轨道电路的认知与维护课件

轨道电路的认知与维护2知识点七

站内常用轨道电路一、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50

Hz交流电源，以JZXC-480型继电器为轨道继电器，故又称JZXC-480型交流轨道电路。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。工频交流连续式轨道电路因结构筒单，是目前我国铁路站内轨道电路运用最为广泛的制式。但该轨道电路存在诸多缺点，例如，道砟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代替。（一）工频交流轨道电路的组成工频交流轨道电路的构成如图2.8所示。它由送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、钢轨接续线以及钢轨组成。图2.8工频交流连续式轨道电路（二）工额交流轨道电路的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至受电端，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为10.5～16

V，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。较长和道床电阻较低的轨道电路，应参照调整表调整其轨道变压器输出电压。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2.7

V，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。二、道岔区段轨道电路道岔区段轨道电路与无岔区段轨道电路不同之处在于钢轨线路被分开产生分支，为此需增加道岔绝缘和道岔跳线，还有一送多受的问题。（一）道岔绝缘和道岔跳线道岔绝缘和道岔跳线的配置。

图2.9单开道岔的跳线、绝缘配置图2.10交叉渡线的跳线、绝缘配置图2.11复式交分道岔的跳线、绝缘配置1．道岔绝缘道岔区段除各种杆件、转辙机安装装置等要加装绝缘外，还更加装切割绝缘，称为道岔绝缘，以防止辙叉将轨道电路短路。道岔绝缘视需要可设在道岔直股钢轨上，也可设在道岔侧股钢轨上。2．道岔跳线为了保证信号电流的畅通，道岔区段除轨端接续线外，还需装设道岔跳线。如图2.12所示，道岔跳线由塞钉和镀锌低碳钢绞线组成，两端焊在圆锥形塞钉中。（二）道岔区段轨道电路的连接方式道岔区段轨道电路的连接方式有串联式和并联式两种。下图所示为串联式道岔区段轨道电路，这种轨道电路的电流要流经整个区段的所有钢轨，可以检查所有跳线和钢轨的完整，因此比较安全；但结构较复杂，增加了一组道岔绝缘，在直股和弯股两根钢轨间加装两根用电线构成的连接线，或用长跳线，给施工和维修带来不便，所以它在我国未被广泛采用。（二）道岔区段轨道电路的连接方式下图所示为并联式道岔区段轨道电路，这种轨道电路比较简单，直股或弯股有车占用时轨道继电器因分路均能落下。但因侧线只检查了电压，而没有检查电流，当跳线或连接线折断、列车进入弯股时，因弯股并没有设置继电器，GJ仍在吸起状态，另外当弯股钢轨折断或列车占用时轨道继电器也不落下，所以这种轨道电路不符合“故障-安全”的要求，因此，提出了一送多受轨道电路，使各分支线路都得到检查。（三）一送多受轨道电路一送多受轨道电路设有一个送电端，在每个分支轨道电路的另一端各设一个受电端。各分支受电端轨道继电器的前接点串联在主轨道继电器电路中。当任一分支分路时，分支轨道继电器落下，主轨道继电器也落下，将主轨道继电器接点用在联锁电路中。图2.15（a）、（b）所示分别为一送两受和一送三受轨道电路。一送两受轨道电路，当分支轨道电路有车占用或跳线折断时，DGJ1落下，DGJ也落下，就可监督轨道电路的状态。一送三受轨道电路，当DGJ1或DGJ2落下时，都会使得DGJ落下，以实现对整个轨道电路空闲与否的检查。电气化铁路采用的轨道电路制式（一）电气化牵引区段对轨道电路的特殊要求（1）必须采用非工频制式的轨道电路。（2）必须采用双轨条式轨道电路。（3）交叉渡线上两根直股都通过牵引电流时应增加绝缘节。（4）钢轨接续线截面加大。（5）道岔跳线和钢轨引接线截面加大，引接线要等阻。图2.16交叉渡线的绝缘设置（二）我国电气化铁路采用的轨道电路制式我国电气化铁路采用的轨道电路制式有：75Hz交流计数电码轨道电路、25Hz交流计数电码轨道电路、移频轨道电路、25Hz相敏轨道电路、不对称脉冲轨道电路。这些制式中除了选用50Hz以外的信号电流频率，均采用了相应的技术措施来防止干扰，以保证轨道电路的可靠工作。1．75Hz或25Hz交流计数电码轨道电路交流计数电码轨道电路中传输的是不同脉冲和间隔的计数电码，非电化区段采用50Hz电源供电，电化区段采用75Hz或25Hz电源供电。采用“频率—电路”两级防护措施，信号频率选为75Hz或25Hz，具有频率防护能力，将脉动工作定为正常状态，对连续干扰具有防护功能。早期采用75Hz交流计数电码轨道电路，早先为集中供电方式，由集中设置的电动发电机组，将50Hz交流电变换为75Hz交流电，通过专用高压线路送至沿线各站，后改为分散供电方式，在各站设晶闸管变频器，就地变频。75Hz交流计数电码轨道电路对脉动电流干扰及冲击电流干扰的防护能力较弱，故发展25Hz交流计数电码轨道电路。25Hz交流计数电码轨道电路利用铁磁分频器将50Hz电源变频为25Hz电源，工作稳定，在抗干扰性能和传输特性方面比75Hz交流计数电码轨道电路优越得多。2．移频轨道电路站内用的移频轨道电路亦采用频率调制方式。相邻区段采用300Hz、400Hz、500Hz的不同载频，以对绝缘破损具有可靠的防护性能。站内移频轨道电路仅需要监督轨道电路区段的空闲与占用，故只需要一种低频信息即可，调制频率为8Hz，频偏为±18Hz。3．25Hz相敏轨道电路25Hz相敏轨道电路发送端采用铁磁变频器，将50Hz交流电变频为25Hz交流电，对轨道电路有良好的传输特性。其采用集中调相方式，供使用的局部电源电压恒超前于轨道电源电压90°，不需对每段轨道电路进行个别调相。接收端采用二元二位轨道继电器，局部线圈和轨道线圈分别由独立的局部和轨道分频器供电，具有可靠的频率选择性和相位选择性，因而抗干扰能力强，有可靠的绝缘破损防护。4．不对称脉冲轨道电路不对称脉冲轨道电路中传输的是每分钟182次、正负脉冲幅值比例为（4～8）：1的不对称脉冲。不对称脉冲由发码器中的晶闸管通过电子电路来控制工频交流电的导通角而形成。在以上电气化区段轨道电路中，应用最广泛的是25Hz相敏轨道电路。（三）25

Hz相敏轨道电路

在电气化牵引区段，为保证牵引电流顺利流过绝缘节，在轨道电路发送端、接收端设置扼流变压器，轨道电路设备通过扼流变压器接向轨道，并传递信号信息，如图2.17所示。图2.17扼流变压器示意图1．25Hz相敏轨道电路的组成及原理

25

Hz相敏轨道电路采用交流25

Hz电源连续供电，其受电端采用二元二位轨道继电器。从电网送入50Hz电源，经专设的25Hz分频器分频作为轨道电路的专用电源。由于二元二位轨道继电器具有可靠的频率选择性，故该轨道电路不仅可用于交流电气化区段，而且可用于非电气化区段。25Hz相敏轨道电路的组成如图2.19所示。25Hz相敏轨道电路的原理示意图如图2.20所示。列车占用时，轨道电源被分路，GJ落下；若频率、相位不符合要求时，GJ也落下。这样，25Hz相敏轨道电路就具有相位鉴别能力，即相敏特性，抗干扰性能较高。25Hz相敏轨道电路只能用以检测轨道电路区段是否空闲，不能传输其他信息。因电源频率较低，传输损耗较低，故传输距离长。防护盒HF为HF2-25型，由电感、电容串联而成，线圈电感为0.845H，电容为12μF。它并接在轨道继电器的轨道线圈上，对50Hz呈串联谐振，相当于15

Ω电阻，以抑制干扰电流。2．25Hz相敏轨道电路的特点及存在的问题（1）25Hz相敏轨道电路的特点经过实践考验，该制式轨道电路具有以下特点。①采用连续式供电，使之变速度快，便于电码化时迅速发送机车信号信息，并且工作稳定，维修周期长。②轨道电路采用25Hz频率后，与其他工频连续式轨道电路比较，在相同的条件下，受道床电阻变化的影响较小，因而改善了传输特性。③有频率稳定的特性，其频率恒等于工频的一半。④采用集中调相方式。⑤25Hz分频器具有不可逆性。⑥“田”字形分频器的两个线圈呈90°位置放置，输入线圈的交流电产生的磁通不与谐振线圈完全相交，因此原则上排除了在输入线圈间有局部短路时输入线圈50Hz电流向分频器输出电路的变换，大大降低了输出25Hz回路中的50Hz成分（在1%～2.5%之间变化）。⑦提高了轨道电路工作的稳定性。⑧可对整个轨道电路的技术性能和指标用一般的原理和数学方法进行理论分析或计算，从而较方便地找出其工作的最不利条件和极限指标，更便于通过试验手段对理论计算加以验证。（2）原25Hz相敏轨道电路存在的问题①冲击干扰引起轨道继电器错误动作。②绝缘破损防护失效造成轨道电路失去分路检查。③原设计、施工标准和器材生产中存在的不足如下所述。

JRJC-66/345型二元二位继电器设计不合理，危及行车安全。

受电端不设扼流变压器影响轨道电路的工作。受电端不设扼流变压器时，牵引电流对轨道继电器的干扰要比设扼流变压器时大得多。

设置空扼流引起电码化工作不稳定。

电源屏配置不合理造成浪费。

不平衡引起的问题。牵引电流不平衡致使牵引电流侵入轨道电路设备的干扰量增大，严重时极易误动轨道继电器。

此外，还存在着不能适应提速、重载运输、股道有效长度延长的要求等不足。3．97型25Hz相敏轨道电路的改进（1）提高绝缘破损防护性能（2）取消不设扼流变压器的送、受电端的单扼流轨道电路（3）改变扼流变压器的连接方式（4）优化电源屏的配置（5）改进二元二位继电器（6）增加扼流变压器的类型（7）改善移频电码化发送条件使固定送电端供电变压器的变比和受电端匹配变压器的变比相同。（8）权限长度延长

提高送电端输入阻抗，将送电端限流电阻由原2.2Ω增加到4.4Ω；将受电端匹配变压器的变比由17降为15。

改进分频器的设计，将25Hz分频器的25Hz输出电压的允许波动范围，由原来的±5%减少到±3%。通过以上措施，最终能将极限长度由原1

200m提高到1

500m。（9）提高了系统的抗干扰能力4．97型25Hz相敏轨道电路的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18V，即高于轨道继电器工作值（15V）的20%，以保证继电器可靠吸起。用0.06

标准分路电阻线在轨道电路送、受电端轨面任一处分路时，轨道继电器端电压（分路残压）应不大于7.4V，而轨道继电器的释放值是8.6V，留有一定余量，以保证前接点可靠断开。（四）50

Hz相敏轨道电路用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有50Hz相敏轨道电路（有继电式和微电子式，其中不注明时即指继电式）、PF轨道电路，只有监督列车占用的功能，不能传输其他信息。下面以50

Hz相敏轨道电路为例介绍城市轨道交通轨道电路，其结构图如图2.23所示。1．50HZ轨道电路的组成（1）送电端送电端一般安装在室外变压器箱内，包括BG5-D型轨道变压器、R-2.2/220型变阻器、熔断器，轨道电源从室内通过电缆送至送电端。（2）受电端受电端包括安装在室外变压器箱内的BZ-D型中继变压器、R-2.2/220型变阻器、熔断器以及安装在室内组合架上的电容器、防雷元件、交流二元继电器。受电端中，电容器C用于隔离直流，不使牵引电流进入轨道继电器的轨道线圈，并能够减少轨道电路的传输衰耗和相移；电容器CA起补偿作用，以提高轨道继电器局部线圈的功率因数，降低输入电流；防雷元件Z是对接的硒片，称为浪涌抑制。（3）绝缘钢轨绝缘设置于轨道电路分界处，用于隔离相邻的轨道电路。（4）接续线和引接线接续线用于连接相邻钢轨，引接线用于将变压器箱或电缆盒接向钢轨。（5）回流线回流线连接相邻的不同侧钢轨，为牵引回流提供越过钢轨绝缘节的通路。2．工作原理电源屏分别提供50

Hz轨道电源和局部电源。送电端轨道电源GJZ220、GJF220经轨道变压器降压后送至钢轨。在受电端，钢轨电压经中继变压器升压后送至轨道继电器的轨道线圈3-4端子。当轨道继电器RGJ的轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时，轨道电路处于调整状态，RGJ吸起，表示轨道区段空闲。列车占用使轨道区段处于分路状态时，RGJ落下。当轨道电源和局部电源频率、相位不符合要求时，RGJ落下。交流二元继电器的特性使50

Hz相敏轨道电路具有相位鉴别能力，即相敏特性，因此其抗干扰性能高。知识点五

区间移频轨道电路移频轨道电路包括国产4信息、8信息、18信息移频轨道电路和引进的UM71无绝缘移频轨道电路，以及国产化的WG-21A型和ZPW-2000A型、ZPW-2000R型无绝缘移频轨道电路。今后将大力发展的是ZPW-2000A型无绝缘移频轨道电路。一、国产移频轨道电路移频轨道电路是移频自动闭塞的基础，又可以监督该闭塞分区的空闲。它采用频率调制的方式，把低频调制信号搬移到较高频率上，以形成振幅不变、频率随低频信号的幅度做周期性变化的移频信号。移频信号波形如图2.24所示。早期的8信息或18信息国产移频轨道电路的载频有4个，分别为550Hz、650Hz、750Hz、850Hz，其中550Hz、750Hz用于下行线，650Hz、850Hz用于上行线，偏频为±50Hz，低频频率有8或18个。下面依次介绍8信息和18信息国产移频轨道电路。

图2.24移频信号波形图（一）ZP-89型8信息移频轨道电路8信息移频轨道电路如图2.25所示。8信息移频轨道电路原有8种低频，分别为8Hz、9.5Hz、11Hz、15Hz、13.5Hz、16.5Hz、20Hz、26Hz，后根据需要增加了21.5Hz、24.5Hz以及30Hz、17.5Hz4种低频信号，变为12种信息移频轨道电路。接收设备包括室内的接收盘、衰耗隔离盘、室内防雷单元、电缆模拟网络，通过电缆与受电端相连。其中接收盘为双机并用的工作方式。电缆模拟网络由电阻、电容和电感组成，模拟9.5km电缆的电气系数，共有5个单元，可根据现场实际需要进行调整。室外的送电端和受电端采用同样的设备，均安装在轨道变压器箱内，包括轨道防雷单元、50

Hz抑制器和移频轨道变压器等设备。（二）ZP·Y1-18型和ZP·Y2-18型18信息有绝缘移频轨道电路18信息有绝缘移频轨道电路与8信息移频轨道电路大体相同，不同的只是接收、发送设备采用的是单片微机和数字信号处理技术。低频有18个，分别为7Hz、8Hz、8.5Hz、9Hz、9.5Hz、11Hz、12.5Hz、13.5Hz、15Hz、16.5Hz、17.5Hz、18.5Hz、20Hz、21.5Hz、22.5Hz、23.5Hz、24.5Hz、26Hz。另外，冗余方式也不同，18信息移频轨道电路的接收端及发送端设备均采用“N+1”冗余方式。二、无绝缘轨道电路的产生随着我国经济的发展，铁路货物运输量不断增加，铁路运行速度也在不断提高；国民乘坐铁路外出长途旅行的情况也越来越多，对铁路旅行的舒适度也提出了更高的要求。列车运行速度的提高，必然会加大对钢轨绝缘节的冲击强度，这会带来两个问题：一是造成钢轨绝缘的过早破损；二是降低了旅客乘坐列车的舒适度。另一方面，为了更好地保障列车高速运行的安全，列车运行需要更多的行车信息，包括速度信息、线路信息等，这就对轨道电路提出了更高的要求。传统的机械绝缘节的轨道电路传递的信息非常有限，于是就产生了无绝缘轨道电路。需要特别说明的是，无绝缘轨道电路并不是不需要绝缘节，而是采用新技术、新设备来取代传统的容易破损的机械绝缘节，实现相邻轨道电路之间的电信号的相互隔离。由于无绝缘轨道电路不需要机械绝缘节，构成轨道电路的钢轨可以被直接焊接在一起，于是就出现了区间无缝线路。无缝线路带来的好处有如下几个。（1）没有了机械绝缘节，大大降低了轨道电路的故障，从而也大大地降低了列车的晚点事故。（2）没有了列车车轮对绝缘节的冲击，可以让列车的速度提高得更快，同时又大大地提高了列车乘坐的舒适度。（3）由于不需要切割钢轨，在电气化区段还可不采用扼流变压器，降低电气化区段轨道电路的不平衡系数。轨道电路无绝缘化方式大体可以分为以下两大