轨道电路基础知识

第三章轨道电路第一节轨道电路概述第二节工频交流连续式轨道电路第三节25HZ相敏轨道电路第四节移频轨道电路第五节驼峰轨道电路第六节轨道电路的基本工作状态和基本参数第七节轨道电路的调整第一节轨道电路概述一、轨道电路的基本原理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（或电器绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。最简单的轨道电路如下图所示。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。E轨道电源限流器（RX）引接线受电端轨道继电器GJ钢轨绝缘送电端钢轨线路轨端接续线二、轨道电路的作用轨道电路的第一个作用，是监督列车的作用。轨道电路的第二个作用，是传递行车信息。三、轨道电路的分类（1）按工作电源分：直流和交流。直流：驼峰JWXC-2.3型直流闭路式轨道电路交流：JZXC-480型交流轨道电路、25Hz相敏轨道电路等。（2）按工作方式分：开路式和闭路式。（3）按分割方式分：有绝缘和无绝缘。有绝缘：站内轨道电路，四信息、八信息移频轨道电路等。无绝缘：UM71移频轨道电路、ZPW-2000A移频轨道电路等。（4）按使用处所分：区间和站内。区间：移频轨道电路站内：JZXC-480型交流轨道电路、25Hz相敏轨道电路等。（5）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。四、技术要求（1）满足“故障－安全”原则。（2）在最不利条件下，受电端的接收设备在调整状态时应可靠工作，分路状态时应可靠不工作。其入口电流应满足机车信号要求。（3）在最不利条件下，用标准分路线在轨道电路内任何一处轨面可靠分路时，均能使接收设备可靠不工作。（4）各种制式的轨道电路，在规定的技术性能范围内均应实现一次调整。①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。②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。③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。④对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。五、轨道电路的应用轨道电路主要用于区间和站内。区间的轨道电路通常是与自动闭塞制式相一致的轨道电路，按照自动闭塞通过信号机的设置划分闭塞分区，每个闭塞分区就有其轨道电路。在半自动闭塞区段，区间一般不设轨道电路，只有在进站信号机的外方设有接近区段的轨道电路，以通知列车的接近以及构成接近锁闭。在半自动闭塞区段，为了监督区间是否空闲，也装设长轨道电路。位于区间的道口，其接近区段必须装设轨道电路。站内轨道电路应用更为广泛。对于电器集中联锁来说，列车进路和调车进路都必须安装轨道电路。六、站内轨道电路的划分和命名1、站内轨道电路的划分：轨道电路之间采用钢轨绝缘把两个轨道电路隔离成互不干扰的独立的电路单元。每个轨道电路单元称为轨道电路区段。轨道电路要划分为许多区段，以保证轨道电路可靠工作，排列平行进路的需要和便于车站作业。2、轨道电路划分的原则是：信号机的内外方应划分为不同的区段。凡是能平行运行的进路，应用钢轨绝缘将它们隔开，形成不同的轨道电路区段。在一个轨道电路区段内，单动道岔最多不超过3组，复式交分道岔不得超过2组。否则，道岔组数过多，轨道电路难以调整。有时为了提高咽喉使用效率，把轨道电路区段适当划短，使道岔能及时解锁，立即排列别的进路。3、轨道电路区段的命名：（1）道岔区段轨道电路是根据道岔编号来命名。轨道电路区段中只包含一组道岔的，用其所包含的道岔编号来命名，如1DG、3DG。包含两组道岔编号连缀来命名，如7-9DG、13-19DG。若包含三组道岔，则以两端的道岔编号连缀来命名，如11-27DG，包含了11、23、27号三组道岔。

（2）无岔区段命名对于股道，以股道号命名，如ⅠG、ⅡG。进站信号机内方及双线单方向运行的发车口的无岔区段，根据所衔接的股道编号加A（下行咽喉）及B（上行咽喉）来表示。如：ⅠAG差置调车信号机之间的无岔区段，以两端相邻的道岔编号写成分数形式来表示。如附图1中D5、D15间的1/19WG，D4、D6间的2/20WG。牵出线、机待线、机车出入库线、专用线等调车信号机外方的接近区段，用调车信号机编号后加G来表示，如图3-4中的D5G。第二节工频交流连续式轨道电路工频交流连续式轨道电路采用工频50HZ交流电源，以JZXC-480型继电器为轨道继电器，故又称JZXC-480型轨道电路。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，而轨道继电器是整流继电器。与交流轨道电路相比，无需调整相位角。工频交流连续式轨道电器因结构简单，是目前我国铁路站内轨道电路运用最为广泛的制式。但是该轨道电路存在许多缺点，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。所以，必须逐渐用相敏轨道电路等制式所代替。一、工频交流轨道电路的组成JZXC-480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，由受电端1：20的BZ4升压变压器升压后送到室内JZXC-480型继电器。JZXC-480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。二、工频交流轨道电路工作原理当轨道电路完整，且无车占用时，交流电源由送电端经钢轨传输到受电端，轨道继电器吸起，表示本轨道电路空闲。此时轨道继电器的交流端电压应在10．5-16V之间，即高于轨道继电器工作值9．2V的15%，有此安全系数，以保证轨道继电器可靠励磁。当车占用轨道电路时，轨道电路被车辆轮对分路，使轨道继电器端电压低于其工作值，轨道继电器落下，表示本轨道电路被占用。分路时，轨道继电器的交流残压值不得大于2．7V，即轨道继电器释放值4．6V的60%，以低于释放值40%的安全系数保证轨道继电器可靠释放。三、工频交流轨道电路各部件及其作用1、轨道变压器：用于轨道电路供电，可通过改变变压器Ⅱ次侧的端子连接，获得不同的输出电压。2、中继变压器：用于轨道电路受电端，BZ4与JZXC-480型轨道继电器配合使用，可使钢轨阻抗与轨道变压器相匹配。3、变阻器：当轨道电路被车辆轮对分路后，用于承载送电端电流，保护设备不损坏。4、钢轨绝缘：安装在轨道电路分界处，以保证相邻轨道电路间的可靠的电气绝缘，使它们互不影响。5、钢轨引接线：用于轨道电路送受端变压器箱或电缆盒与钢轨的连接。6、钢轨接续线：用于连接两钢轨轨端，降低接触电阻。四、轨道电路的极性交叉1．极性交叉有钢轨绝缘的轨道电路，为了实现对钢轨绝缘破损的防护，要保持绝缘节两侧的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。如下图极性相反相位相反2．极性交叉的作用轨道电路如果不按“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（见下图），占用区段虽然处于分路状态，但受端的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。对于区间移频轨道电路，采用频率防护的方法，即相邻区段采用不同的频率。五、钢轨绝缘的设置１．道岔区段警冲标内方的钢轨绝缘在道岔区段，设于警冲标内方的钢轨绝缘，除双动道岔渡线上的绝缘外，其他安装位置距警冲标不得小于3.5m处。如左图所示。当不得已必须装于警冲标内方小于3.5m处，则构成了“侵限绝缘”，在联锁中要充分考虑“侵限绝缘”的防护问题。侵限绝缘２．两钢轨绝缘应设于同一坐标处当两钢轨绝缘不能设于同一坐标时，其错开的距离（死区段）应不大于2.5m。３．两相邻死区段间隔规定轨道电路两相邻死区段或死区段与相邻轨道电路的间隔，一般不小于18m；当死区段长度小于2.1m时，其与相邻死区段间的间距或与相邻轨道电路的间隔允许15~18m。这是考虑死区段间隔或与相邻轨道电路的间隔，必须大于车辆两轴间的最大距离。４．信号机处的钢轨绝缘设于信号机处的钢轨绝缘，应与信号机坐标相同。进站、接车进路信号机（以及自动闭塞区间并置的通过信号机）处的钢轨绝缘可设在信号机前方1m或后方1m的范围内。调车信号机处，钢轨绝缘可设在信号机前方或后方各1m的范围内。第三节25HZ相敏轨道电路一、25HZ相敏轨道电路概述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，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）。二、25Hz相敏轨道电路设备构成送电端扼流变压器(BE25)、送电端电源变压器(BG25)、送电端限流电阻(RX)、熔断器(RD1、RD2)、受端扼流变压器、受电端中继变压器(BG25)、RD3熔断器、防雷补偿器(FB)、防护盒(HF)、轨道继电器（GJR）、25HZ电源屏。

25HZ相敏轨道电路原理图三、25HZ轨道电路原理由25HZ电源屏分别供出25HZ轨道电源和局部电源。轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，经送电端变压器、送电端限流电阻、送电端扼流变压器、钢轨线路、受电端扼流变压器、受电端中继变压器、电缆线路送回室内，经过室内防雷硒堆、防护合给二元二位继电器的轨道线圈供电。局部线圈的25HZ电源由室内供出，当轨道线圈和局部线圈所得电流满足规定的相位和频率要求时，二元二位继电器吸起，轨道电路处于工作壮态。

四、各主要部件作用1、二元二位继电器作用：反映轨道区段的占用和出清。原理：它是一种交流感应式继电器。当该继电器通过规定的交流频率电流，局部线圈电压超前轨道线圈90o时吸起。该继电器具有可靠的频率和相位选择性，对轨端绝缘破损和外界牵引电流及其它频率干扰能可靠的防护。3412二元二位继电器轨道线圈局部线圈2、防护盒作用：减少25HZ信号在传输中的衰耗和相移；减少50HZ干扰电压。原理：L/C串联谐振电路，谐振频率50HZ。当轨道线圈加50HZ的电压时，L、C电路串联谐振，相当于15Ω电阻，起着减少轨道线圈干扰电压的作用，对25HZ信号电流，L、C电路相当于一个16uf的电容，由于电容的特性，L、C电路减少了轨道电路传输衰耗和相移的作用。LC3、扼流变压器作用：构通牵引电流，同时配合送电端供电变压器，受电端匹配变压器和二元二位继电器等设备，构成25HZ相敏轨道电路系统。原理：变比1：3。当两根钢轨的牵引电流分别由牵引线圈两端流入，由中接点流出时。因为上下两线圈匝数相同，而线圈中电流方向相反，则信号线圈中不产生50HZ感应电流。对25HZ信号电流来说，从一个方向流经牵引线圈，与信号线圈共同形成变压器。4、送端限流电阻作用：防止车辆在送端轨面上分路时，分路电流过大烧毁轨道变压器；提高分路灵敏度。

阻值使用规定：1、道岔区段送端有扼流时为4.4Ω，不带扼流时为1.6Ω2、无岔区段送端有扼流时为4.4Ω，不带扼流时为0.9Ω5、10A熔断器作用：50Hz干扰电流过大时，防止损坏信号器材。

6、变压器送受电端使用同一类型，用于送端时作为供电变压器，根据轨道电路的类型、长度、调整电压。用于终端时作为中继变压器，为使轨道继电器高阻抗与轨道的低阻抗相匹配，变比固定。

五、电气特性调整状态时，轨道继电器轨道线圈上的有效电压应不小于15V。用0.06欧姆标准分路电阻线在轨道电路送、受电端任一处轨面分路时，轨道继电器端电压应不大于7.4V。六、25HZ轨道电路种类按轨道电路送电端、受电端是否设有扼流变压器可分为两种情况：送电端、受电端均设扼流变压器和送电端、受电端均不设扼流变压器第四节移频轨道电路一、移频轨道电路移频轨道电路是移频自动闭塞的基础，又用作监督该闭塞分区的空闲。它选用频率作为控制信息，采用频率调制的方式，把低频调制信号FC搬移到较高频率上，以形成振幅不变，频率随低频信号的幅度作周期性变化的调频信号。将此信号用钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。其移频信号波形如下图。从图中可以看出，调频信号的变化规律，是以载频信号f0为中心，作上、下边频偏移。当低频调制信号输出低电位时，载频向下偏移Δf(称为频偏)，为f1=f0-Δf，叫低端载频或下边频；当低频调制信号输出高电位时，载频向上偏移，为f2=f0+Δf，叫高端载频或上边频。可见，调频信号是受低频信号的调制而作上、下边频的交替变化，两者在单位时间内变化的次数与低频调制信号的频率相同。uuuuwtwtwtwt低频信号整形后的低频信号载频信号移频信号移频信号波形图BA：调谐单元SVA：空心线圈TAD：匹配变压器FS：发送器JS：接收器二、UM71轨道电路1、设备组成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。2、技术指标载频：下行1700、2300；上行2000、2600频偏：±11Hz低频：从10.3Hz至29Hz每隔1.1Hz呈等差数列共18个。

3、主要缺点调谐区内不能实现断轨检查。4、UM71轨道电路原理UM71轨道电路是通用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TVM-300系统，供机车信号、速度监控使用。5、电气绝缘节（1）定义BA1、BA2、SVA及26m长的钢轨构成电气调谐区，又称电气绝缘节，实现相邻轨道电路的隔离。（2）工作原理调谐区对于本区段载频呈现很高的阻抗（极阻抗），利于本区段信号的传输和接收；对于相邻区段载频信号呈现很低的阻抗（零阻抗），可靠地短路相邻区段信号，防止越区传输。

三、ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路吸收UM71基础上的国产化产品，比UM71性能更优越，主要是实现了全程断轨检查。1、组成发送器ZPW·F接收器ZPW·J衰耗盘ZPW·PS1电缆模拟网络盘PW·PML1匹配变压器ZPW·BP1调谐单元ZW·T1空心线圈ZW·XK1机械绝缘空心线圈W·XKJ网络接口柜ZPW·GL-2000A电缆模拟网络组匣ZPW·XML补偿电容CBG1/CBG2无绝缘移频自动闭塞机柜ZPW·G-2000A空芯线圈防雷单元ZPW·ULG钢轨引接线（1）发送器用于产生高精度、高稳定、一定功率的移频信号。系统采用发送N+1冗余方式。故障时，通过FBJ接点转至“＋1”FS。载频频率下行：1700-11701.4Hz上行：2000－12001.4Hz1700-21698.7Hz2000－21998.7Hz2300-12301.4Hz2600－12