《城市轨道交通信号基础》第3章课件

1、城市轨道交通信号基础第3章 第三章 信号系统基础设备 第一节 信号机 一、信号机的用途 信号机是用于指挥列车运行的信号设备，为了保证列车行驶的安全，提高运输的效率，线路上设有多种信号机来指挥列车或调车作业。 城市轨道交通的地面信号是列车运行的“辅助信号”，平时这些信号机都由ATC子系统自动控制，设置成“自动信号”或“连续通过信号”，它根据列车运行时刻表和列车实时信息自动动作。 在固定闭塞的线路上，列车的车载信号（速度码）与地面信号机的显示配合使用。也就是列车的车载信号要有速度码的速度显示，地面信号机也要有相应的进行信号显示，列车方可运行，二者缺一不可。 在准移动闭塞的线路上，列车的车载信号（速

2、度码）与地面信号机的显示，也是配合使用。列车的车载信号要有速度码的速度显示，地面信号机也要有相应的进行信号显示，列车方可运行，二者缺一不可。 在移动闭塞的线路上，完全凭列车的车载信号（速度码）速度显示要求运行，地面信号机只是显示ATC作用良好的显示。 只有在人工控制的情况下，才由行车调度员或车站值班员排列进路、开放信号。指示列车或调车的运行。 在车辆段内调车时，完全凭地面信号运行。 列车在出段、入段时，列车的车载信号（速度码）与地面信号机的显示配合使用。也就是列车的车载信号要有速度码的速度显示，地面信号机也要有相应的进行信号显示，列车方可出段、入段，二者缺一不可。 列车在折返（中间站、终点站）

3、时如果是自动折返，需要车载信号与地面信号配合使用，二者缺一不可。如果是人工折返凭地面信号运行。 地面信号机的设置原则是： （1）正线有岔站，为了防护道岔和实现联锁关系，设置地面信号机，一般中间站（无岔站）都不设信号机；信号机一般设置于运行线路的右侧； （2）折返站的折返线出、入口都设置防护信号机； （3）一般情况下，正线区间都不设通过信号机； （4）停车场的出入库线应设置出、入库地面信号机，指挥列车的出入库； （5）停车场内，根据调车作业的需要，设置各种用途的调车信号机； （6）城市轨道交通根据列车运行间隔，设置出站信号机，甚至于还 有设置区间通过信号机，作为后备系统使用。 如图3-1所示，为

4、城市轨道交通的一个中间折返站，是一个有岔站。有道岔的地方就需要设置地面信号机进行防护，以确保行车安全。根据城市轨道交通地面信号布置原则。该折返站需要设置五架地面信号机。其中X1是阻挡信号，阻挡列车驶出折返线的尽头。X5信号机是列车从折返线（存车线）驶入正线的防护信号，当X5信号机开放，允许列车从折返线（存车线）进入正线。X9和X11信号机，为列车从由正线车站站台驶向折返线（存车线）的防护信号，一般情况下X11为正向信号，而X9为反向信号。X11信号机不仅可以指示列车通过3号道岔反位进入折返线；也可以指示列车经3号道岔定位出站，进入正线区间继续运行，因此，也可以说X11是防护3号道岔的信号机。X

5、3信号机用以防护1号道岔，指示列车经1号道岔定位进站。X7为反向防护信号，指示列车经3号道岔定位进站。图3-1 中间折返站信号布置示意图 二、信号机的选择 （一）信号显示颜色的选择 城市轨道交通信号颜色的选择，应能达到显示明确、辨认容易、便于记忆和具有足够的显示距离等基本要求。经过理论分析和长期实践，信号的基本色为红、黄、绿三种，再铺以蓝色、月白色，构成信号的基本显示。其中红色的光波最长，波长越长，穿透周围介质（如空气、水气等）的能力越强，显示距离越远；红色比其他颜色的光更能引人注意，所以规定红色灯光为停车信号是最理想的。 绿色和红色的反差最大，容易分辨，而绿色灯光显示距离也较远，能满足信号显

6、示的要求，故采用绿色灯光作为按规定速度运行的信号。 调车信号机不应影响列车运行，所以选用蓝色灯光作为调车禁止信号显示；调车信号机允许信号采用月白色灯光。蓝色、白色灯光虽显示距离较近，但因为调车速度较低，所以能满足调车作业的需要。 （二）灯光配列 色灯信号机的机构有单显示、二显示、三显示等。单显示机构仅用于阻挡信号机。二显示和三显示可以单独使用，也可以组合（以及与单显示机构组合）构成各种信号显示。 城市轨道交通正线信号机配列基本上是二显示和三显示信号机。信号机只防护一条进路的情况下，一般设置二显示信号机；而信号机所防护的进路有二条以上时，设置三显示信号机；单显示信号机设置于线路终端，作为阻挡信号

7、机，它始终显示红色灯光。 二显示信号机只防护一条进路，所以，信号机的红色显示，指示列车必须在信号机前停车；而信号机显示绿色（白色），指信号机内方的道岔处于定位（反位）状态，允许列车进入信号所防护的进路。 三显示信号机的红色显示，指示列车必须在信号机前停车；当信号机内方的道岔处于定位状态，允许列车进入防护进路时，信号机显示绿色；而当信号机内方的道岔处于反位状态，允许列车进入防护进路时，信号机显示白色。 信号机显示为开放信号时允许列车或调车越过信号机作业，信号机显示为关闭信号时禁止列车或调车越过信号机作业。 开放信号是指室外信号机点亮绿灯（黄灯或白灯），关闭信号是指室外信号机点亮红灯（蓝灯）。 地

8、面设置的信号机经常保持的显示状态作为信号机的定位。信号机定位的确定，一般是考虑保证行车安全，提高运输效率及信号显示自动化等因素。 除采用自动闭塞时通过信号机显示绿灯为定位外，其他信号机一律以显示禁止信号（红灯或蓝灯）为定位。 信号开放后，除调车信号机外，其他信号机，当列车第一轮对越过信号机所对应的绝缘后，该信号机应及时自动关闭。 表3-1 信号常用图形符号 三、信号机显示颜色及其表示意义 （一）基本颜色 红色：停车信号，禁止越过该信号机（信号熄灭或显示不明时，也应视为停车信号）。 绿色：允许信号，信号处于正常开放状态，可按规定速度通过该信号机。 黄色：允许信号，信号处于有限开放状态，要求列车注

9、意或减速运行。 （二）辅助颜色 月白色：用于指示调车作业时，表示允许越过该信号机调车（有的城市轨道交通公司，用于指示正线列车作业时，显示一个红灯和一个月白色信号，构成引导信号，表示准许列车越过显示红灯的信号机，并随时准备停车）。 蓝色：用于调车信号机，表示禁止越过该信号机调车。 许多城市轨道交通公司的调车信号机采用红色与月白色对应，不采用蓝色。 （三）地面信号与车载信号配合使用 红色停车，ATP速度命令为零； 绿色运行前方道岔在直股（定位），按ATP速度命令运行； 月白色运行前方道岔在侧股（反位），按ATP速度命令运行，一般限制速度为30km/h； 红色月白色引导信号，（上海城市轨道交通公司使

10、用）准许列车在该信号机处继续运行，但需准备随时停车，仅对防护站台的信号机设引导信号。 需要说明的是：我国城市轨道交通信号系统没有对地面信号的显示方式和显示意义进行统一规定，因此信号显示存在一定差异。 例如，许多城市轨道交通公司采用一个红色灯光和一个黄色的灯光构成引导信号。 四、色灯信号机结构原理 色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。传统的信号机都采用透镜式色灯信号机. 随着超高亮度发光两极管（LED）的问世，新型的LED信号机已得到广泛应用。LED信号机是运用近代光电器材和电子稳压技术研制的免维护信号器材。该信号机具有发光强度高、显示距离长、节能、寿命长、消除了灯丝突然断丝和点

11、灯冲击电流，和老式机构有很强的兼容性，显示距离超过1.5km等优点，具有小型化、轻量化、色泽一致、光束集中、应变速度快的特点。近年来，城市轨道交通的新建线路及停车场的地面信号机，都选用LED色灯信号机。 LED信号机一般由铝合金机构、发光盘（超高亮度发光二极管矩阵）、点灯装置、报警单元、固定框架等组成。如图3-2所示。图3-2 LED色灯信号机电路图图3-3 LED色灯信号机实物 LED发光盘是采用发光二极管制成的信号灯光源，如图3-4所示。发光盘分为高柱发光盘、矮型发光盘、表示器发光盘三种，分别适用于高柱机构、矮型机构、复示机构、引导机构、表示器机构等。图3-4 LED信号机发光盘及背面图

12、点灯装置用于为发光盘提供电源。有些类型LED信号机的发光盘，例如XSZ型的发光盘，可以与现有信号灯变压器直接配合使用，而大多数发光盘需要通过点灯装置将现有信号电源转化为12V直流电以驱动发光盘。 报警单元的功能是当发光盘LED二极管损坏数量超过总数的30%时，以及主、备电源有一路发生故障时，产生报警条件发出报警。有些类型LED信号机的发光盘本身还集成了报警功能，有些类型LED信号机专门设置有独立的报警单元。 五、信号机限界 限界是指列车沿固定的轨道安全运行时所需要的空间尺寸。 限界主要有：车辆限界（接触轨与受电弓界限）、设备限界、建筑限界、区间隧道限界和车站限界。如图3-5和图3-6所示。 （

13、1）车辆限界是指车辆在正常运行状态下的一条最大动态包络线。 （2）设备限界是指用以限制设备安装的控制线。 （3）建筑限界是指考虑设备和管线安装尺寸后的最小有效面积。 （4）区间隧道限界是指在既定的车辆类型、受电方式、施工方法及结构型式等基础上确定的隧道的界限。 （5）车站限界是指列车在车站站台上与车辆、建筑、站台、设备间的尺寸。 信号机不得侵入设备限界，设备限界是用以限制设备安装的控制线，直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定安全间隙后形成的：车体肩部横向向外扩大100mm，边梁下端横向向外扩大30mm，接触轨横向向外扩大185mm，车体竖向加高60mm，受电弓竖向加高 50mm，车

14、下悬挂物下降50mm，曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏移量，以及车辆、轨道参数等因素计算确定。 在城市轨道交通公司的行车组织规则中对各限界的数据有具体说明。 （6）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： 正线上行车信号机和防护信号显示距离应不得小于400m； 调车信号机的显示距离应不得小于200m； 引导和道岔表示器以外的各种表示器应不得小于100m。图3-5 城市轨道交通限界图图3-6 城市轨道交通车站限界图 六、正线常用的信号机种类 （1）道

15、岔防护信号机用来防护敌对进路的列车相互冲突的信号机，通常设置在平面线路的交叉地点。 防护信号机设于道岔前和岔后的适当地点。具有出站性质的道岔防护信号机应设引导信号。具有两个以上运行方向的信号机可设进路表示器。如图3-7中的A站、E站、F站。图3-7 防护信号机 正线上防护信号机用“X”、“F”等命名，以数字序号作为下标，下行咽喉编为单号，上行咽喉编为双号，从站外向站内顺序编号。 防护信号机采用三显示机构，自上而下为黄、绿、红、白，具体显示意义为： 红色禁止越过该信号机； 绿色道岔开通直向位置，允许列车按照规定速度越过该信号机进入区间； 黄色道岔开通侧向位置，允许列车按照规定速度（一般限速不超过

16、30km/h）越过该信号机，运行至折返点； 黄色红色引导信号，允许列车以不超过25km/h的速度越过该信号机，有条件进入区间。 （2）进、出站信号机车站可根据需要设置进、出站信号机，或仅设置出站信号机。 进站信号机设置在车站入口外方适当距离，用于防护车站内作业安全。如图3-8所示。 进站信号机显示一个绿色灯光允许列车按规定速度越过信号机进入站内。 进站信号机显示一个黄色灯光开通弯股允许越过信号机进入站内（不超过道岔限制速度）。 进站信号机显示一个红色灯光不准列车越过信号机进入站内，图3-8 进站信号机实物图 进站信号机显示黄灯红灯引导信号允许越过（进站速度不超过20km/h）。 出站信号机设置

17、在车站出口，即列车由车站向区间发车处前方，指示列车能否由车站进入区间。如图3-16所示。 出站信号机显示个绿灯允许列车出发进入区间； 出站信号机显示个红灯不准列车出站。如图3-9所示。 （3）通过信号机采用ATC系统的城市轨道交通，自动闭塞通过信号机已经失去主体信号的作用，一般在区间不设置通过信号机。为便于司机在ATP设备发生故障时控制列车运行，将一个区间划分为两个分区。可以根据需要设置通过信号机。如图3-10所示。 通过信号机采用三显示机构，自上而下灯位为黄、绿、红。 通过信号机显示一个绿灯允许越过。 通过信号机显示一个红灯不允许越过。 图3-9 出站信号机实物图 图3-10 通过信号机 （

18、4）在线路尽头处设置阻挡信号机，表示列车停车位置。 阻挡信号机采用单显示机构，只有一个红灯。列车应在距信号机至少10m的安全距离前停下。如图3-11所示。图3-11 阻挡信号机 （5）为防止穿越水域的城市轨道交通隧道线路因隧道突发破裂江水涌进并扩大到城市轨道交通车站范围，在进出水域两端的适当位置设防淹门（车站入隧道口处，见图3-19）。 在防淹门前都应设置防淹门防护信号机。 信号机采用单显示机构，只有一个红灯。当防淹门信号机显示红灯时，列车应采取紧急停车措施。如图3-12所示。图3-12 防淹门 （6）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。 （7）发车表示器设在车站的两端

19、。用于指示司机在ATC状态下的关门和发车。如图3-13所示。 发车表示器显示含义： 白色灯光闪烁在ATP保护下允许司机关门； 白色灯光稳定在ATP保护下允许司机凭收到的速度码发车。 倒计时牌也设在车站的两端。允许司机按倒计时的“0”启动列车。图3-13 发车表示器 （8）车辆段（车厂）入口转换轨外方设置进段（厂）信号机。进段（厂）信号机显示及灯光配列可与防护信号机相同，也可采用双机构。如图3-14所示。图3-14 车辆段进段信号机图3-15 进、出段（厂）信号机 图3-15所示是某城市轨道交通公司车辆段与正线连接部分，图中XJ1、XJ2为进段（厂）信号机，入场信号机用于防护车场和指示列车运行条

20、件的信号机。 XJ1、XJ2显示红灯禁止列车进入车辆段（车厂）； 显示一个黄色灯光允许进入车辆段（车厂），道岔1开通直向位置； 显示两个黄色灯光表示允许进入车辆段（车厂），道岔1开通侧向位置； 显示一个红色灯光和一个白色灯光（或黄红灯光）引导信号允许越过。 车辆段（车厂）出口处设置出段（车厂）信号机，如图2-15中SC1、SC2，出段（车厂）信号机用于防护发车进路及运行进路。 SC1、SC2，显示红灯禁止列车出车辆段（车厂）； 显示一个绿色灯光（有的是黄灯、月白灯）前方进路开通并锁闭，允许列车运行至一度停车牌，接收ATC； 显示一个红色灯光和一个白色灯光（或黄红灯光）引导信号允许越过； 显示一

21、个白色灯光，兼做调车信号机时，允许列车越过该信号机调车。 （9）在车辆段（车厂）内及车站内，根据需要设置调车信号机。 调车信号机用以指示车辆段（车厂）内及车站内各种调车作业，如编组、解体、摘挂、取送、转线、转场、出、入库等。凡有调车作业的集中联锁的车辆段（车厂）内及车站内，均应设置调车信号机。如图2-23所示。 调车信号机的设置一般应考虑以下几种情况： 出站信号机均兼作调车信号机用，以满足调车作业的需要。 在尽头线、机车出入库线、试车线、专用线、牵出线、检修库房内、停车库内等通向集中联锁区的入口处，均应装设调车信号机。 单向运行的双线发车口内、进站信号机内方、单向运行的正线股道不发车端也应设调

22、车信号机。这类信号机统称为尽头线调车信号机。 在咽喉区，应设置起转线、平行作业、减少调车车列走行距离等作用的调车信号机。如图3-16所示。图3-16 车辆段（车厂）内及车站内设置调车信号机示意图 设于咽喉区的调车信号机称为咽喉区调车信号机。按设置情况，咽喉区调车信号机分为单置、并置、差置三种。 a. 在一个绝缘节处只设置了一架某一方向的调车信号机，且该信号机前后（内、外）方均有道岔，称为单置调车信号机，如D10。 b. 在一个绝缘节的两侧各设置了一架相互背向的调车信号机，这两架信号机的配置关系即为并置，它的一个主要特点就是每个信号机前后（内、外）方均有道岔，称为并置调车信号机，如D4与D6。

23、c. 在无岔区段的两端各设置了一架显示方向相反的调车信号机，即为差置，它的一个主要特点就是每个信号机前（外）方为无岔区段，后（内）方为有道岔区段称为并置调车信号机，如D2与D8。 调车信号机按其所起作用分为起始调车信号机、折返调车信号机和阻挡调车信号机。 尽头线调车信号机只能作为起始调车信号机。 咽喉区调车信号机有的仅作为调车折返用，但多数咽喉区调车信号机既可作为折返调车信号机，又可作为阻挡信号机。 调车信号机显示及意义如下： 蓝灯禁止越过该信号机； 月白色灯光允许越过该信号机调车。 或者，红色灯光灯禁止列车越过该信号机； 月白色灯光允许越过该信号机调车。 调车信号机以显示禁止信号（红灯或蓝灯

24、）为定位。信号开放后调车信号机开放后需列车全部越过信号机后才自动关闭。 第二节 转辙机与道岔控制电路 一、道 岔 道岔是列车从一个股道转向另一个股道的转辙设备，它是轨道线路中最关键的特殊设备，道岔构造线路较复杂，是城市轨道设备中的薄弱环节之一。有关技术人员必须熟悉它的基本结构、作用和表示符号。 由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。 （一）道岔的组成 道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔。它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。转辙器包括

25、基本轨、尖轨和转辙机械。当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。 1机械结构 道岔的机械结构如图3-17所示，它有两根可以移动的尖轨，尖轨的外侧是两根固定的基本轨，与尖轨和基本轨相连接的是4根合拢轨，其中两根合拢轨是直向的，另外两根合拢轨是弯向的（其曲线叫道岔导曲线）。与两根内侧合拢轨相连的是辙叉，它由两根翼轨、一个岔心和两根护轮轨组成。护轮轨和翼轨用于固定车轮运行方向

26、，因为机车车辆通过道岔时都要经过辙叉的“有害空间S”，如果不固定车轮轮缘的前进方向，就有可能造成脱轨事故。图3-17 道岔结构示意图 如图3-18所示，转辙器部分（尖轨）由基本轨、尖轨组成；连接部分由直轨、导曲轨组成，辙叉及护轨由翼轨、护轨、岔心组成。图3-18 单开道岔结构与名称 2道岔号数与辙叉角的关系 如图3-19所示，道岔各有其代号，比如城市轨道交通线路常用有7号道岔、9号道岔、12号道岔等。 辙叉角（）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值， N 就是道岔号。显而易见，辙叉角越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。

27、所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。表3-2为道岔号数与辙叉角的关系。图3-19 辙叉角示意图表3-2 道岔号数与辙叉角的关系 为了行车安全平稳，列车侧向过岔速度应有一定的限制。如表3-3所示。列车直向过岔时，可保持原有的列车速度。表3-3 列车过岔速度限制 （二）道岔的分类 常用的道岔类型有：单开道岔、对称道岔、三开道岔、菱形道岔、交分道岔和交叉渡a线等。 1单开道岔 如图3-20所示（a）为左开、（b）为右开），这种道岔保持主线为直线，侧线在主线的左侧或右侧岔出（面对道岔尖轨尖端而言）。侧线向右侧岔出的，称为右向单开道岔，简称“右开道岔”，相反为“左开道岔”。如图3-20和图3-21所示

28、。 2对称道岔 对称道岔是单开道岔的一种特殊形式，整个道岔对称于主线或辙叉角的中分线，列车通过无直向及侧向之分。如图3-22所示。 3三开道岔 对称三开道岔，主线为直线，在同一部位的两组转辙器将线路分成三条，两侧对称分支，有两对尖轨、三副辙叉。 特征：主线向左右两侧对称岔出两条线路，两辙叉角相等。 不对称三开道岔，主线为直线，在不同部位的两组转辙器将线路分成三条，两侧不对称分支，有两对尖轨、三副辙叉，后面两辙叉角大小可一样也可不一样。 特征：主线向左右两侧不对称岔出两条线路，两辙叉角一大一小。如图3-23所示。 4交分道岔 交分道岔表示两条轨道在同一平面上相互交叉，呈X形。 两条线路相交，中间

29、增添转辙器和连接曲线，列车能沿着任一条线转入另一条线。它既能起着交叉，又能起着连接作用。一组交分道岔能起着多组单开道岔的作用，同时还节约用地和节约调车时间。 交分道岔有单式、复式之分。复式交分道岔相当于两组对向铺设的单开道岔，实现不平行股道的交叉。如图3-24所示。 5交叉渡线道岔 交叉渡线道岔由四组类型和号数相同的单开道岔和一组菱形交叉设备，以及连接钢轨组成，用于平行股道之间的连接。普遍常用的是一种两道相互转换行走的道岔。如图3-25所示。 （三）对向道岔与顺向道岔 尖轨与基本轨密贴的程度如何，对行车安全影响很大。如列车迎着尖轨运行时，如果尖轨密贴程度差，即间隙超过一定限度（大于4mm），则

30、车辆的轮缘有可能撞着或从间隙中挤进尖轨尖端，而造成颠覆或脱轨的严重行车事故。因此，对尖轨和基本轨的密贴程度，有严格的标准，根据各城市轨道交通公司行车组织规定，装有转换锁闭器、电动转辙机或电空转辙机的道岔，当在转辙杆处的尖轨与基本轨之间插入厚4mm、宽20mm的铁板时，应不能锁闭和开放信号。 道岔本身并无顺向和对向之分，根据列车运行方向，当列车迎着道岔尖轨运行时，该道岔就叫对向道岔。反之，列车顺着道岔尖轨运行时，就叫顺向道岔，如图3-26所示。对向道岔和顺向道岔的不安全因素不一样，导致事故的后果也不同。 当列车迎着岔尖运行时，如果道岔位置扳错了，则列车就被接向另一条线路上去了。如果这条线路已停有

31、车辆，就会造成列车冲撞。另外，如果道岔位置虽然对，但其尖轨与基本轨不密贴（即状态不良），则车轮轮缘有可能将密贴的一根尖轨挤开，造成“四开”，从而引起列车颠覆事故；当列车顺着岔尖运行（即从辙叉方面开来），与上述情况就不同了，这时道岔位置如果不对，车轮轮缘可以从尖轨与基本轨挤进去（图3-27），并推动另一根尖轨靠近基本轨。发生这种情况，叫挤岔。挤岔时有可能使道岔和道岔转换器遭到损伤。但应当指出，同一组道岔，根据经由它的列车运行方向不同，有的是对向的，有的却又是顺向的。图3-27 挤岔发生的原因图 （四）单动道岔和双动道岔 当按压一个道岔动作按钮（电动道岔的操纵元件），仅能使一组道岔转换，则称该道岔

32、为单动道岔，如果能使两组道岔同时或顺序转换，则称为双动道岔。双动道岔有时也称联动道岔。联动道岔也有三动或四动的情况。为了简化操作手续，简化联锁关系，有时还为了保证行车安全和节省信号器材等因素，凡是能双动的道岔必须使之双动。“双动”即意味着两组道岔可作为一个控制对象来处理。 二、动力转辙机 动力转辙机是道岔控制系统中的执行机构，它的基本任务是转换道岔、锁闭道岔和反映道岔的位置状态。转辙机的传动机构是将电动机的高速旋转变换成动作杆的低速直线运动，再由动作杆带动尖轨转换。传动机构的另一作用是驱动尖轨的锁闭机构。如图3-28所示。图3-28 动力转辙机转换尖轨图 转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机

33、本身外，还包括外锁闭装置和各类杆件及安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。 道岔的转换和锁闭，直接关系到行车安全。道岔的操纵分为电动和手动两种方式。电动方式是指各类动力转辙机的转换和锁闭，在室内操纵台上，按动按钮去实现，易于集中操纵，实现自动化。手动是作业人员通过手摇把在现场直接操纵道岔的转换与锁闭，这种方式在转辙机故障的情况下使用。如图3-29所示。 （一）转辙机的作用 （1）转换道岔尖轨的位置，根据需要将道岔转换至定位或反位； （2）道岔转至所需位置而且尖轨密贴后，实现锁闭，以防止外力转换道岔； （3）正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，应给出相应的表示； （4）道岔被挤

34、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。如图3-30所示。 （二）转辙机的基本要求 （1）作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨做直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨恢复原位。 （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，应保证不致因车辆通过道岔时的振动而错误解锁。 （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。 （三）转辙机的分类 （1）按动作能源和传动方式，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机和电空转辙机。 电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动的方式。多数转

35、辙机都是电动转辙机，包括我国城市轨道交通大量使用的ZD6系列转辙机和S700K型电动转辙机。 电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传递的方式。ZY（J）系列转辙机即为电液转辙机。 电空转辙机由压缩空气作为动力，由电磁换向阀控制。ZK系列转辙机即为电空转辙机。 （2）按供电电源种类，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。 直流转辙机采用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6系列电动转辙机就是直流转辙机，由直流220V供电。ZY系列电液转辙机也是直流转辙机，亦由直流220V供电。电空转辙机则由24V直流电供电。直流电动机的缺点是，由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率较高。 交流转辙

36、机采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动机或单相异步电动机（现大多采用三相异步电动机）作为动力。S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均为交流转辙机。交流转辙机采用感应式交流电动机，不存在换向器和电刷，因此，故障率低，而且单芯电缆控制距离远。 （3）按动作速度，转辙机分为普通动作转辙机和快动转辙机。 大多数转辙机转换道岔时间在3.8s以上，属于普通动作转辙机。ZD7型电动转辙机和ZK系列电空转辙机转换道岔时间在0.8s以下，属于快动转辙机。 （4）按锁闭道岔的方式，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机。 内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭的方式。ZD6

37、系列等大多数转辙机均采用内锁闭方式。采用内锁闭方式，锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。 外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，即将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式。用于提速道岔的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均采用外锁闭方式。外锁闭方式锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。 （5）按是否可挤，转辙机可分为可挤型转辙机和不可挤型转辙机。 可挤型转辙机内设挤岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护了整机。 不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时，挤坏动作杆与整机连接机构，应整机更换。电动转辙机和电

38、动液压转辙机都有可挤型和不可挤型。 （四）转辙机的设置 一组道岔由一台转辙机牵引的称为单机牵引，由两台转辙机牵引的称为双机牵引，由两台以上转辙机牵引的称为多机牵引。 （五）道岔的锁闭方式 （1）机械锁闭。是当道岔转换到位后，利用转辙机的内锁闭或外锁闭装置自动实现，用于确保列车运行时尖轨与基本轨保持密贴。当设备故障时，需人工利用钩锁器等设备对道岔尖轨实施锁闭，以保证行车安全。 （2）电气锁闭。是利用继电器触点等断开转辙机电路进行锁闭，以确保列车占用或发出指令允许列车经过时，不会误操作导致道岔转换。 （六）ZD6系列电动转辙机 ZD6系列电动转辙机是轨道交通使用最广泛的系列电动转辙机。 （1）ZD

39、6-A型电动转辙机结构 ZD6系列电动转辙机是城市轨道交通广泛的电动转辙机，包括A、D、E、J等派生型号。ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式，如图3-31所示。 ZD6型电动转辙机的主要技术特征见表3.4。表3.4 ZD6型电动转辙机的主要技术特征 2ZD6-A电动转辙机结构 ZD6-A型电动转辙机主要由电动机、减速器、摩擦连接器、自动开闭器、主轴、动作杆、表示杆、遮断开关、（安全接点）、外壳等组成，如图3-32所示。图3-32 ZD6-A型电动转辙机结构 四、S700K型电动转辙机 来自德文“Simens-700-kugeigewinde”其含义为“西门子-具有700kgt（6860N）转换力

40、-带有滚珠丝杠”的电动转辙机。如图3-33所示。图3-33 S700K-C型电动转辙机实物图 S700K-C型电动转辙机还适用于专用铁路线上有特殊安全要求的闭塞和锁闭设备的操纵。 S700K-C型电动转辙机有以下功能： 转换道岔（道岔尖轨、可动心轨辙岔）及脱轨器； 尖轨在终端位置的保持力； 可动芯轨的机械保持力； 转换操纵和道岔在终端位置的电器指示。 当道岔被挤岔时保持器打开，并将道岔挤岔信息传递到控制室（可挤型）。 （1）S700K电动转辙机由于内部结构简单，其保养维修工作量很少，大多数保养工作在短时间内即可完成，而且工作可靠。S700K电动转辙机已在国内城市轨道交通的道岔上广泛使用。 （2

41、）分动外钩锁闭安装装置能可靠地锁闭道岔尖轨和基本轨，确保4mm不锁闭功能。在锁闭状态下能牢牢地把尖轨与基本轨锁闭在一起，即使连杆折断，外锁闭仍在起着锁闭作用。同时，外锁闭能隔离列车通过时对转换设备的振动和冲击，提高转换设备的使用寿命和可靠性。第三节 信号标志、移动信号、手信号、音响信号 一、信号标志 在线路的不同地点，设置信号标志。用来表示行车人员的意图、行车设备的状态及信号机、ATP车载设备显示的附加意义。可使城市轨道交通工作人员及司机明了线路状态，便于执行任务和联系工作，司机依据各种标志要求行车，达到安全的目的。 信号标志，设在列车运行方向右侧（警冲标除外）。 （1）限速信号标：设置于线路

42、上有需要限制列车运行速度的区段如图3-37所示。 （2）列车到站停车标：设置于各车站站台端部或相对应的隧道壁位置和存车线、折返线、信号机前，需列车对准的信号标。如图3-38所示。 （3）预告标：在接近车站300m、200m分别设置接近车站预告标。或者在折返线终端线路上告知列车司机距线路终端的距离标。如图3-39所示。 （4）站名标：在接近车站100m位置设站名标。如图3-40所示。 （5）车挡表示器：设置于列车在折返线终端处，或者在线路安全线尽头处，告之司机距线路终端距离的标。如图3-41所示。 （6）制动标、虚拟信号标：在虚拟信号机处设置，要求在ATP车载设备故障或无ATP保护的工程车没有取

43、得行车凭证或授权时禁止越过。如图3-42所示。 （7）一度停车标：设置于车辆段（车厂）与正线交界处，车辆段（车厂）内平交道口处，或进入其他线路前等位置。如图3-43所示。 （8）站界标：设置于双线区间列车运行方向右侧邻线进站信号机相对处。如图3-44所示。 （9）车站接车人员接车地点：车站接车人员应于站界标、或进站端墙处显示引导信号。列车司机必须确认引导信号正确方可进站。 （10）警冲标：设置于两会合线路线间距离为4m的中间。线间距离不足4m时，设在两线路中心线最大间距的起点处。如图3-45所示。在线路曲线部分所设道岔附近的警冲标与线路中心线间的距离，应按限界的加宽增加。 二、移动信号 移动信

44、号是根据需要临时设置的信号。 1停车信号 昼间红色方牌；夜间柱上红色灯光。如图3-46所示。 2减速信号 昼间黄色圆牌；夜间柱上黄色灯光。如图3-47所示。减速信号牌为黄底黑字，应标明列车限制速度。 3减速防护地段终端信号 昼间绿色圆牌；夜间柱上绿色灯光。如图3-48所示。三、手信号 1对列车显示的手信号 特殊情况下，列车运行时有关人员应遵守下列手信号的显示，如表3-5所示。表3-5 手信号的显示 2对调车显示的手信号 调车时显示的手信号。如表3-6所示。 3音响信号 （1）音响信号，长声为3s，短声为1s，间隔为3s。重复鸣示时，须间隔5s以上。 （2）电客车、车组、工程车、轨道车等列车的鸣

45、示方式。如表3-7所示。 4口笛鸣示方式 口笛鸣示方式如表3-8所示。 第四节 轨道电路 利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路是轨道电路。它将列车运行同信号联系起来，能自动、连续地检测线路的占用情况，也可用于控制信号装置或转辙装置，以保证行车安全。 轨道电路是信号系统的重要基础设备，它的性能直接影响行车安全和运输效率。 对于城市轨道交通来说，轨道电路不仅用来检测轨道是否被占用，还要传输ATP信息。所以除车辆段内可采用50Hz相敏轨道、25Hz相敏轨道等电路外，正线需要采用音频轨道电路。为了便于牵引电流流通，提高线路性能，方便维修，音频轨道电路是无绝缘的。音频轨道电路多采用数字调制方式。数字调制与模

46、拟信号调制相似，也是用较高频率的正弦信号作为载波，但调制信号是数字基带信号。采用高可靠性、多信息量的数字编码方式的音频轨道电路，也称为数字轨道电路。 虽然经过一百多年的发展，轨道电路比它的原始形式复杂了许多，但是在我国及世界大多数地区的轨道线路中，轨道电路的基本原理并没有改变，仍是检测列车位置的主要检测手段。 一、轨道电路概述 （一）轨道电路的组成 最简单的轨道电路的组成如图3-49所示。 （1）钢轨导体，传递电信息； （2）绝缘节划分各轨道区段，安装在相邻两个轨道电路衔接处（钢轨的绝缘的材料主要有钢板纸、玻璃布板、尼龙塑料板等）； （3）轨端接续线减少接触电阻，保持电信系息延续（有塞钉式、焊

47、接式两种）； （4）轨道继电器反应轨道的状态。 轨道电路的送电设备设在送电端，由轨道电源、变压器（用于轨道电路供电），变阻器（调节电流、电压的大小），熔断器（过电流保护器），限流电阻R（限流电阻的作用是保护电源不致因过负荷而损坏，同时保证列车占用轨道电路时，轨道继电器可靠落下）等组成（安装在室内变压器箱内）。 接收设备设在受电端，由中继变压器、变阻器、熔断器（安装在室内变压箱内）。电容器、防雷元件、交流二元继电器（安装在室内组合架上）。交流二元继电器，称为轨道继电器，由它来接收轨道电路的信号电流。如图3-50所示。 送、受电设备由引接线（接续线连接相邻钢轨、引接线连接钢轨与变压器箱或电缆盒）直

48、接接向钢轨或通过电缆过轨后由引接线接向钢轨。如图3-51所示。 （二）轨道电路的作用 轨道电路的第一个作用就是监督列车对轨道区段的占用，检测列车所占用的轨道区段。由轨道电路来检测该轨道区段是否空闲，为开放信号、建立进路、锁闭或解锁进路、构成闭塞提供依据；还利用轨道电路的占用，自动关闭信号，从而把信号显示与列车运行结合起来。 轨道电路的第二个作用是传递行车信息。例如：在自动闭塞区段，利用轨道电路中传递不同的频率来反映先行列车的位置，决定各个闭塞分区防护信号机的显示，为列车前行提供行车命令。又如，城市轨道交通的ATP子系统中，利用轨道电路中传送的行车信息，为列车运行自动控制系统直接提供控制列车运行

49、所需要的先行列车的位置、运行前方信号机状态和线路条件等有关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。所以轨道电路也作为传递行车信息的通道。 （三）轨道电路的基本原理 如图3-52所示。平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流从轨道电路电源正极钢轨轨道继电器另一股钢轨电源负极，轨道继电器中有电，使继电器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路。此状态称为轨道电路的调整状态。 如图3-53所示。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线圈电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限制电

50、流（限流器）上的压降随之也增大，送向两根钢轨间的电压降低。因而流经轨道电路继电器线圈的电流减小到继电器的落下值，使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，向后续列车发出停车信号，以保证列车在该轨道电路区段内运行的安全。此状态称为轨道电路的分路状态。 从以上分析可见，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。为此对轨道电路提出了几个要求： （1）当轨道电路无列车占用时，轨道继电器应可靠吸起，保持正常工作； （2）轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一根车轴进入轨道电路，轨道继电器的衔铁应可靠落下； （3）当轨道电路设备发生故障（如钢轨折断、绝缘破损等）时，轨道继电

51、器应立即失磁，使之关闭信号。 例如：当轨道电路的钢轨被折断，轨道电路受电端轨道继电器中无电流通过，反映钢轨断轨，如图3-54所示。此状态称为轨道电路的断轨状态。 （四）轨道电路的分类 1按动作电源分类 轨道电路可分为直流轨道电路和交流轨道电路。 轨道电路电源采用直流，称为直流轨道电路（已经淘汰）。采用交流供电的轨道电路，称为交流轨道电路。交流轨道电路的种类很多，频带用得很宽，大体可分为三段：低频300Hz以下；音频3003000Hz；高频1040kHz。 2按工作方式分类 轨道电路可分为开路式轨道电路和闭路式轨道电路。 闭路式轨道平时处于闭路状态，当有列车占用或断轨，断线等故障时，接收设备都能

52、及时反映出来，这样便符合信号设备在故障时能处于最大安全位置的基本原则。 一般不采用电源和接收设备共同装在轨道电路的同一端。轨道完整且无列车占用时，电路处于开路状态，接收设备无电，若采用电磁式轨道继电器，它将使衔铁落下闭合其后接点，从而反映轨道空闲状态（与闭路式相反）。当列车占用轨道线路时，通过轮轴将电路闭合，使得接收设备通电励磁，吸起衔铁， 闭合其前接点，反映线路占用状态。这种开路式轨道电路由于平时处于无电状态，故轨道发生断轨，或断线等故障时，不能及时反映；若再有列车占用轨道，由于轨道电路故障不能构成闭合电路使接收设备工作，也不能及时反映线路占用状态，容易造成行车危险，不能遵循信号设备的“故障

53、安全”原则。因此，一般不采用开路式轨道电路。 3按所传送的电流特性分类 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。 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制信息。目前在城市轨道交通中应用较广泛的是50Hz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闭塞分区的占用情况。 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、线路坡度码、闭塞分区长度码

54、、纠错码等。 4按分割方式分类 轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。 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，车辆段内轨道电路是有绝缘的。 钢轨绝缘在车辆运行的冲击力、剪切力作用下很容易破损，使轨道电路的故障率较高。绝缘节的安装，给无缝线路带来一定的麻烦，有时需锯轨，降低线路的轨道强度，增加线路维护的复杂性。城市轨道交通的牵引回流不希望有绝缘节，为使牵引回流能绕过绝缘节，必须安装扼流变压器。 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

55、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。 5按使用处所分类 按照使用地点不同，轨道电路可分为车辆段内轨道电路和区间轨道电路。 区间轨道电路用于正线，不仅要监督各闭塞分区是否空闲，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。 6按是否包含道岔分类 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路。 无岔区段轨道电路内钢轨没有分支，结构简单，用于停车线、检车线、尽头线调车信号机接近区段，以及两个差置调车信号机之间的线路。 道岔区段轨道电路结构比较复杂，包含了岔前线路、岔后直向位置线路和岔后侧向位置线路。根据道岔结构，不

56、仅有关钢轨、杆件要增加绝缘，还要增加道岔跳线和连接线，当分支超过一定长度时，还必须设置多个受电端。 7按轨道电路利用钢轨作为牵引电流的回线的方式分类 轨道电路分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路，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。如图3-58所示。 单轨条轨道电路如图3-59和图3-60所示，利用线路中的一根轨条作牵引电流的回线，牵引电流在轨道绝缘处，用铜索连接线引向相邻轨道电路的牵引轨道上。在这种轨道电路中，牵引电流流过轨条所产生的电位差，是信号电路的外界上，有四根以上牵引轨条并联时，轨道电路长度可达800m。显然这种方式在区间上是不适用的。干

57、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。 为了保护轨道电路设备不受牵引电流破坏。并且保证信号接收设备不会由于牵引电流扰而发生错误动作，除了两端增设防护设备外，单轨条轨道电路的长度要受一定限制。为减少对牵引电流的阻抗，可将站内相邻到发线的牵引轨条用钢索连接线并联起来。这样，由于联轨条阻抗的降低，对信号电路的干扰也减弱。因此，轨道电路长度可适当增长。一般单轨线区段的车站上有三根以上牵引轨条并联时，轨道电路长度可达650m，在双线区段的车站上，有四根以上牵引轨条并联时，轨道电路长度可达800m。显然这种方式在区间上是不适用的。 双轨条轨道电路如图3-61和图3-62所示。牵引电

58、流是沿着两根轨条流通的，在轨道绝缘处为了导通牵引电流装设了扼流变压器。信号设备是通过扼流变压器接向轨道。 扼流线圈对牵引电流的阻抗很小，而对信号电流的阻抗较大，沿着两根轨条流过的牵引电流在轨道绝缘处通过变压器的上部和下部线圈，再经过变压器的中心线流向第二变压器的上部和下部线圈，然后又重新流入相邻轨道电路的两根轨条中去。因为两根轨条中的牵引电流相等，变压器的上部和下部线圈的匝数也相同，因此牵引电流在变压器上、下两部分产生的磁通量相等而方向相反，于是牵引电流在扼流变压器铁芯中所产生的总磁通量等于零。所以对次级线圈的信号设备没有影响，但是，当两根轨条中流过的牵引电流不平衡时，扼流变压器铁芯中总磁通量

59、不为零，因此在次级线圈中产生牵引电流的干扰、影响轨道电路的正常工作，需要增设防护设备。 双轨条轨道电路的两根牵引轨条是并联的，因此对牵引电流的阻抗比较低。牵引电流对轨道电路设备的影响是由不平衡电流引起的。和单轨条轨道电路比较起来，这种影响小得多，这是双轨条轨道电路的优点。它的不足之处是，设备复杂，建设成本高，轨道电路消耗功率大。 8按频率方式分类 按频率方式分类可分为25Hz、50Hz、75Hz、移频等轨道电路。 （五）道岔区段轨道电路 1道岔绝缘和跳线的安装 1）道岔绝缘和跳线 线路上所使用的道岔设备，就结构上来讲有简单的也有比较复杂的。要在道岔上装设轨道电路，既要防止轨道电路被辙叉等金属导

60、体短路，同时又应要求轨道电路能够通过轨条而构成回路。为了防止短路，在轨距杆、连接杆、尖端杆、密贴调整杆以及通长垫板等连接两根轨条的导电设备上，都必须加装绝缘，此外还要加装一些道岔绝缘，以防止辙叉将轨道电路短路。为了保证轨道电路的电流畅通，在道岔区段，除了轨端接续线和引接线外，还需要装设道岔连接线（短线）和跳线（跨于股道间的长线），其作用如表3-9所示。道岔轨道电路的组成如图3-63所示。 2）道岔绝缘的直股切割和弯股切割 道岔绝缘可以装在直股上，也可以装在弯股上。但如果正线装有列车ATC信息传输，由于ATC信息传输的关系，道岔绝缘必须放置在弯股上；对于车辆段内，若把道岔绝缘放置在弯股上，则可以