信号基础知识培训(联锁设备)

1、联锁设备第一节信号联锁知识一、联锁功能联锁的目的就是防护进路,主要工作为进路建立和进路解锁,下面就进路的建立和解锁分别描述:(包括侧面防护元素的选择、保护区段的确定(一进路的组成及相关的选择原则进路根据防护的安全等级可以分成安全进路和非安全进路,安全进路是指路径上有道岔并且要运行旅客列车的进路,非安全进路则指其他一切进路。进路一般由三部分组成,分别为主进路、保护区段和侧面防护,其中侧面防护又可以分成两种:主进路的侧面防护和保护区段的侧面防护。主进路是指进路上从始端信号机至终端信号机通过的路径,包括道岔、信号机、区段等要素。在地铁信号系统中信号机的开放不检查全部区段,只检查一部分区段,这些被检查

2、的区段叫做监控区段,保证列车通过这些区段后能自动将运行模式转为SM模式(ATP监督人工驾驶模式或ATO自动驾驶模式。列车之间的追踪保护就由ATP-自动列车保护系统来防护了,由ATP保证列车前后之间的距离,防止出现列车追尾现象。保护区段是指终端信号机后方的一至两个区段,这是为了避免列车由于某种原因不能在信号机前方停车而冲出信号机导致危及列车安全的事故的发生。侧面防护是指为了避免其他列车从侧面进入进路,与列车发生侧向冲突。防护主进路的侧面防护叫主进路的侧面防护,防护保护区段的侧面防护叫保护区段的侧面防护。下面分别说明。1.监控区段的选择原则主要有以下两个:(1无岔进路,通常在始端信号机后方选择一定

3、数量的轨道区段,这个数量的轨道区段长度,足够使列车驶入该进路时,其驾驶模式能从RM模式转换到SM模式或ATO模式(通常选择两段轨道电路。(2有岔进路,通常在始端信号机后方轨道区段开始一直到最后一个道岔区段再加一个轨道区段,并且如果该轨道区段不能摆下一列车,则需要增加其后的一个轨道区段作为监控区段。2.保护区段选择原则及相关概念。根据保护区段设置的时机,可以分为不延时保护区段和延时保护区段。当一条进路中可以运行一列以上的列车时,才具有延时保护区段的概念。排列进路时,并不同时排列保护区段,只有当列车接近终端信号机、占用某个特定的区段时,才排列保护区段,这种不在排列进路时排列的保护区段就叫延时保护区

4、段。该特定的区段被成为保护区段的接近区段。通常,用终端信号机后方的第一个轨道区段做为该条进路的保护区段。但也有以下两种情况例外:(1如果ATP的保护区段定义于终端信号机的前方时,能提高终端信号机后方区段的灵活性且又不阻碍终端信号机前方区段的运营,则此终端信号机只有ATP保护区段而无联锁保护区段,即不设置保护区段。(2如果终端信号机之后的轨道电路长度短于计算的ATP保护区段,则有多个轨道电路作为保护区段。3.侧面防护的相关概念。侧面防护要素和要求:(1能提供侧面防护的元素主要有以下三种:-道岔。-信号机。-超限区段(2如果使用道岔,则该道岔将被锁闭在进路侧面防护要求的保护位置上。(3如果使用信号

5、机,并非锁闭该架信号机,而是检查该架信号机的红灯灯丝是否正常。(4提供侧面防护的信号机同时可以办理同本条进路无敌对关系的进路。侧面防护共有两级。第一级包括侧面防护必须的元素,即每一个防护点的所有防护元素。第一级中的每个道岔元素可以定义多个第二级要素与之对应。如果条件具备,第一级要素将被用于侧面防护。如果不可能,(例如,道岔已由另一条进路的侧面防护锁闭于相反的方向,而此时第二级侧面防护条件具备,那么,第二级要素将被用于侧面防护(如果二级要素有的话。如果第二级侧面防护条件不具备(或者并不存在,进路防护信号机将不开放。而在这种情况下,进路已经设置且被锁闭,防护信号机将达到引导信号的监督层。如果二级侧

6、面防护条件具备,防护信号机将会自动开放。(5超限区段检查:当防护点没有相应的道岔提供防护,并且存在轨道区段侵限问题。则要根据提供侧面防护的道岔的方向,检查轨道电路的占用。(二进路建立的实现原则进路建立是指进路开始办理、到防护该进路的信号机开放这一阶段,主要分为以下几个操作步骤:-进路元素的可行性检查;-进路元素的征用;-进路监督及开放信号;1.进路元素的可行性检查:进路元素的可行性检查由联锁计算机完成。该计算机首先检查所选进路的始端、终端信号机构成的进路是否为设计的进路。然后检查所选进路中的元素,检查内容包括:(1进路中的道岔没有被其它进路或人工锁闭在相反的位置上;(2进路中的道岔或轨道区段没

7、有被封锁禁止排列进路;(3进路中的信号机没有被反方向进路征用;(4道岔或监控区轨道电路没有被进路征用。(5进路上的其他区段没有被其他反方向的进路征用。进路元素的检查顺序为:从终端信号机开始,一个元素接一个元素地检查到始端信号机。2.进路元素的征用进路元素的征用是指元素被该进路选用以后,在这些元素解锁之前,一般情况下,其它任何进路将不能使用。如果进路有效,进路元素通过了可行性检查,将对这些元素进行征用,即:-进路中所有处于与进路要求位置相反位置上的道岔必须进行转换,并且把所有道岔锁闭在进路要求的位置上。-进路中的所有轨道区段和信号机被解锁之前,其它进路不能征用。-要求提供侧面防护。-要求提供保护

8、区段或延时保护区段3.进路排列信号系统正常运行时,可利用自排功能排列进路。(1自排进路自动排列的条件为:1ATS模式或RTU模式能正常运行;2进路始端信号机的自排功能已经打开;3该列车的目的地码正确;4前序进路已排列;5列车占用接近区段;6进路的排列条件已满足;7自排进路监控区段逻辑空闲(若进路的监控区段有红光带或粉红光带故障,则自排进路不能自动排列。(2自排进路的特点:1有以下两种方法设置自排进路:通过ATS系统,按时刻表自动排列进路及在必要时由RTU(远程控制终端设备通过司机在列车上输入目的地码,排列进路;2具有自排功能的信号机可以办理与正常运营方向相同的或其它方向的进路;3自排进路是根据

9、目的地码来自动排列所需的进路。若本次列车的目的地码不正确,则进路不能排列或排了一条与本意不一样的进路;4使用自排功能排列折返进路的前序进路时,进路保护区段的道岔将被征用在折返方向的位置上,但使用追踪功能排列折返进路的前序进路时,进路保护区段的道岔只能征用在折返方向的相反位置上,所以,使用自排功能排列折返进路的效率比追踪进路高;5符合了自排进路排列的条件,自排进路将根据列车自动调整功能的时机自动排列。为了满足基本运营需要,联锁系统还设置了追踪进路功能。当ATS系统故障导致自排功能失效时,可使用追踪进路功能排列进路。(3追踪进路自动排列的条件为:1进路始端信号机的追踪功能已经打开;2前序进路已排列

10、;3列车占用接近区段;4进路的排列条件已满足。注意:列车已占用接近区段,前序进路才排列则追踪进路不能排列;当进路的排列条件暂时不满足时,信号机基础将出现粉红色闪烁,当进路的排列条件满足时,追踪进路将在30秒后自动排列。(4追踪进路的特点:1追踪进路的方向通常是正常运营的方向(即,上行线往上行方向运行,下行线往下行方向运行;2追踪进路可设置始点站、终点站的折返进路(如,广州东站S1611S1615进路和X1601FX1604进路。;3具有追踪功能的信号机只能排列唯一进路;4符合了追踪进路排列的条件,追踪进路将延时030秒内自动排列。(三进路解锁。进路解锁是指从列车驶入信号机后方(驶入进路,到出清

11、进路中全部轨道区段这一阶段,或者指操作人员解除已建进路的阶段。进路解锁主要分:取消进路,列车解锁及区段强行解锁。其中,取消进路可分为立即取消和延时取消解锁;列车解锁分为正常列车解锁和折返解锁。下面我们简单描述进路解锁的过程。1.取消进路。取消进路是指进路建立后,因人为需要而取消该进路时的一种解锁方式。一旦进行取消进路的操作,进路始端信号机立即自动关闭,并且根据列车的运行情况又分为立即取消进路和延时取消进路两种,在以下条件下,进路延时取消,该延时由系统自动完成:接近区段占用,并且在列车占用接近区段期间,进路信号机开放过通过信号或引导信号。进路将取消至进路中最后一列车所处的区段,剩余的进路部分由列

12、车通过进行正常解锁。取消进路的条件是被取消的进路的所有轨道区段被进路锁闭且进路的第一轨道区段必须逻辑空闲。2.正常解锁。正常解锁也被成为列车通过解锁或者逐段解锁。正常解锁是指列车通过了进路中的轨道区段后,使进路自动解锁。检查区段是否空闲,以及列车是否通过了该区段的基本技术手段是轨道电路。但仅用一段轨道电路的动作,不能确切反映车辆通过了该区段,而必须采用多段轨道电路的顺序动作来反映列车的实际运动情况。在采用分段解锁方式时,原则上采取三段轨道电路的动作状态并配以时间参数作为解锁的条件。三段轨道电路的解锁原则如下:1前一轨道区段(及本轨道区段(必须被同时占用过 ( 。2前一轨道区段(出清且本轨道区段

13、(继续被占用 ( 。3本轨道区段(出清且后一轨道区段占用(。4前一轨道电路(已解锁。当上述条件均满足时,本轨道区段(将会自动解锁,本轨道区段一旦解锁立即解锁提供侧面防护的元件。进路的解锁是从进路始端(进路第一区段开始,逐一向后解锁的,一直到进路的终点即最后一个区段。对于进路的第一个轨道区段只需要检查前两个条件,条件3和4不需要检查。如果在这条进路没有全部解锁,后续列车就需要通过该条进路,这时进路可以重新排列。一旦进路排列好,前行列车就不能再逐段解锁这条进路,因为对前行列车而言,逐段解锁的条件已经不具备了,也就是说条件4已被破坏-前一轨道区段没有解锁,后续轨道区段就不能解锁。也就是说,除非排列一

14、新进路,否则该进路仅在线上的最后一列车过后才会逐段解锁。3.中途返回解锁(折返解锁中途返回解锁是对折返进路中没有被列车全部正常通过的区段的一种自动解锁方式。在此种情况下,列车总是在牵出后又返回,根据正常解锁的定义,折返轨将不能解锁,而需采用一种特殊解锁方式自动解锁。该种特殊的自动解锁方式称折返解锁。其目的在于:当折返进路排列后,列车沿折返进路返回,如果折返轨道出清,则牵出进路的剩余区段将自动解锁。4.故障解锁(强行解锁。正常情况下,进路应随着列车驶过进路而自动逐段解锁,但由于某种故障,如轨道电路不能正常工作,区段可能不能正常解锁。因此,需要人为强行使该区段解锁,称此种人为方式为故障解锁或强行解

15、锁。当对区段进行强行解锁时,立即关闭信号机,并根据列车的运行情况,采取延时解锁或立即解锁,只有在以下条件全部满足时才进行无延时解锁,否则延时解锁:进路空闲;联锁连接正常;接近区段空闲;或者接近区段占用,但在列车占用接近区段期间,进路信号机既没有开放过通过信号也没有开放过引导信号。如果区段进行强行解锁操作,则进路和保护区段的征用都将被强行解锁。但是如果该区段同时又提供侧面防护,解锁后不能取消侧面防护的锁闭,也就是说,继续提供侧面防护。二、人机界面(一LOW的组成局域操作员工作站LOW是由一台主机,一台显示器,一台记录打印机,一个键盘,一只鼠标和一对音响组成。(二显示界面显示器屏幕上由三个窗口组成

16、,分别为基础窗口,主窗口和对话窗口,每个窗口的排列是固定的。 (三联锁命令主要有以下命令类型:R:常规命令;K:安全相关命令;W:维修用命令。1.进路表3-1 2.轨道对话表3-2 3.道岔对话表3-3 4.信号机对话表3-4 5.进路对话表3-5 6.车站对话表3-6 三、联锁设备(以一号线为例介绍(一系统的结构从几家供货商提供的联锁设备看,普遍将设备分成五层,分别为表示层、逻辑层、执行表示层、设备驱动层以及现场设备层。SIEMENS的SICAS微机联锁系统结构如下图。 图3-1 联锁系统结构图(二联锁主机的结构及维护SICAS微机联锁系统3取2故障安全系统原理: 图3-2 (3取2系统工作

17、原理图系统至少由三个各自独立的,相同的,对命令同步工作的计算机(通道1、通道2和通道3组成。过程数据由三个通道输入,比较和同时进行处理。只有当两个或三个通道的处理结果相同时,结果才能输出。如果其中一个通道故障,另外两个通道会继续工作。独立于数据流的在线计算机功能检测可确保偶然故障的及时检出。这一检查在一定的周期内完成一次,一旦检出了第一个故障,相关的通道会被切除。电子联锁计算机将按2取2系统方式继续工作。只有当又一个通道故障时,系统才停止工作。主要功能有:-通道同步;-两个通道的程序和工作现场数据的连续比较;-输入和输出数据的比较;-计算机硬件的周期测试。(三室外主要设备1.信号机。车辆段和各

18、联锁站(带有道岔的车站安装有地面信号机。2.转辙机。在车辆段和联锁站内的每组道岔处,都要设置一台转辙机,用以转换道岔,机械锁闭道岔并反映道岔的实际位置。在广州地铁正线区域,对道岔的位置定义为左位和右位,其具体分辨方法为:人站立岔尖前方,面对岔尖,道岔开通左边方向即列车开往左边称之为左位,道岔开通右边位置称之为右位。3.轨道电路。轨道电路是利用铁路线路的钢轨作为导体,并与其它相关设备一起组成的,能自动检查其间有无车辆轮对的电路系统。第二节信号机信号机是用于指挥列车运行的信号设备,信号机显示为开放信号时允许列车通过进路,信号机显示为关闭信号时禁止列车进入进路。开放信号是指室外信号机点亮绿灯(黄灯或

19、白灯,关闭信号是指室外信号机点亮红灯(蓝灯。一、信号机显示颜色的含义地铁信号机显示采用的颜色主要有:红色、绿色、黄色、蓝色和白色等,根据不同的颜色显示可以表示不同的行车信息,用于指挥列车的运行。红色代表停车信号,列车必须在信号机前停车。绿色代表列车可以通过信号机,且进路中的所有道岔开通直股(只用于正线显示,车辆段一般不设绿色显示。黄色代表列车可以通过信号机,且进路中的道岔至小有一组开通弯股(用于正线显示,用于车辆段显示时,只代表列车可以通过信号机,不含道岔开通情况。蓝色代表禁止调车信号(用于车辆段显示,列车必须在信号机前停车。白色代表允许调车信号(只用于车辆段,列车可以通过信号机进行调车作业。

20、另外,还有一种组合显示,红色+黄色的显示,代表引导信号,列车可以按照25KM/H 的速度通过信号机。但如果信号系统为移动闭塞系统时,可以使用蓝色显示或灭灯信号来代表自动列车信号,此时,自动列车可以凭机车信号通过显示为蓝色或灭灯的信号机,而非自动列车必须在此显示的信号机前停车。二、信号机显示的距离要求信号机的显示均应使其达到最远,即使是在曲线上的信号机,也应使接近的列车尽量不间断地看到显示,信号机的显示距离应满足以下要求:(一正线上各类信号机的显示距离原则上不得小于300m。(二车辆段各类信号机的显示距离原则上不得小于200m。(三不满足显示距离要求的小半径曲线区段的信号机应使其达到最远显示距离

21、。(四最小显示距离计算方法:从最大行车速度开始减速直到列车停下所行驶的距离再加上约50米的人和系统反应时间内列车行驶距离,计算中使用的加速度为-1米/秒2。三、信号机的设置原则目前地铁使用的信号机一般为固定的色灯信号机,对于固定的色灯信号机在地铁正线上的设置主要遵循以下原则:(一在每一站台的正常运行方向都应设置出站信号机。(二在道岔前都应设置道岔防护信号机。(三在防淹门前都应设置防淹门防护信号机。(四在线路的尽头都应设置尽头信号机。(五对于反向进路,始终端信号机之间的距离尽量控制在两个区间以内。(六信号机应设在列车运行方向的右侧,特殊情况可设于列车运行方向的左侧或其他位置。(七一般采用三灯位四

22、显示信号机,只在尽头型线路采用两灯位两显示信号机。四、信号机的分类信号机从用途上分,在正线上可以分为出站信号机、道岔防护信号机、防淹门防护信号机和尽头信号机四种,在车辆段可以分为列车信号机、调车信号机两种。信号机从结构上分,可以分为两灯位结构、三灯位结构和四灯位结构信号机三种。其中,在正线上基本是采用三灯位结构的信号机,只在尽头型线路采用两灯位结构的信号机,但在移动闭塞系统也有采用四灯位结构的。而在车辆段,列车信号机采用三灯位结构的信号机,调车信号机采用两灯位结构的信号机。信号机从光源来分,可以分为白炽灯透镜式色灯信号机与LED色灯信号机两种。目前地铁使用的信号机基本为固定的色灯信号机,下面将

23、针对这两种固定色灯信号机进行详细的讲解。五、白炽灯透镜式色灯信号机白炽灯透镜式色灯信号机有两灯位、三灯位和四灯位机构三种,主要由灯泡(采用直丝双灯丝铁路信号灯泡、灯座(定焦盘式灯座,调好焦后换灯无需再调、点灯单元(带灯丝报警及切换、透镜组、遮檐(防止阳光等光线直射时产生错误的幻影显示、背板(黑色,背景暗,衬托信号灯光亮度,改善瞭望条件等组成。六、LED色灯信号机LED色灯信号机有两灯位、三灯位机构和四灯位三种,主要由点灯变压器、超高亮度发光二极管矩阵(发光盘、光学透镜、固定框架等组成。LED色灯信号机的点灯变压器和发光盘 图3-3(LED色灯信号机的点灯变压器和发光盘LED色灯信号机点灯变压器

24、和发光盘的工作原理如图3-3所示,因LED发光管是低能耗的高效发光器件,在满足相关光学指标的前提下,LED信号光源的功率不足25W双灯丝灯泡的1/4,仅6W左右,如果直接采用交流220V向点灯变压器和发光盘供电,则会造成点灯回路中的电流过小而无法满足JZXC-H18等型号灯丝继电器工作的要求,所以,供电电路一般会采用低压供电方式,即将信号点灯电源输出由交流220V降低为交流110V向点灯变压器和发光盘供电。(二LED色灯信号机的主要特点1.寿命长。发光二极管理论寿命超过100000h,是信号灯泡的100倍,可免除经常更换灯泡的麻烦,且有利于实现免维修,降低运营成本。2.可靠性高。发光盘是用上百

25、只发光二极管和数十条支路并联工作的,在使用中即使个别发光二极管或支路发生故障也不会影响信号的正常显示,提高了信号显示的可靠性。3.节省能源。单灯LED光源功率小于8W,不到传统25 w信号灯泡的三分之一。4.聚焦稳定。发光盘的聚焦状态在产品设计与生产中已经确定,并能始终保持良好的聚焦状态,现场安装与使用不再需凋整。5.显示效果好。发光盘除有轴向主光束外,还有多条副光束,有利于增强主光束散角之外以及近光显示效果。6.无冲击电流,有利于延长供电装置的使用寿命。点灯时没有类似传统25 w信号灯泡冷丝状态的冲击电流,有利于延长供电装置的使用寿命,并减少对环境的电磁污染。七、西门子信号机系统广州地铁2号

26、线的信号机系统是由德国西门子信号控制系统(室内与国产信号机(室外相结合的。采用行车值班员在LOW上操作排列进路命令或相应信号机打开了自排(或追踪功能,经过联锁计算机判断该信号机是否可以开放信号,把开放信号命令通过光纤发给现场接口柜(DSTT内的相应信号机对应的STEKOP板,在STEKOP板内通过光模转换,把SICAS的光信号转为模拟信号传给信号机驱动模块(DESIMO进行相应的灯位转换,DESIMO 再将灯位转换命令通过分线架传到信号机内的点灯单元驱动灯位转换。(一信号机接口模块(DESIMODESIMO上各显示灯信息SO+ :控制连接通道channel 0正极SO- :控制连接通道chan

27、nel 0负极IO0+ :channel 0正极IO- :channel 负极IO1+ :channel 1正极NA- :检查转换负极NA+ :检查转换正极S1- :控制连接通道channel 1负极S1+ :控制连接通道channel 1正极 图3-4 DESIMO外观图(二STEKOP部分信号机灯位显示在STEKOP上采用双通道显示,channel 1和channel 2 两个通道显示是一致的,每三个LED表示为一个信号机,如K1-3和M1-3为第一架信号机,K4-6和M4-6为第二架信号机。K10和M10表示第一架信号机灯位显示,其中M10表示第一架信号机主丝状态,M10灭则表示第一架信

28、号机主丝故障,K11和M11表示第二架信号机灯位显示,其中M11表示第二架信号机主丝状态,M11灭则表示第二架信号机主丝故障。下面是开放不同灯位在STEKOP 上一个通道上的显示。 红灯 黄灯 绿灯 引导图 3-5 开放不同灯位在STEKOP 上一个通道上的显示下面是STEKOP 的外观及各显示灯信息图 图3-6 STEKOP的外观及各显示灯信息图八、信号机的主要维修技能信号机的维修技能主要有以下内容:1.结构外观检查。2.检修各部位螺栓、螺丝,注油。3.透镜清扫、检查。4.机构、箱盒内部清扫、检查。5.电器部分检查。6.电气测试。7.防水、防潮和防尘措施检查。8.测量并调整灯光显示距离。9.

29、 灯丝报警功能测试。10.机构、箱盒整治检查。11.设备除锈、油饰。12.配线、引入线、接地线检查。13.设备整治。14.更换配线。15. 重做配线端子。16.测电缆线间绝缘电阻。第三节轨道空闲检测设备一、轨道空闲检测设备的基本概念轨道空闲检测设备一般有轨道电路设备和计轴设备两种,用以监测区段是否被列车占用,并输出信号给其他信号设备使用。以下对相关基础知识进行介绍:(一一般类型轨道电路简介轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体,两端加以机械绝缘(或电气绝缘,接 图3-7 轨道电路原理图轨道电路的送电设备在送电端,一般由轨道电源和限流电阻组成。限流电阻的作用是保护电源不致因过负荷而损坏,同时保证

30、列车占用轨道电路时,轨道继电器可靠落下。接收设备在受电端,一般采用继电器,称为轨道继电器,由它来接收轨道电路的信号电流。送电和受电设备一般在轨旁,轨道继电器设在室内。送、受电设备由引接线直接接向钢轨或通过电缆过轨后由引接线接向钢轨。钢轨是轨道电路的导体,为减小钢轨接头的接触电阻,增设了轨端接续线。钢轨绝缘是为分隔相邻轨道电路而装设的。两绝缘节之间的钢轨线路,称为轨道电路的长度。当轨道电路内钢轨完整,且没有列车占用时,轨道继电器吸起,表示轨道电路空闲;轨道电路被列车占用时,它被列车轮对分路,轮对电阻远小于轨道继电器线圈电阻,流经轨道继电器的电流大大减小,轨道继电器落下,表示轨道电路被占用。轨道电

31、路分类很多,按工作方式可以分为非安全的开路式和安全的闭路式轨道电路;按电源可分为直流和交流轨道电路;按分割方式可分为有绝缘和无绝缘轨道电路;按有无道岔分类可分为有岔轨道区段和无岔轨道区段;按钢轨传输方式可分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路,按适用区域可分为电气化区段轨道电路和非电气化区段轨道电路;按照所传递信号又可分为模拟轨道电路和数字轨道电路。由于轨道电路直接关系到行车安全和行车效率,因此要求:12.轨道电路在任何一点备列车占用时,轨道继电器应立即释放衔铁。3.对某些轨道电路,还应实现由轨道向列车传递信息的要求。(二轨道空闲检测设备的工作状态轨道电路的工作状态一般可归纳为以下三种,轨道电路在

32、这三种状态下工作,主要会受三个变量参数影响:轨道电路的道碴电阻,钢轨阻抗、电源电压。1.调整状态:或称为正常工作状态,即在轨道电路空闲,设备完好的状态。此时,轨道继电器衔铁应当可靠地吸起。调整状态最不利条件为:接收设备获得电流最小、钢轨阻抗模值最大、道碴电阻最小、电源电压最低;2.分路状态:即轨道电路在任一点被列车占有的状态。此时,轨道继电器衔铁应当可靠地落下。分路状态最不利条件为:道渣电阻最大(一般可视为无穷大、钢轨阻抗模值最小、电源电压最高。3.断轨状态:即轨道电路的钢轨在某处断开时的状态。此时,轨道继电器衔铁应当可靠地落下。断轨状态最不利条件为:接收设备获得电流最大、钢轨阻抗模值最小、电

33、源电压最高,此外,断轨点的道碴电阻也会对其影响。(三轨道空闲检测设备的一些基本概念死区段:有绝缘轨道电路的两组轨道绝缘,因故不能设在同一坐标点,而需要错开安装,这两组绝缘间的区段就是“死区段”,“死区段”的长度规定不大于2.5米。超限绝缘:有绝缘轨道电路在道岔区段,因线路布置关系,轨道绝缘安装在警冲标内方小于3.5米处的位置称作“超限绝缘”。列车分路电阻是指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。它由车轮和车轴本身的电阻以及轮缘与钢轨顶部的接触电阻组成。由于轮缘与钢轨的接触面很小,因此车轮和车轴本身的电阻比轮缘与钢轨的接触电阻小得多,可以忽略不计。所以列车分路电阻

34、实际上就是轮缘与钢轨的接触电阻。列车分路电阻的大小与轨道上分路的车轴数、车辆的载重情况、列车的运行状态、轮缘的装配质量和磨损程度、钢轨顶部的洁净程度等多方面因素有关。分路效应是指列车分路使轨道电路接受设备中电流减少,并处于不工作状态,称为有分路效应。在分路状态最不利条件下,有列车分路时,要保证轨道继电器的端电压不大于它的可靠释放值或可靠不吸起值。分路效应很大程度上决定了轨道电路的质量。分路灵敏度是指在轨道电路的钢轨线路上,用一个电阻在轨道的某一点,对轨道进行分路,此时恰好能够使轨道继电器线圈中的电流减少到可靠落下值,则这个分路电阻值就叫轨道电路在该点的分路灵敏度。轨道电路的分路灵敏度在各点是不

35、一样的。分路灵敏度用电阻值来表示。极限分路灵敏度是指轨道电路各点的分路灵敏度中的最小值。标准分路灵敏度是衡量轨道电路分路效益优劣的标准,在分路状态最不利的条件下,用阻值为标准分路灵敏度的电阻线在任何地点分路,轨道电路的接收设备都必须停止工作。我国规定一般轨道电路标准分路灵敏度为0.06。极性交叉:在有绝缘的轨道电路区段,为了防止相邻轨道电路间的绝缘节破损引起轨道继电器错误动作,要求绝缘的两侧轨面电压具有不同的极性或相反的相位,这就是轨道电路的“极性交叉”。(四计轴设备计轴设备是一种通过检测和比较进入和离开计轴轨道区段的列车车轮轮轴数,来判断相应轨道区段的空闲/占用状态的设备。计轴设备的最大优势

36、在于它与轨道和道床状况的无关性,这使其不仅具备检查长大区间的能力,而且也解决了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响铁路安全运行的困扰。广州地铁采用的计轴设备,有二、四号线的西门子AzS(M350型和三号线的阿尔卡特AzL90M型。二、轨道空闲检测设备的工作原理、基本组成及技术参数要求由于不同类型的轨道空闲检测设备其工作原理、基本组成及技术参数等皆不尽相同,下面我们将以50HZ相敏轨道电路、FTGS-917型数字轨道电路和西门子的AzS(M350型及阿尔卡特的AzL90M型为例分别讲述相敏轨道电路、数字轨道电路和计轴设备的工作原理、基本组成及技术参数要求。(一50HZ相敏轨道电路1.设备组成及原理50H

37、Z二元二位相敏轨道电路电路设备组成及原理图如图3-8所示: 图3-8 50Hz相敏轨道电路组成及原理图一般原理:向钢轨轨面上发送50HZ不小于2.5V4.5V的电压,通过变压器(BZ-D 1: 70提升电压到几十伏,由串联的电容C完成移相90O,提供给轨道继电器RGJ。RGJ为有两个独立线圈的继电器,如型号为:JRJC-42/275的继电器。其中1-2线圈(局部线圈经常供给AC220V电源,3-4线圈(轨道线圈接收来自轨道的50HZ信号。其中1-2线圈(局部线圈和3-4线圈(轨道线圈的阻抗角是相同的,均等于70度。要使继电器吸起必须提供滞后1-2线圈(局部线圈AC220V电源,90O的足够电压

38、,或160O(90+70的足够电流。该继电器吸起值不小于AC14V,落下值不大于AC7V。注意:图中2.2均为可调电阻(图中符号表示有错误,一般设置在大于1以上,可以提高抗干扰能力。广州地铁1号线仍采用50Hz相敏轨道电路,2、3号线均采用WJX50型微电子相敏轨道电路,WJX50型微电子相敏轨道电路接收器取代原480型轨道继电器,增加了接收信号的相位判别功能,解决原480型轨道继电器绝缘破损防护不可靠的问题,并提高了返还系数,有利于轨道电路调整,与原继电器的接收阻抗、接收灵敏度相同。WXJ50型微电子相敏轨道电路接收器具有可靠的绝缘破损防护,相邻的轨道电路可以送受相邻,要求相邻轨道电路的相位

39、交叉绝对正确无误。原理图如下: J F110图3-9 50Hz微电子相敏轨道电路原理图2.技术参数要求50HZ相敏轨道电路接收阻抗和接收灵敏度与原480型轨道继电器完全一致,另加局部电源110V/50HZ。工作电源均为直流24V。50HZ相敏轨道电路接收器具有可靠的绝缘破损防护能力。50HZ相敏轨道电路接收器轨道输入信号与局部电源的理想相位为0°,最大允许偏差为±80°。接收器的返还系数大于90%,应变时间小于0.5S,设备电源采用直流24V±15%,最后执行继电器为JWXC1-1700安全型继电器。在轨道电路分路不利处所的轨面上,使用0.15标准分路电

40、阻线分路时,轨道继电器的交流端电压不大于7.5V,继电器应可靠落下。(二西门子FTGS-917型轨道电路FTGS型轨道电路是德国西门子公司开发的音频无绝缘数字轨道电路,使用电气绝缘节来划分区段。FTGS轨道电路分两种型号:1、FTGS-46型,使用4种频率(4.75KHz、5.25KHz、5.75KHz、6.25KHz;2、FTGS-917型,使用8种频率(9.5KHz, 10.5KHz, 11.5KHz, 12.5KHz, 13.5KHz, 14.5KHz, 15.5KHz, 16.5KHz。广州地铁1、2号线使用的是FTGS-917型轨道电路。FTGS轨道电路除了正常检测列车的占用和空闲外

41、,还将轨旁ATC设备产生的报文信息传给车载ATP/ATO设备。为了防止相邻区段之间串频,除了使用了不同中心频率外,还使用了不同位模式进行区分。FTGS-917型轨道电路采用15种不同的位模式(2.2、2.3、2.4、2.5、2.6;3.2、3.3、3.4、3.5;4.2、4.3、4.4;5.2、5.3;6.2,相邻区段使用不同的位模式。对于某一轨道区段来说,只有收到与本区段相同的频率与位模式的信息才被响应。FTGS-917型轨道电路的空闲检测过程可分为三步:幅值计算:检测接收回来的电压值;调制检验:检测接收回来的电压的中心频率是否正确。编码检验:检测接收回来的电压所带的位模式是否正确。首先,接

42、收器对幅值进行计算,当接收器计算到接收到的轨道电压幅值足够高,并且调制器鉴别到发送的编码调制是正确的时,接收器发送一个“轨道空闲”信号,这时轨道继电器吸起表示“轨道区段空闲”。当车辆进入某区段时,由于车辆轮对的分路作用,造成该区段短路,使接收端的接收电压减小,轨道继电器达不到相应的响应值而落下,进而发出一个“轨道占用”信号。1.基本结构组成及原理轨道电路的配置分为标准型一送一受、中间馈电一送两受和道岔区段一送两受三种,其前两种配置的设备结构框图如下图:(1FTGS标准型轨道电路的基本结构组成及原理 图3-10 FTGS标准型轨道电路的基本结构组成框图如图3-10所示,在轨道电路空闲时,由室内发

43、送器发送带有一定频率和位模式的交流音频信号至室外轨旁发送端设备再馈送至S棒经由钢轨至接收端S棒再由室外接收端设备馈回室内接收器,形成一个闭合的信息回路。在这个过程中,如何避免干扰,保证信息按照正确的方向传送、接收很重要。FTGS-917数字轨道电路系统在解决这个问题时,首先利用了S棒和轨旁设备在信息回路中形成了一个谐振电路,使得对回路外方(相邻区段相当于高阻状态,迫使信号电流按照预定的方向传输;其次,相邻区段采用不同的频率和位模式信号,避免串频干扰。此外,S棒还有平衡钢轨中的牵引回流的作用,能有效避免牵引回流对轨道电路信号的干扰,这一点对电气牵引区段的轨道电路,特别是地铁的轨道电路是很重要的。

44、当在轨道电路占用时,室内发送器通过一个信号(报文切换开关,关闭轨道电路的频率和位模式信号,接通由轨旁ATP设备传来的报文信号,开始发送ATP报文信号了。(2FTGS/EZS中间馈电式轨道电路的基本结构组成: 这种中间馈电式数字轨道电路的电气绝缘节是在前述FTGS-917的基础上改进的,工作原理基本相同。不同之处在于,它在一个轨道区段采用了三个绝缘节:两头各一个S棒,中间为一个横“8”字型的棒,平时由这个横“8”字棒作为发送端,两端的S棒作为接收;当列车从区段的前半部分开始进入后半部分时,以占用这个横“8”字棒的中心线为触发时间,切换该轨道区段的发送/接收方向,改由列车前方的S棒为发送端,横“8

45、”字棒作为接收端,这样,列车就能不断地接收到地面的ATP报文。2.主要部件(1电气节的基本结构组成FTGS型轨道电路相邻两个轨道区段之间一般采用电气节进行电气绝缘节分割,下面以S棒为例说一下电气绝缘节原理,如下图: 图3-12 S 棒电器绝缘原理图接收器的谐振回路由电容C 1(调谐单元上电路的等效电容、钢轨区段ab 和电缆am 等组成,发送器的谐振回路由电容C 2、钢轨区段cd 和电缆dm 等组成。(请参考图16-6在正常状态下,钢轨ab 的电感、电缆am 的电感以及它们之间的互感与电容C 1构成并联谐振(利用调谐单元可以将其调到谐振点,因此电容C 1两端呈现高阻抗,与电容C 1两端d 1d

46、轨间有较高的电压,接收到从右端输入的载频信号。钢轨cd 的电感、电缆dm 的电感以及它们之间的互感与电容C 2构成并联谐振,因此电容C 2两端呈现高阻抗,与电容C 2两端a 1a 轨间有较高的f 1电压,此电压可以向左传输。S 棒长度为7.8米左右,其中S 棒的1/4到3/4处(约3.9米为分路感应的模糊区段,在此区段内有车占用左右两边的区段都允许显示占用,而无法精确判断列车占用的区段。电气节一般有S 棒、短路棒、8字棒、终端棒和调整短路棒五种电气绝缘节分割。具体如下:1S 棒: 图3-13 S 棒示意图大多数的轨道区段(主要是正线区间的轨道电路采用了S 棒电气节,它是镜像对称的。以S 棒的中

47、心线作为轨道区段的物理划分。S 棒长度为7.8米左右,模糊区段长度3.9米。(这里所谓的模糊区段是指当车压S 棒的1/4处至3/4处时,该S 棒左右两边的区段都允许显示占用,无法精确判断列车占用的区段。2短路棒: 图3-14 短路棒示意图4.2该电气节用于一端为轨道电路区段,而另一端为非轨道电路区段的情况。该棒长度约为4.2米。3终端棒: 图3-15 终端棒示意图该电气节由终端短路棒和一个机械绝缘节共同组成。它主要应用在双轨条牵引回流区段。棒长约3.5米,距机械绝缘节0.30.6米。4中间馈电8字棒:使用于中间馈电式轨道电路的中央。 图3-16 8字棒示意图5调整短路棒:该电气节是的改进型,它

48、主要应用于车站站台区段两端。 图3-17 调整短路棒示意图 (2轨旁盒的基本结构组成轨旁盒是连接电气节与室内设备的中间设备,是轨道电路室外的发送、接收设备。每个轨旁盒有一根四芯电缆与室内设备连接,有四根绞线铜电缆与电气节相连,另有一根地线连接至钢轨或接地扁钢。轨旁盒主要有两种不同的结构:一种是S 棒结构(带调协单元;另一种是双轨条牵引回流区段的终端棒结构(不带调协单元。这里主要讨论S 棒结构的轨旁盒。轨旁盒内一般可分为左右两部分(正对着轨旁盒看,成左右对称结构布置。每部分都由一个抽屉式活动安装的调谐单元和一个固定安装的转换单元组成,整个采用模块化结构,由于它安装在轨旁,从外部看就是一个密封的盒

49、子,因此把它称为轨旁盒。当轨旁盒的左边一部分作为左边区段的发送端时,则右边另一部分则作为相邻右边区段的接收端。而当轨道电路的方向改变时,这两部分的发送端/接收端也将进行互相切换。每一部分0.3米3.5米0.6m0.6m的调谐单元通过连接电缆接电气绝缘节,转换单元通过室内外连接电缆与室内电缆终端架相连,经过防雷单元、室内分线架与轨道电路架连接。(3轨道电路架的基本结构组成1外电源输入层及电源输出保险层。2电缆补偿电阻值设置层。3信息输入、输出层。4轨道电路PC板组合框架层。它主要包括:供电单元、放大滤波板、发送板、接收器板、解调器板、继电器板、报文转换板和方向转换板等。3.FTGS轨道电路与其它

50、设备的接口 图3-18 FTGS设备连接图4. FTGS轨道电路的技术参数标准表3-7 FTGS917室内参考电压测量技术标准 1.主要功能计轴设备是一种通过检测和比较进入和离开轨道区段的列车车轮轮轴数,来判断相应轨道区段的空闲/占用状态,并判断的结果经继电器输出的轨道空闲检测设备。计轴设备的最大优势在于它与轨道和道床状况的无关性,这使其不仅具备检查长大区间的能力,而且也解决了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响铁路安全运行的困扰。故障导向安全:当设备断电、重启后,所有区段会设置为占用状态;当列车驾驶出区间而计轴数比较结果不为零(可能为正数也可能为负数,此时该区段仍会处于占用状态。列车无法出清,需要由

51、行车人员确认该区间无车后,先对区段进行预复位,然后正常通过一列列车,才能使区段空闲。2.一般组成及接口1安装在钢轨和轨旁的计轴点设备;这部分设备一般由计轴头和轨旁连接箱组成。计轴头由装在一体的两个电子传感器组成的双置传感器构成,发射器装在钢轨外侧、接收器装在钢轨内侧,当车轮经过双置传感器时,接收器的感应电压增强。计数及确认方向所需的信息从幅度的变化和它们的时间顺序中获得。轨旁连接箱是安装在轨旁的具有防潮功能的金属盒,盒内装有预处理传感器信息所需要的电子元件。轨道箱通过电缆与计轴头连接起来组成计轴点设备。2置于室内的运算单元组合;运算单元是一个故障导向安全的微机数据处理设备,作为中央处理和监控单

52、元,可以通过处理计轴点传来的信息给出所检测轨道区段的状态以及计轴设备工作状态。组匣内装有将电路元件组合成多个功能单元的电路板,所有的功能电路板均插入组匣的背板上。3计轴点与运算单元间的电缆连接;计轴点与运算单元间的电缆连接是将室外的计轴点设备与室内的运算单元通过电缆连接起来组成完整的计轴系统。当计轴点距离运算单元电缆长度大于6.5k m(与线径和发送电平有关时,需使用宽带/隔离变压器。加隔离变压器时,计轴点由交流供电。计轴设备与其它设备的接口(1运算单元与车站联锁系统之间的接口电路;(2置于行车控制室的控制按钮或人机操作界面;(3配套的电源设备等。3.工作原理计轴系统工作原理:列车从所检测区间

53、的一端出发,驶入区段,经过计轴点时,运算单元对传感器产生轴信号进行处理,判别及计数(一个传感器有两对收发线圈,以两接收线圈中电压幅度的改变和改变的时间顺序,就可以为计数和识别运行方向提供必要的信息,此时轨道继电器落下,同时将“计轴数”及“驶入状态”等储存起来;当列车驾驶出区间,经过任意一端计轴点时,运算单元对传感器产生的轴信号进行处理、判别及记数,运算单元将“计轴数”及“驶出状态”等不断地与原存储的数据进行小校核。当运算单元对“计轴数”及“驶入、驶出状态”等校核无误后方可使继电器吸起,给出所检测区间的空闲信号。5.计轴分类广州地铁现已引进西门子AzS(M350微机计轴系统和阿尔卡特的AzL90

54、M型计轴系统,其中西门子AzS(M350微机计轴系统又分为M型和U型,M型用于二号线正线,U型用于四号线的车辆段和正线,阿尔卡特的AzL90M型用于三号线。M型:可直接同4个计轴点相连(第5个计轴点可复用,一个运算单元提供两个区段的空闲/占用表示,主要用于站内区段检查。U型:可直接同5个计轴点相连,且一个运算单元可检测四个区间,两运算单元之间的数据传输采用调制解调器和通信电缆/光缆或者通过无线传输(两个运算单元放置在同一机柜内时,可直接连接,不需要调制解调器。主要用于站内和区间检查。三、更换轨道空闲检测设备电子板件的一般要求1.在拔、插电路板前,必须先断电。2.将电路板放在与地相连的绝缘垫上(

55、例如:炭化泡漠塑料垫。3.在拿、放电路板前,手先要触摸地(零电位的东西来达到电荷平衡。4.在拔、插电路板前,先触摸机笼或机柜上的裸露金属器件以达到电荷平衡。5.拿电路板时,请拿电路板的边缘或前面。6.拔电路板时,请拉电路板面板上的手柄。7.未安装使用的电路板在贮存或运输过程中必须包装好。8.如电路板在无任何包装的情况下从一个人手中传递到另一个人手中,则必须先握手以达到电荷平衡。第四节转辙机转辙设备供道岔转换和锁闭使用,它是由安装装置、各类杆件、转辙机、锁闭装置和挤岔装置组成。是直接关系行车安全的关键设备,要求安全可靠,在设备发生故障时,必须符合故障-安全的原则。转辙设备的选择应与道岔相对匹配,

56、地铁正线的列车运行速度较高,道岔一般采用9号道岔、个别采用12号道岔,地铁车辆段列车运行速度较低,道岔一般采用7号或5号道岔。地铁使用的转辙机主要有ZD6型电动转辙机、ZD(J9型电动转辙机、S700K型电动转辙机、ZY(ZYJ7型电液转辙机,前两者均含内锁闭装置,S700K应配套外锁闭装置,ZY(ZYJ7有内、外两种锁闭方式。根据道岔的类型可配置为单机牵引或双机牵引,对于不可挤的单机牵引转辙机应配套相应的挤岔表示装置。一、转辙机概述(一转辙机的作用转辙机的作用具体如下:1.位置转换:根据需要转换道岔,使其位置至左位或右位(定位或反位。2.道岔锁闭:道岔转至所需位置而且密贴后,实现锁闭,防止外

57、力转换道岔。3.正确反映道岔位置:道岔的尖轨密贴于基本轨并锁闭后,给出相应的位置表示。4.报警:道岔被挤或因故处于“四开”(两侧尖轨均不密贴位置时,及时给出报警及表示。(二转辙机的基本要求转辙机的基本要求具体如下:1.作为转换装置,应具有足够大的拉力,以带动尖轨作直线往返运动;当尖轨受阻不能运动到底时,应随时可以通过操纵使尖轨回复原位。2.作为锁闭装置,当尖轨和基本轨不密贴时,不应进行锁闭;一旦锁闭,应保证不致因车通过道岔时的震动而错误解锁。3.作为监督装置,应能正确地反映道岔的状态。4.道岔被挤后,在未修复前不应再使道岔转换。5.应有安全装置,确保维修人员的安全。(三转辙机的分类1.按动作能源和传动方式分类,转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机(电液转辙机和电空转辙机。电动转辙机和电液转辙机均由电动机提供动力,分别采用机械传动和液压