轨道电路原理及故障分析毕业论文

1、毕业论文（设计）题 目轨道电路原理及故障分析学生姓名徐彦秋指导教师王 莉专业班级轨道专业13级完成时间2015 年 4月 10 日继续教育学院制 中 南 大 学毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目：轨道电路原理及故障分析题目类型1理论研究 题目来源2学生自选题 毕业论文（设计）时间从 2014.12 至 2015.4 1、毕业论文（设计）内容要求：轨道电路是重要的信号基础设备，用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。采用极性交叉在轨道电路中的成熟运用。更清楚的了解轨道电路的发展及现状，重点掌握轨道电路的结构与原理，及故障处理分析能力。本次毕业设计介绍了轨道电路的发展过程，分析了其组成，并

2、重点运用极性交叉的原理，分析了以JZXC-480型轨道电路为例的故障处理分析。本课题要求：1、了解轨道电路的相关知识。2、掌握轨道电路的结构与原理。3、掌握极性交叉技术。4、掌握轨道电路故障处理分析方法。1题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2题目来源：教师科研题生产实际题模拟或虚构题学生自选题2、主要参考资料：1 冯琳玲，刘湘国.高速铁路轨道电路 ， 北京， 中国铁道出版社， 2011年2 董昱.区间信号与列车运行控制系统 ， 北京， 中国铁道出版社 ，2014年3 傅世善.闭塞与列控概论 ， 北京; 中国铁道出版社,2006年4 林 瑜 筠.区间信号自动控制 ， 北京，

3、中国铁道出版社 ，2013年5中华人民共和国铁道部铁路技术管理规程，北京，中国铁道出版社，2006年6 张 擎， 电气集中工程设计指导， 北京， 中国铁道出版社, 1989年7 阮振铎， 电气集中设计与施工， 北京， 中国铁道出版社, 2003年8 王祖华， 车站信号自动控制系统， 兰州， 兰州大学出版社, 2003年9 顾新国， 铁路信号设计规范， 北京， 中国铁道出版社, 2006年10 安伟光，铁路信号工程设备安装规程,北京，中国铁道出版社, 2009年11 阮振泽， 铁路信号设计与施工， 北京， 中国铁道出版社, 2010年12 王永信， 车站信号自动控制， 北京， 中国铁道出版社,

4、2007年13 林瑜筠， 铁路信号基础， 北京， 中国铁道出版社, 2007年14 张铁增， 列车运行自动控制， 北京， 中国铁道出版社, 2009年15徐彩霞.区间信号图册， 北京， 中国铁道出版社,2009年16丁正庭.区间信号自动控制， 北京， 中国铁道出版社,1990年 3.毕业论文（设计）进度安排阶段阶 段 内 容起止时间1查阅资料，了解相关知识13周2系统总体参数设计、计算47周3系统设计和分析812周4撰写、修改毕业设计论文1317周5准备及论文答辩18周指导教师（签名）_ _ 时间：20 年 月 日系(所)主任(签名)_ 时间：20 年 月 日主管院长（签名）_ 时间：20 年

5、 月 日摘 要轨道电路是重要的信号基础设备，用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。一般的轨道电路利用钢轨作为传输通道，配上发送设备和接收设备以及钢轨绝缘而组成。当有列车占用时，电流被分路，接收设备即可反映轨道电路被占用。工频交流连续式轨道电路（JZXC-480）是最常用的站内轨道电路，钢轨中传输交流电，轨道继电器采用整流式，结构十分简单。本课题首先简明介绍了轨道电路的工作原理及系统结构，并讲经常遇到的问题加以分析，最后以JZXC-480型轨道电路为例讲解常见的故障处理和分析。当轨道电路空闲且设备良好时，轨道电路继电器衔铁应可靠吸起；轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一个轮对进入轨道电路

6、，轨道继电器应立即释放衔铁；当轨道电路不完整时，断轨、断线或绝缘破损时，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号；对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。本文首先简明概述轨道电路研究背景及使用现状。然后介绍轨道电路的工作原理及系统结构，紧接着轨道电路的划分和绝缘布置，并了解极性交叉在轨道电路中存在意义和实际的运用。最后以JZXC-480型轨道电路为例，重点介绍常见的故障处理及分析。关键词：轨道电路；故障处理；JZXC-480型轨道电路 目录第一章 绪论11.1研究意义11.2 国内外研究动态11.2.1 国内发展情况11.2.2 国外发展情况31.3论文安排及主要内容4第二章 轨道电路的

7、概述62.1轨道电路的命名62.2轨道电路的分类62.3轨道电路的基本原理102.4轨道电路的基本工作状态与基本参数122.4.1轨道电路的基本工作状态122.4.2 轨道电路的参数122.5轨道电路的划分与绝缘布置152.5.1区间轨道电路的划分162.5.2站内轨道电路区段的划分162.6 轨道电路的极性交叉202.6.1极性交叉的要求和作用202.6.2站内轨道电路的配置与极性交叉的方法和步骤222.6.3极性交叉的实际运用效果的分析24第三章 轨道电路故障案例分析26第四章 JZXC480型轨道电路故障分析444.1故障原因分析444.2断路故障分析444.3短路故障分析474.4常见

8、故障分析48第五章 总结与展望495.1总结495.2 展望49结束语50参考文献5154 第一章 绪论1.1研究意义 铁路是国民经济的大动脉、全国沟通联系的纽带。与其他运输方式相比，铁路运输具有运量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候运输等众多优势。铁路信号设备是铁路主要技术装备之一，在保证行车安全、提高运输效率等方面起着不可代替的作用，它装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志。 我国铁路在建国前采用的轨道电路传输信息少，分布也极不平衡，建国后从50年代中期开始，轨道电路技术在我国有了长足的发展，不仅传输的信息量增加而且它的使用已遍及全国铁路各线，构成了我国铁路信号技术发展的基础。利用轨

9、道电路可以自动检测列车、车辆的位置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以地面信号传递给机车，从而可以控制列车的运行。轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送电和受电设备构成的电路。铁路运输巷高速、高密、重载发展需要现代化的信号设备，计算机技术、网络技术、现代通信技术的发展为铁路信号构筑了实现现代化的平台。铁路信号现代化越来越成为铁路现代化的重要标志和主要内容。铁路现代化的方向是数字化、网络化、智能化和综合化。综合化随着列车的大面积提速，列车的运行运行对自动化控制的依赖性更高。轨道电路的作用是否良好、安全、可靠尤为突出，同时随着高速列车的运用，机车信号逐步向主体

10、化信号过渡轨道电路近几年频繁发生故障。中华人民共和国铁路行业标准轨道电路通用技术条件中轨道电路定义为：利用铁路线路的钢轨作为导体传递信息的电路系统。工频交流连续式（JZXC-480型）是最常用的站内轨道电路，逐渐的被25HZ相敏轨道电路所代替，加快了数字轨道电路及配套技术的研究。1.2 国内外研究动态1.2.1 国内发展情况 铁路最初的雏形是没有轨道电路的，但随着列车数量的增加和运行速度的提高，火车事故率开始飞速增加，不能明确反映列车空闲与占用股道是导致是导致火车事故频发的主要因素。1924年，我国首先在大连金州间，沈阳苏家屯间建成自动闭塞，采用了交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是我国最

11、早采用的轨道电路。铁道部科学研究院从52年起便开始研究电冲轨道电路。从1925年开始，在长大线主要车站修建了电气集中联锁，轨道电路用的是N-8型交直流轨道电路和二元二位式轨道电路。交直流轨道电路装在站内道岔区段上，这是我国最早使用的一种交直流轨道电路，它的器件是日本产品。1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，。这种轨道电路实质上是交直流轨道电路，电源是交流电，钢轨中传输的是交流电，而轨道继电器为整流式。与交流轨道电路相比，无需调整相位角。但存在很多缺点，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。

12、为了解决在继电半自动闭塞区间自动检查列车是否完整到达，铁道科学研究院参照苏联和日本25Hz轨道电路的工作经验，开展了25Hz长轨道电路的研究，最后得到了广泛的运用。25HZ相敏轨道电路使用于钢轨内连续牵引总电流不大于800A，钢轨内不平衡电流不大于60A的交流电气化牵引区段站内及预告区段的轨道电路；无电力机车行驶的区段可采用无扼流变压器的轨道电路；在最不利的条件下，轨道电路轨道线圈上的电压应不大于50V,调整和分路时的有效电压分别为不小于15V和不大于7.4V；在频率为50HZ、电源电压为160260V范围内、道床电阻最小值不小于0.6欧姆·km，钢轨阻抗不大于0.6242°

13、;/km时，极限长度范围内能可靠地满足调整和分路检查的要求，并实现一次调整。 我国为了解决与自动闭塞相配套的机车信号和得到较好的轨道电路传输特性，轨道电路为了防止牵引电流干扰，采用了75Hz交流计数电码轨道电路。 UM71型轨道电路是我国引进法国的一种轨道电路制式。这种轨道电路是利用并联 在钢轨两端的LC谐振槽路和一小段钢轨电感利用相邻区段发送不同频率，构成的电气绝缘节。它不但可以检测列车，而且可由钢轨线路向超速防护系统发送速度级别信息。UM71轨道电路采用的是谐振式无绝缘轨道电路，由设在室内的发送器，接收器，轨道继电器和设在室外的调谐单元、空心线圈、带模拟电缆的匹配变压器及若干补偿电容组成，

14、载频1700、2000、2300、2600HZ,频偏+11HZ,低频从10.3至29HZ每隔1.1HZ呈等差数列共18个。UM71型轨道电路产生18种“TBF”低频信号；产生4种“f”载频的移频信号；使移频信号有足够的功率载频选择较高对防止牵引电流的干扰有利，并便于实现无机械绝缘的轨道电路。而由此带来的不利影响是，为了保证在最低道床电阻时轨道电路有足够大的长度，需要在轨间添加补偿电容，以满足传输特性一次参数R、L、C、G之间的平衡关系。UM71型轨道电路的最大长度约为2km。 ZPW2000A型无绝缘轨道电路是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进及国产化基础上，结合我国国情进行提高系统安全性、

15、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。ZPW2000A无绝缘轨道电路换装施工是全路第五次提速调图工程中最重要、最紧迫的信号工程，此次工程要求高、任务重、工期短，而且全路没有现成的开通测试项目及经验。通过对ZPW2000A无绝缘轨道电路开通、维护测试，我们认为该轨道电路技术指标的测试调整是开通过程中最关键的一个环节，也是日常维护工作中最重要的一个环节。ZPW2000A无绝缘轨道电路在轨道电路传输的安全性、传输长度、系统的可靠性以及性价比、降低工程造价等方面都有所提高。2002年10月17日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW2000A型技术方案进行了运用试验，情况良好。ZPW-2000A型

16、无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数优化的传输系统构成。国家知识产权局已受理了有关“钢轨断轨检查”、“多路移频信号接收器”.等八项专利，成为我国目前安全性高，传输性能好、具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式，为“机车信号做主体信号”创造了必备的安全基础条件。1.2.2 国外发展情况日本新干线轨道电路采用的是ATC系统。为保证高速安全地行驶，列车必须随时与前方行驶的列车保持一定的距离，以保证行车的安全。在车站的停车、弯道、道岔等处也需要进行速度的控制，在这些情况下，司机以确认信号的方式进行速度控制会出现许多问题。日本轨道电路采用的是ATC型数字轨道电路。数字ATC轨道电路是按

17、故障-安全原则设计，采用冗余技术（车载ATP为计算机2取2系统，轨旁ATP为3取2计算机系统）。这套系统的可靠性和安全性高。信号不再用数字表示，而是直接用数字显示速度以及运行前方一定区间的线路状态，列车正常运行时，完全由控制中心的安全空闲系统控制，保证了列车运行的安全性。新干线列车初期就采用了ATC装置对列车进行速度控制，如果列车速度比信号速度快时，将会自动对列车进行制动；当列车速度降至信号速度时，制动就会自动取消。该系统基本功能就是优先考虑枷器控制，但是对于发车、加速、时间调整及车站停车以及从30km/h到停车地点停车操作是根据司机的半段来进行的。在山阳新干线上，ATC装置通过导轨将信号送到

18、列车，列车接到信号以后，将其显示于驾驶台上，270、230、170、120、70、30、0等表示各种速度信号，0为停车信号，其中270、230、170、30、0作为基本的速度级使用，而120、70、则用于弯道、道岔、施工现场等处的速度控制信号日本目前是采用ATC轨道电路进行信号传输，这是一种步迸式的控制方法,按地面上指示的速度区间分阶段地进行减速，因此乘车舒适度手到影响。另外从接收到制动命令，到实际开始制动的时间延迟以及在各速度限制区预留了富裕差距使车辆的运行时间发生浪费。而且各速度限制区的允许速度是按照制动性能最差的车辆来决定，使得性能好的车辆延长了运行时间日。为了解决这些问题，日本开始开发

19、了数字ATC，在轨道电路中连续传送数字编码化的信号，给出到停止位置的距离信号，并在车上产生减速信号模式。这一系统设置在STAR2I试验列车上进行了列车制动控制试验，结果表明，从第向车上装置发送列车控制所必须的数字信息非常成功。法国高速铁路列控系统的基础设施之一轨道电路采用UM71型。UM71型轨道电路是无绝缘轨道电路，该轨道电路是法国1971年为防止交流电气化牵引电流谐波干扰而研制的一种移频轨道电路。它由发送器、接收器、空心绕组、调谐单元、匹配变压器、补偿电容、ZCO3电缆等共同构成，如图271所示。UM71型轨道电路采用小调制指数的移频键控(FSK)，其目的是由于FSK信号的幅值包络近似为恒

20、定，在接收端对信号处理有利。载频选定为1700Hz、2000Hz、2300Hz和2600Hz四种，其中1700Hz、2300Hz用于下行线路，而2000Hz和2600Hz用于上行线路，上行和下行的载频相间隔排列。UM71型轨道电路各构成设备的主要功能为： 接收器：检查轨道电路空闲；区分不同载频的移频信号；检查低频信号；调整轨道电路。空心绕组：设在26m长的电气分隔接头调谐区的中部，主要作用是在每段轨道电路内平衡两钢轨中牵引电流回流；改善电气分隔接头（调谐区）的品质因数，保证工作稳定性；它的中心线可与邻线相应空心绕组中心线作等电位联结，平衡两线路牵引电流回流，保证人身安全。调谐单元：设在26m长

21、的电气分隔接头两端。它对本区段信号频率呈电容性，该电容与调谐区钢轨和空心绕组的电感并联谐振，呈现较高阻抗，可减少对本区段信号的功率损耗；另外，该调谐单元对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低阻抗，可阻止相邻区段的信号进入本区段；以此实现两相邻轨道电路的电气隔离。匹配变压器：实现电缆与轨道电路的匹配联结；利用模拟电缆线（或称补偿网络）将不同长度外线电缆补充至同一数值。该作法不仅简化了轨道电路工作状态的调整，当列车反方向运行时，又使改变列车运行方向的电路得以简化。补偿电容（C）：用分段加装补偿电容的方法，可在一定程序上减少钢轨电感对移频信号传输的影响，延长（或保证）轨道电路长度。另外，可使钢轨中有足

22、够强的移频信号电流，提高信干比，保证机车信号设备的可靠工作。1.3论文安排及主要内容轨道电路是铁路信号自动控制的基础设备。利用可以自动检测列车、车辆的位置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以将地面信号传递给机车，从而可以控制列车运行。轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气巨额卷或电气分割构成的电路。本课题首先简明介绍了轨道电路的工作原理及系统结构，并讲经常遇到的问题加以分析，最后以JZXC-480型轨道电路为例讲解常见的故障处理和分析。当轨道电路空闲且设备良好时，轨道电路继电器衔铁应可靠吸起；轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一个轮对进入轨道电路，轨道继电器应立即释放衔铁；

23、当轨道电路不完整时，断轨、断线或绝缘破损时，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号；对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。本文首先简明概述轨道电路研究背景及使用现状。然后介绍轨道电路的工作原理及系统结构，紧接着轨道电路的划分和绝缘布置，并了解极性交叉在轨道电路中存在意义和实际的运用。最后以JZXC-480型轨道电路为例，重点介绍常见的故障处理及分析。第二章 轨道电路的概述 2.1轨道电路的命名轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，用引接线连接电源和接收设备所构成的电气回路，它是监督铁路线路是否空闲，自动地和连续地将列车的运行和信号设备联系起来，以保证行车的安全，在线路上安设的电路式

24、的装置。轨道电路由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线、引接线、送电设备及受电设备等主要元件组成。2.2轨道电路的分类1、轨道电路按接线方式分可分为闭路式和开路式（均是以轨道电路平时无车占用时所处的状态来确认）。2、轨道电路按供电方式分可分为直流轨道电路和交流轨道电路，其中直流轨道电路又分为直流连续式轨道电路和直流脉冲式轨道电路（包括极性脉冲轨道电路、极频脉冲轨道电路和不对称脉冲轨道电路）；交流轨道电路又分为交流连续式轨道电路（包括工频50HZ整流轨道电路、25HZ相敏轨道电路、工频二元二位感式轨道电路、75HZ轨道电路、音频轨道电路也叫移频或无绝缘轨道电路）和交流电码式轨道电路（包括50HZ交流计数电

25、码轨道电路、75HZ交流计数轨道电路、25HZ电码调制轨道电路）。3、按电气牵引区段牵引电流的通过路径分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。单轨条轨道电路是以一根钢轨作为牵引电流回线，在绝缘处用抗流线引向相邻轨道电路的钢轨上的一种轨道电路（如下图2-1所示），因其牵引电流流过钢轨时在钢轨间产生较大的电位差，成为信号电路外界的主要干扰源，牵引电流越大，钢轨阻抗越大，对信号电路造成的干扰也越大，并且由于单轨条轨道电路轨抗较大传输距离相对缩短，但单轨条轨道电路构造简单，建设成本低，相对功耗小。防护设备防护设备接收设备信号源 抗流线轨道箱连接线牵引电流路径信号电流路径图2-1 单轨条轨道电路图双轨条轨道

26、电路是针对单轨条轨道电路不利于信号设备稳定的缺点而设计的又一种轨道电路。双轨条轨道电路牵引电流是沿着两根钢轨流通的，在钢轨绝缘处为导通牵引电流而设置了扼流变压器，信号设备通过扼流变压器接向轨道（见下图2-2）扼流变压器防护设备防护设备信号源接收设备中心连接板及抗流线轨道箱连接线牵引电流路径信号电流路径图2-2 双轨条轨道电路图双轨条轨道电路是由两根钢轨并联传递牵引电流的，两钢轨间产生的不平横电流比单轨条要小得多，因此对于牵引电流的阻抗较低，利于信号的传输，设备运行也相对稳定，缺点是造价较高，维修较复杂。4、按有无分支分，分为一送一受和一送多受轨道电路，道岔区段均为一送多受区段。5、按轨道电路结

27、构分，可分为并联式和串联式两种。并联式轨道电路结构简单（如下图2-3），当有车占用直股或侧线时轨道电路继电器均被分路而衔铁落下，能起到监督作用，但无车时则侧线成为开路状态，只有电压而没有电流，将不能分路轨道电路。这种情况，是极其危险的。另外，在空闲时侧线钢轨折断，轨道继电器也不会落下，使信号设备导向安全，因此，这种一送一受轨道电路从安全角度来说，并不理想。RDDBZ4DGJBZ4RDD车体 图 2-3 并联式轨道电路串联式轨道电路是道岔区段的另一种形式，其电路如下图2-4BZ4DGJBZ4RDDRDD车体图 2-4 串联式轨道电路串联式道岔区段轨道电路可以检查所有的跳线和钢轨的完整性，所以比较

28、安全，但这种电路并没有被广泛使用，因为这种电路的轨道绝缘比较多，连接线往往要用电缆来构成，因而使施工和维修都比较困难，所以这种电路就用得少了。鉴于一送一受电路的主要缺点：由于轨道继电器装设位置的不同，有时轨道电路会检查不到跳线折断的情况，从而导致不能监督轨道被占用的状态；另外，这种电路对断轨状态的监督也是不理想的，因此，就提出了并联式一送多受电路，如图2-5所示DGJ2DGJ1BZ4BZ4RDDRDDBZ4图2-5并联式一送多受图DGJ2并联式轨道电路设有 设有送电端，并在每一个分支轨道的端部，都设置了一个受电端（即每一处都装设一个轨道继电器）。通过DGJ2线圈的电流要流经跳线，一但跳线折断，

29、DGJ2就会失磁落下，DG1也会失磁落下，从而可以确保行车安全。把DGJ2的接点串入DGJ1后，用一个DGJ1来反映道岔区段的工作情况。并联式一送多受电路的安全程度高，为了提高道岔区段轨道电路的可靠性，现在已在所有的区段中推广使用。但对于比较复杂的道岔区段，如设有交叉渡线和复式交分道岔的区段，则也可不必采用一送多受电路。而可采用一般的并联轨道电路。2.3轨道电路的基本原理 JZXC480型轨道电路原理JZXC480型轨道电路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，这种轨道电路构成简单，电路采用干线供电方式，由信号楼引出一对或两对电缆向各轨道区段送电端轨道变压器BG5供电，由受电

30、端1：20的BZ4升压变压器升压后送到室内JZXC480型继电器。JZXC480型轨道电路一送一受只有送端串有可调电阻，一送多受时各受电端都加一只电阻，送受端电阻均为2.2/220W型。25HZ相敏轨道电路原理25HZ相敏轨道电路是电力牵引区段较为常用的一种轨道电路，它也可用于非电化区段，是应用较为广泛的一种轨道电路制式。由于25HZ相敏轨道电路采用低频传输，终端设备采用相位鉴别方式，且频率限为25HZ，因此具有相对传输损耗小（既轨损小，下一节讲），执行设备灵敏度高，抗干扰能力强等优点，缺点是设备故障点多，工作电源需两种（局部110V及轨道220V）。UM71轨道电路原理UM71轨道电路是通用

31、调制的电气绝缘的轨道电路，它是由发送器EM在编码系统指令控制下，产生低频调制的移频信号，经过电缆通道、匹配单元TDA及调谐单元BA，送至轨道，从送电端传输到受电端调谐单元BA再经接收端的匹配单元、电缆通道，将信号送到接收器RE中，接收器将调制信号进行解调放大后，动作轨道继电器，用以反映列车是否占用轨道电路。钢轨上传输的低频信息，经机车接收线圈接收送给TVM300系统，供机车信号、速度监控使用。ZPW2000A型无绝缘轨道原理ZPW2000A型无绝缘轨道电路同UM71轨道电路基本相同，只是在调谐区内增加了小轨道电路，用来实现无绝缘轨道电路全程断轨检查，避免了UM71轨道电路调谐区存在的“死区段”

32、（它的“死区段”只有调谐区内小于5米的一小节）从而大大地提高了轨道电路的安全性、传输性、稳定性。ZPW2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路电路两部分，并将小轨道电路看作是列车运行方向主轨道电路的“延续段”。主轨道电路发送器产生的移频信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道电路传送。主轨道信号经过钢轨送到轨道电路受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道，将信号传到本区段接收器。调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成的小轨道电路执行条件送到本轨道电路接收器，做为轨道继电器励磁的必要检查条件之一。本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器

33、执行条件，判断无误后驱动轨道电路继电器吸起，由此来判断区段的空闲与占用情况。2.4轨道电路的基本工作状态与基本参数2.4.1轨道电路的基本工作状态 我们知道，轨道电路的三种工作状态为调整状态、分路状态和断路（轨）状态，这三种状态又各自有不同的工作条件和最不利工作条件，最不利工作条件包括调整状态下的钢轨阻抗最大、道碴电阻最小、电源电压最小；分路状态下的钢轨阻抗最小、道碴电阻最大、电源电压最大；断路状态下的钢轨阻抗最小、电源电压最大、临界断轨点和临界道碴电阻最大等等，但无论那一种状态，主要因素为三个变量，即轨道电路的道碴电阻、钢轨阻抗和电源电压。2.4.2 轨道电路的参数1、道碴电阻轨道电路在电能

34、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，如下图2-5所示。钢轨枕木间的漏泄路径钢轨、枕木、道碴间的漏泄路径钢轨枕木路基图2-5 道碴电阻（轨道电路漏泄电流图）这些漏泄电流是沿着轨道线路均匀分布在各个点上的，因此轨道电路在电能传输上，属于均匀传输线。由下图a可以看出，沿线各点的电压，不是按直线的规律，而是以双曲线函数的规律下降的（见下图b）。这是因为在每一个单位长度中，都有漏泄电流，所以使轨道电流逐渐减小，电压也逐渐下降，只有在没有漏泄的情况下，沿线路各点的电压才按照直线规律传输。RDDIbIcIaRxDGJBZ4RDDBZ4道床漏泄电流图atL

35、Uuaubu6u5u4u3u2u1ua图b图2-6 轨道电路泄漏电流分布规律图道碴电阻与道碴材料、道碴层的厚度、清洁度，枕木的材质和数量、土质以及因气候影响的温度、湿度等有很大的关系，尤其是在气候变化时，道碴电阻也随之变化。对某一轨道电路来说，它的道碴电阻受外界影响可以从每公里12欧母变化到每公里100欧母，通常在夏季湿热，降雨后810分钟时的道碴电阻最低，而严冬季节道碴冰冻时的道碴电阻最高。我国铁路线路大部分是碎石道碴，在区间道碴表面清洁时，单位道碴电阻都高于1欧母，目前，我国现行规定标准见下表表2-1 单位道碴电阻单位道碴电阻（欧母/km）道床种类交流（50HZ）直流区间碎石1.01.2站

36、内碎石0.60.7混合道床0.40.5由于我国南北方地质和气候差异很大，道床状态也比较复杂，沿海是盐碱地区；西北是戈壁砂滩道床；隧道内潮湿腐蚀，道碴电阻低于国家标准值；站内道床排水能力差、站场肮脏、还有的有矿碴和化学污染，造成道床电阻可低到0.2欧母/km，在这些地方，要保证轨道电路稳定工作，就须要采用实际的最小道碴电阻进行设计与计算。道碴电阻越小、两根钢轨间的电导（电阻的倒数称为电导，它是表征材料导电能力的一个参数，用G表示，G=1/R，电导的单位是西门子，用符号“S”表示）越大，泄漏电流也越大，轨道电路工作也越不稳定。因此，要提高轨道电路工作质量，应该尽可能地提高最小道碴电阻，例如提高道床

37、的排水能力，定期清筛道碴和更换陈腐的轨枕等。钢轨间的分布电容也是与道床性质（介质状态）和使用电流频率有关，一般在千赫以下频率，因分布电容很小，普通轨道电路可以忽略不计，但在UM71轨道电路中也是一个需要考虑的范围，尤其是在有护轮轨的处所，当护轮轨绝缘破损时相当于两轨间放入了一个宽大的铁板，形成“有电介质的平行板电容（下一节讨论电容）”，在轨间高频率的信号幅射下，使得轨间阻抗变小，电导增大，泄漏电流增大，轨面电压降低，影响轨道电路信号传输。近年来，我国铁路已大量采用混凝土轨枕，试验表明混凝土轨枕的导电率受环境、温度、湿度的影响比木枕要大，采用这种轨枕后，钢轨间的分布静电容也比较显著，因此它的最小

38、道碴电阻会有所降低，分布电容也不容忽视，不过改进轨枕上的扣件和轨枕的联接方式和改善绝缘垫板的材质，可以在一定程度上提高它的最小电阻值。2、钢轨阻抗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（具体钢轨阻抗下节讨论），如2-6所示。Zg钢轨轨条本身阻抗 Zd钢轨导接线阻抗Zdj导接线与钢轨间的接触电阻 Zyj鱼尾板与钢轨的接触电阻 ZyjZgZdjZdZg图（2-6） 钢轨阻抗构成 在钢轨阻抗（电阻阻抗下节讨论）构成的各个元素中，各联接处的接触电阻随着接触面的大小，清洁程度、接触压力等因素也会改变。它在整个接头阻抗中占主要成分，在直流和低频交流时，不易精确计算，实际上钢轨阻抗只能通过多次

39、实际测量来确定，我国目前采用的单位钢轨阻抗标准值见表2.2表2.2 钢轨阻抗标准值接续线型式电源种类钢轨阻抗（欧母/km）区间车站塞钉式（接续线直径为5×2）交流（50HZ）1.01.2直流0.60.8焊接式（0.508×7×19）交流（50HZ）0.80.8直流0.20.2焊接长钢轨交流（50HZ）0.650.652.5轨道电路的划分与绝缘布置 轨道电路的划分就是确定轨道电路的范围，利用轨道绝缘节（包括机械绝缘和电气绝缘）来划分。2.5.1区间轨道电路的划分区间轨道电路的极限长度是根据不同的轨道制式来确定的，如移频为2.2km,直流无极电冲为3km等，但无论那一

40、种制式，都应保证列车停车时要有足够的停车制动距离，根据技规规定“两架通过信号机间的距离不得小于1200米，当采用8分钟列车追踪运行间隔时间，在满足列车制动距离及自动停车装置动作过程中，列车走行距离的要求时，可小于1200米，但不得小于1000米”。2.5.2站内轨道电路区段的划分站内轨道电路区段的划分，首先要保证轨道电路的可靠工作，并应满足排列平行进路和不影响作业效率为原则。电气集中车站，凡有信号机防护的进路中道岔区段与股道，以及信号机的接近区段，均应装设轨道电路，用以反映进路和接近区段内是否空闲和车辆所在的位置，并满足提高站内作业效率的要求，站内轨道电路的具体划分原则有以下几点：信号机前后应

41、划分成不同的区段，凡有信号机的地方均设有轨道绝缘，其前后为两个不同的轨道电路区段。凡能平行运行的进路，其间应设轨道绝缘隔开，渡线上的绝缘，及能构成平行进路的前后道岔，中间都应装设轨道绝缘。每一道岔区段的轨道电路内所包括的道岔数不得超过三组，交分道岔不得超过两组。这是因为道岔太多了，轨道电路分支漏阻影响大，不易调整。在站上，有时为了适应列车通过道岔后及时使道岔解锁，为排列新的进路创造条件，要将轨道电路区段划短，以提高咽喉通过能力。轨道电路的两组绝缘，应装设在同座标处，也就是要求并置，当不能设在同一座标处而需要错开时，就会出现“死区段”。若有列车轮对在“死区段”内时，轨道电路是不会被分路的。“死区

42、段”是轨道电路的又一个重要关切的问题。这是因为在“死区段”中，两条钢轨所接的电源极性不同（或频率不同），列车占用时不能明确反映轨道占用情况，也就是不能压红轨道电路；另一种情况是两条钢轨的电源（或电路）不能构成有效的闭合电路（比如两个不同的轨道区段），同样使轨道电路不能明确反映列车占用情况，也视为“死区段”，如下图2-9：另一区段大于18米死区段视为死区段图2-7 轨道电路“死区段”示意图2.5m维规规定“轨道电路的两钢轨绝缘应设在同一坐标处，当不能设在同一坐标处时，其错开的距离应不大于2.5米”。之所以这样规定，是为了防止轨道电路的“死区段”上有小车时，检查不出来，因为据查，两轴守车，轴间距最

43、小是2.743米，“死区段”如果大于2.5米，达到或超过2.743米时，两轴守车就正好掉入此“死区段”时，轨道电路就对它失去检测了。维规4.1.8c又规定“两相邻死区段或与死区段相邻的轨道电路一般不小于18米”（见上图2-7和下图2-8）：1图2-8 “死区段”示意图大于18m2.5m死区段234死区段之所以规定不小于18米，是因为据查最长车体为双层客车，其第二轴与第三轴之间距离是16.3米，其铸钢侧架曲梁式转向架最小轴距为2.4米（见图21，定距（有转向架的车辆，底架两中心销或牵引销中心线之间的水平距离）为16.32.4=18.5米，这样当的车体正好进入两相邻16.3米或小于16.3的 “死

44、区段”时，由第一轴、第二轴与第三轴、第四轴构成的两个轮对区内有可能正好进入两个“死区段”里，而得不到检查，（如下图2-9中），所以维规要规定两相邻“死区段”间隔不能小于18米，以满足各种机车车辆的最大定距。 416.3m的轴距3小于18m时2.5m21图2-9小于18米的车体在“死区段”内的示意图维规4.1.8c还规定，“当死区段的长度小于2.1米时，其与相邻死区段的间隔或与相邻轨道电路之间的间隔允许小于18米，但不得小于15米”。这是因为当“死区段”小于2.1米时，虽然一般最长车定距有18.5米的，有可能跨越两“死区段”，但定距超过18米的车体（见图29）其转向架均大于2.4米，车轴区在“死

45、区段”内根本放不下；而转向架小于2.1米（转向架最小为1.65米）的车体，定距则没有超过17米的，此类车体定距即便是17米，其第二轴与第三轴间距也只有171.65=14.9米，也就是说这一类车车轴区即使进入了“死区段”，车体也没有足够的长度跨到另一“死区段”（见下图a）。所以在“死区段”小于2.1米时，允许两相邻“死区段”间隔小于18米、大于15米是完全可以保证列车安全的，小于15米时，列车就可能跨入两相邻“死区段”了。134第二“死区段”图a长车体在“死区段”内的示意图2.1m定距17m的车体死区段15m时2第一“死区段”图b YZ25G型空调硬座车主要结构尺寸图图2-10车体示意图3.08

46、8米4321939880±105467124002400265761800025500 当轨道绝缘安装于警冲标内方小于3.5米处的位置时，称为“超限绝缘”或“侵限绝缘”。之所以要小于3.5米是因为我国的各种车辆中第一轮对（或第四轮对）中心至本侧车箱尾端的距离最大的YZ25G型（见上图b红线所示）这一距离为3.088米，车底最多的YZ22也有2.638米，新型双层客车这一距离则更长，为3.207米，加上车钩缓冲行程83mm之后，这一距离为3.290米，也就是说在最未车轮刚刚进入钢轨绝缘时，其尾端仍能越出绝缘3.290米，离3.5米的警冲标距离仅仅为0.210米，如果钢轨绝缘小于3.5米

47、，车辆的车钩以及车体极有可能侵入邻线限界，所以要规定不得小于3.5米，实际设置距离应为3.54米才能保证车辆走行安全。另外，相邻两组道岔的警冲标之间的距离不足7米时，安装于其间的分界绝缘不可能满足上述要求时，也称为侵限绝缘。如下图所示7米时为侵限绝缘图2-11侵限绝缘在轨道电路内的轨距杆、道岔连接杆、道岔连接垫板、尖端杆、各种转辙设备的安装装置和其它具有导电性能的连接钢轨的配件均应装设轨道绝缘。2.6 轨道电路的极性交叉2.6.1极性交叉的要求和作用目前，我国所采用的轨道电路，大部分都是以轨道绝缘分割的。绝缘两侧，要求轨面电压具有不同的极性（直流）或相反的相位（交流），即轨道电路要“极性交叉”

48、。站场平面示意图上，接通电源正极的轨条用粗线表示，接通负极性的则用细线表示。采用交流供电时，粗细线代表两种相差180度的相位，由假定的正极与负极构成，一般称为GJZ和GJF。交流或直流供电的轨道电路，在轨道绝缘的两侧，都要按极性交叉的原则进行配置。目的是要遵循：“故障安全”的原则。闭路式轨道电路“故障安全”原则要求，在发生故障时，设备应自行转向安全的位置，即轨道继电器衔铁应当可靠地处于落下状态。 轨道电路如果不按“极性交叉”的要求来配置极性，当相邻两区段中有一个区段为轮对所占用时，则在绝缘破损的情况下，经破损处电流在两个区段形成的回路中串电流将使相邻两区段发生电流相加的现象，见下图（下面的每个

49、图都要标注图名图号）1GDGJBZ4BZ4RDDRDDBZ4RDDRDDDGJBZ4车体3G破损处占用区段虽然处于分路状态，但由受端与占用列车构成的电路是并联电路，受电端仍然能接收到部分电流，轨道继电器就会在串电流的作用下有可能保持在吸起状态，这是不安全的。按照“极性交叉”来配置后，则在绝缘破损的条件下，轨道继电器线圈中的电流就呈现相抵（即相减）状态，（见下图），在有车占用状态下，串电流将占用区段剩电流全部抵消，使占用区段轨道继电器不可能吸起。1GDGJBZ4BZ4RDDRDDBZ4RDDRDDDGJBZ4车体3G破损处两个轨道区段都处于空闲的状态下时，绝缘破损后，由两个轨道区段提供的电源向轨

50、道继电器输送的电流相反，只要调整得当，两区段的继电器衔铁也都会落下，以实现“故障-安全”原则。由交流供电时，产生的结果和直流供电时的情况一样，也是相加或相减的关系。不同的是，交流供电的轨道电路是以相位交叉防护配置的。有些类型的轨道电路，象交流计数电码轨道电路和移频轨道电路等，尽管也都是属于交流供电的范畴，但由于电路设计中的特殊情况，而无法构成极性交叉。对这一类电路的轨道绝缘破损时，相邻的轨道电路也会串通而互相送电（移频电路里讲）。为防止可能出现的恶性后果，采用另一种防护措施，方法是：在相邻轨道电路发送不同周期的电码信息，用不同的频率来加以区分，如移频轨道电路包括UM71、UM2000等轨道电路

51、就是这样的。2.6.2站内轨道电路的配置与极性交叉的方法和步骤目前， 我国铁路上站内轨道电路，大多数是交流（工频）轨道电路。极性交叉是这种电路必需遵循的原则。在无分支的线路上，要配置极性交叉比较简单，只要依次变换相邻轨道电路上的供电电源极性，就可以达到目的。在车站上，有分支的线路上，要配置极性交叉就有困难，分极绝缘（道岔绝缘）配置在道岔的直向与侧向（直股与弯股）是不同的。配置这样的轨道电路极性交叉，开始从某一端作起是能够作出的，到最后一段就有可能达不到极性交叉的目的了。所以，应该有一个正确的配置方法，以（2-10）图为例，介绍具体配置方法与步骤。64231图2-10车站轨道电路的划分1、根据车

52、站单线平面图，按照信号工程的要求及原则画成单线平面图。把股道和道岔区段用绝缘分隔开来，以构成各自独立的轨道电路区段，道岔绝缘划在哪一侧都可以。2、划分网孔回路将图中道岔绝缘处的锐角，在道岔绝缘的后面用线划圆角，如（2-11）图红线所示，就形成了多个网孔回路。 为道岔绝缘非网络分隔绝缘 64231图2-11 车站轨道电路的绝缘节位置设置3、判别根据前面划出的网孔回路，现在就可以判别出第一步中所划定的道岔绝缘位置，能否达到极性交叉的目的。上图2-15中两个闭合的回路（网孔）和，当回路中的轨道绝缘为偶数时，说明极性交叉正确，为奇数时，则为不正确。（被红线圆角隔开的绿色的道岔绝缘不应计入）。由上图2-

53、15可看出。图中和两个回路内，一个有五组绝缘，另一有四组绝缘（严格地讲，单线图上的一组绝缘，实际上是代表着双线布置图中的两组绝缘，奇、偶数问题是指单线图而言的）而第一个回路中轨道电路是奇数，所以不能实现极性交叉配置的要求。其原因可以用下图a说明。图a1 偶数图a2 奇数图a 闭合回路内极性交叉的原因图上述的闭合回路可以看作是一个闭合的圆环，如按偶数分段即单线中的轨道绝缘为偶数，是可以做到按正、负极性交替来布置，如果按奇数来分段，那就实现不了极性交叉的关系了。在上述回路中，如果将6号道岔的轨道绝缘不放在直向位置而放在渡线上时，在回路中仍旧是四组绝缘，在回路中就有六组绝缘（偶数）了，因而可以实现极

54、性交叉的配置。由上述分析可见，对于轨道绝缘为奇数的回路，通常都可以利用挪动道岔绝缘位置的办法。使之达到偶数。在车站线路比较简单的情况下，或没有特殊的要求时，要作出极性交叉并不难。但有时因站形复杂，各回路之间又会互相牵制，或因区段上装有机车信号等设备的原因，道岔绝缘不允许装设在正线上时，就可能使回路的绝缘只能是个奇数，从而无法实现极性交叉。对于现在无法配出极性交叉的情况，而还要达到极性交叉的目的，也可采用“人工极性交叉”方法，如下图b所示送电端受电端图 b 轨道电路的人工极性交叉由此图可见，在只有奇数轨道绝缘的闭合回路中，选择适当的地段，增加两组绝缘和连接线，把轨道电路极性颠倒过来，这实际上就是在单线的平面图内，使奇数的闭合回路变成为偶数。4、画出双线轨道电路极性交叉图单线平面布置图内，各闭合回路的轨道绝缘，都调整为偶数以后，说明极性交叉的要求一定能够满足，可以根据单线图，画出双线图。如以上图b为例，先画出双线平面布置图，再用粗、细线条代表正、负极性，然后由车站的一端向另一端按