第二章(2) 轨道电路

1、第二章第二章 信号系统基础设备信号系统基础设备（轨道电路）（轨道电路）罗罗 钦钦18664936594一、概述一、概述1 1、定义、定义轨道电路是以铁路两根钢轨作为导体，并设法使电流在轨道的一定范围内流动所构成的回路。2 2、作用、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，直接影响行车安全和运输效率。2022-6-272一、概述一、概述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路的占用状

2、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。2022-6-273一、概述一、概述（2 2）传输）传输行车信息行车信息在正线上，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-地之间信息传输的通道之一。例如数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息，为ATP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，控制列车在当前运行速度下是否减速或停车。2022-6-

3、274一、概述一、概述3 3、组成、组成（1）送电端送电端：电源设备、限流设备；（2）轨道线路轨道线路：钢轨绝缘、接续线、钢轨；（3）受电端受电端：引接线、轨道继电器、电缆盒。2022-6-275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2022-6-276 (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

4、线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图2 22 2所示。所示。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 2022-6-277 (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。

5、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城市轨道交通的正线多采用无缝线路无缝线路，需要使用由电子电，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 2022-6-278 (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

6、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 2022-6-279 (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，

7、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。 2022-6-2710 (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，用来调整电路电源端，用来

8、调整轨道电路的电压轨道电路的电压。当轨道电路被列车、。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，功率为率为220W220W、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一、概述一、概述（1 1）送电端）送电端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。2022-6-2711nB

9、G1-80型轨道变压器、 nBZ4-U型中继变压器轨道变压器 BG型轨道变压器主要用于轨道电路供电，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。扼流变压器扼流变压器 一、概述一、概述2022-6-2712用于轨道电路供电。一、概述一、概述2022-6-2713 中继变压器用于轨道电路的受电端，BZ4 与JZXC-480型轨道继电器配合使用，可以使钢轨阻抗和轨道变压器的阻抗相匹配。一、概述一、概述2022-6-2714变阻器一、概述一、概述2022-6-2715一、概述一、概述2022-6-2716一、概述一、概述4 4、基本原理、基本原理

10、当轨道电路内钢轨完整，且无列车占用时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲。列车占用时，列车轮对组成分路，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少，轨道继电器落下，表示轨道占用。2022-6-2717一、概述一、概述5 5、分类、分类（1）按工作方式按工作方式：开路式、闭路式轨道电路。2022-6-2718闭路式闭路式：平时构成闭合回路。轨道电路没有车，继电器吸起。有车占用，因车辆分路，继电器落下。当发生断轨、断线等故障时，继电器落下，能保证安全，广泛采用。一、概述一、概述5 5、分类、分类（1）按工作方式按工作方式：开路式、闭路式轨道电路。2022-6-2719 开路式：开

11、路式：发送、接收端在同端。轨道电路无车，不构成回路，继电器落下。有车占用，车辆轮对构成回路,继电器吸起。 因继电器经常落下，不能监督轨道电路完整性。断轨后有车也不能显示，极少采用。一、概述一、概述5 5、分类、分类（2）按动作电源按动作电源：直流式轨道电路（已淘汰），交流轨道电路。2022-6-2720交流分为三段交流分为三段：300Hz以下；音频3003000Hz；高频1040KHz。一般交流轨道电路专指50Hz轨道电路，如有75Hz要注明电源频率；国产移频轨道电路495905Hz；道口轨道电路1440KHz，属高频。一、概述一、概述5 5、分类、分类（3）按传送电流特性）按传送电流特性：连

12、续式、移频式以及数字编码式。2022-6-2721连续式：连续式：轨道电路传送连续的交流电或直流电。唯一功能是监督轨道的占用与否，不能传递更多信息。移频式：移频式：钢轨传送移频电流，在发送端用低频作为行车信息去调制载频，使移频频率随低频作周期性变化。在接收端将低频解调，去动作继电器。电路可传送多种信息。数字编码式：数字编码式：采用调频方式，但不是单一低频调制频率，而是若干个，根据编码去调制载频，可传递更多信息。一、概述一、概述5 5、分类、分类（4 4）按分割方式：）按分割方式：有绝缘和无绝缘。2022-6-2722有绝缘：有绝缘：用钢轨绝缘节将轨道电路与相邻的轨道电路互相隔离，大部分轨道电路

13、是有绝缘的。一般轨道电路即指有绝缘电路。绝缘节易破损，且无缝线路绝缘节不好安装。电气化牵引回流，有绝缘节需安装扼流变压器，故有绝缘电路不理想。一、概述一、概述5 5、分类、分类（4 4）按分割方式：）按分割方式：有绝缘和无绝缘。2022-6-2723扼流变压器：扼流变压器：在电气化牵引区段，为了保证牵引电流顺利流过绝缘节，在轨道电路的发送端、接受端设置扼流变压器，轨道电路设备通过扼流变压器接向轨道，并传递信号信息。 扼流变压器对牵引电流的阻抗很小，而对信号电流的阻抗很大，沿着两钢轨流过的牵引电流在轨道绝缘处，因上、下线圈中产生的磁通相等但方向相反，总磁通等于零，其对次线圈的信号设备没有任何影响

14、。但若流过两钢轨的牵引电流不平衡，则将产生影响，故必须增设防护设备。一、概述一、概述5 5、分类、分类（4 4）按分割方式：）按分割方式：有绝缘和无绝缘。2022-6-2724无绝缘无绝缘：电路分界处不设钢轨绝缘，采用电气隔离。无无绝缘按原理可分为三种：电气隔离式、自然衰耗式、强制衰电气隔离式、自然衰耗式、强制衰耗式。耗式。电气隔离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。 一、概述一、概述2022-6-2725自然衰耗式自然衰耗式，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

15、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。 一、概述一、概述5 5、分类、分类（5 5）按使用处所）按使用处所：区间和站内轨道电路。2022-6-2726区间轨道电路区间轨道电路用于自动闭塞，监督各分区是否空闲，传输有关行车信息。轨道电路传输距离长，电路构成复杂。站内轨道电路站内轨道电路，用于站内各区段，只有监督本

16、区段是否空闲功能，不传输行车信息。为使机车在站内连续显示，站内轨道电路实行电码化。一、概述一、概述5 5、分类、分类（6 6）按有无道岔）按有无道岔：站内电路分为无岔区段和道岔区段轨道电路。无岔区段轨道电路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。2022-6-2727一、概述一、概述5 5、分类、分类（7

17、7）按适用区段）按适用区段：非电气化区段和电气化区段轨道电路。非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，一般的轨道电路指非电气化区段轨道电路。电气化区段轨道电路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。2022-6-2728一、概述一、概述5 5、分类、分类（8 8）按通道：）按通道：双轨条和单轨条轨道电路

18、。多数轨道电路均利用同一线路的两根钢轨作为传输通道。一般的轨道电路均为双轨条轨道电路。单轨条轨道电路是利用线路的一条钢轨作为传输通道另一通道由电缆构成。 2022-6-2729二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数1 1、轨道电路工作状态、轨道电路工作状态 轨道电路的基本工作状态分为调整状态调整状态、分路状态分路状态和断轨状态断轨状态三种。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。2022-6-2730二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数1 1、轨道电路工作状态、轨道电路工作状态（1）调整状态调整状态：就是轨道电路空闲(无车

19、占用)、接受设备（如轨道继电器）正常工作（可靠吸起）时的状态。最不利因素最不利因素：道碴电阻最小、钢轨阻抗模值最大、电源电压最低这三个不利因素。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。2022-6-2731二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数1 1、轨道电路工作状态、轨道电路工作状态（2）分路状态分路状态：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（可靠落下）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

20、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)、电源电压最高时，轨道电路的受电会出现最大值。 2022-6-2732二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数1 1、轨道电路工作状态、轨道电路工作状态（3）断轨状态断轨状态：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，轨道电路的接收设备中还会有一定数量的电流流过。 最不利条件最不利条件：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

21、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。2022-6-2733二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数2 2、轨道电路的基本参数、轨道电路的基本参数（1 1）轨道电路的一次参数）轨道电路的一次参数轨道电路是通过钢轨传输电流的，钢轨铺设在轨枕上，轨枕置于道床上。所以轨道电路是具有低绝缘电阻的电气回路。钢轨阻抗和漏泄导纳是轨道电路固有的电气参数。2022-6-2734二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数（1 1）轨道电路的一次参数）轨道电路的一次参数道床（道碴）电阻道床（道碴）电阻道碴电阻是一个分布参数，

22、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0.2km。2022-6-2735二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数（1 1）轨道电路的一次参数）轨道电路的一次参数道床（道碴）电阻道床（道碴）电阻2022-6-2736二、工作状态和基本参数二、工作状态和基本参数（1 1）轨道电路的一次参数）轨道电路的一次参数钢轨阻抗钢轨阻抗每公里两根钢轨（回路）的阻抗，称为单位钢轨阻抗。它包括钢轨本身的阻抗及钢轨接头处的阻抗。