，在图中该绝缘符号外画圆圈。侵限绝缘的，在图中该绝缘符号外画圆圈。侵限绝缘的 存在影响有关信号、道岔、轨道电路的联锁关系，有关工作人员，如调车人存在影响有关信号、道岔、轨道电路的联锁关系，有关工作人员，如调车人 员、车站操作人员、信号维修人员等，应熟悉现场侵限绝缘位置，当涉及侵员、车站操作人员、信号维修人员等，应熟悉现场侵限绝缘位置，当涉及侵 限绝缘的作业时，应严格执行有关规定，避免由于停车位置不当造成行车事限绝