第三章 軌道電路

1、城市軌道交通信號與通信系統(tǒng) - 軌道電路軌道電路內(nèi)容提要 1.掌握軌道電路的工作原理 2.了解軌道電路的主要參數(shù) 3.熟悉軌道電路的分類及特點 4.熟悉常用軌道電路 5.掌握計軸器的工作原理及結構 6.熟悉軌道電路的常見故障軌道電路的組成原理與種類 軌道電路的作用軌道電路的作用1 1、監(jiān)督列車的占用、監(jiān)督列車的占用2 2、傳遞行車信息、傳遞行車信息 軌道電路是利用鋼軌線路和鋼軌絕緣構成軌道電路是利用鋼軌線路和鋼軌絕緣構成的電路，是鐵路信號的重要基礎設備，它的電路，是鐵路信號的重要基礎設備，它的性能直接影響行車安全和運輸效率。的性能直接影響行車安全和運輸效率。軌道電路的組成原理與種類 軌道電路的

2、基本原理軌道電路的基本原理 組成：鋼軌、絕緣節(jié)、軌端接續(xù)線、發(fā)送端、接受組成：鋼軌、絕緣節(jié)、軌端接續(xù)線、發(fā)送端、接受端端 軌道電路的組成原理與種類 軌道電路的分類軌道電路的分類 按動作電源分：按動作電源分： 直流軌道電路直流軌道電路 交流軌道電路交流軌道電路v 低頻低頻300HZ300HZ以下以下 v 音頻音頻3003000HZ3003000HZ v 高頻高頻10 40kHZ10 40kHZ。軌道電路的組成原理與種類 按工作方式分：按工作方式分： 開路式開路式 閉路式（廣泛使用）閉路式（廣泛使用） 按傳送的電流特性分：按傳送的電流特性分： 連續(xù)式連續(xù)式 脈沖式脈沖式 計數(shù)電碼式計數(shù)電碼式 頻率

3、電碼式頻率電碼式軌道電路的組成原理與種類 按分按分割方式分割方式分有絕緣軌道電路有絕緣軌道電路無絕緣軌道電路無絕緣軌道電路v電氣隔離式電氣隔離式v自然衰耗式自然衰耗式v強制衰耗式強制衰耗式 按所處位置分按所處位置分站內(nèi)軌道電路站內(nèi)軌道電路區(qū)間軌道電路區(qū)間軌道電路軌道電路的組成原理與種類l 按所處的位置分：站內(nèi)軌道電路、區(qū)間軌道電按所處的位置分：站內(nèi)軌道電路、區(qū)間軌道電路路l 按軌道電路內(nèi)有無道岔分：無岔軌道電路、按軌道電路內(nèi)有無道岔分：無岔軌道電路、 道岔軌道電路道岔軌道電路l 按適用的區(qū)段分：電化區(qū)段、非電化區(qū)段按適用的區(qū)段分：電化區(qū)段、非電化區(qū)段l 按通道分：雙軌條、單軌條按通道分：雙軌條

4、、單軌條軌道電路的組成原理與種類 軌道電路的應用軌道電路的應用主要用于區(qū)間和車站主要用于區(qū)間和車站v 區(qū)間的軌道電路通常是與自動閉塞制式相一致的軌道電區(qū)間的軌道電路通常是與自動閉塞制式相一致的軌道電路，按照自動閉塞通過信號機分區(qū)，每個閉塞分區(qū)就有其路，按照自動閉塞通過信號機分區(qū)，每個閉塞分區(qū)就有其軌道電路軌道電路。v 列車進路和調(diào)車進路都必須安裝軌道電路，對于機車信號列車進路和調(diào)車進路都必須安裝軌道電路，對于機車信號來說，各種制式的區(qū)間軌道電路和站內(nèi)電碼化以后的軌道來說，各種制式的區(qū)間軌道電路和站內(nèi)電碼化以后的軌道電路，就是其地面發(fā)送的設備，也就是信息來源。電路，就是其地面發(fā)送的設備，也就是信

5、息來源。車車-地之間傳輸信息的通道之一地之間傳輸信息的通道之一 v 對于列車超速防護來說，帶有編碼信息的軌道電路對于列車超速防護來說，帶有編碼信息的軌道電路軌道電路的工作狀態(tài)與基本參數(shù) 軌道電路基本工作狀態(tài)軌道電路基本工作狀態(tài)調(diào)整狀態(tài)調(diào)整狀態(tài)空閑；分路狀態(tài)空閑；分路狀態(tài)占用；斷軌狀占用；斷軌狀態(tài)態(tài)故障。故障。三種主要的影響因素三種主要的影響因素：道碴電阻道碴電阻、 鋼軌阻抗鋼軌阻抗、 電源電壓電源電壓各種狀態(tài)的最不利條件各種狀態(tài)的最不利條件v調(diào)整狀態(tài)：道碴電阻最小，鋼軌阻抗最大、電調(diào)整狀態(tài)：道碴電阻最小，鋼軌阻抗最大、電源電壓最低源電壓最低v 分路狀態(tài)：道碴電阻最大，鋼軌阻抗最小、分路狀態(tài)：道

6、碴電阻最大，鋼軌阻抗最小、電源電壓最電源電壓最大大v 道碴電阻最大，鋼軌阻抗最小、電源電壓最道碴電阻最大，鋼軌阻抗最小、電源電壓最大，還有斷軌地點。大，還有斷軌地點。軌道電路的工作狀態(tài)與基本參數(shù)n軌道電路分路的幾個術語軌道電路分路的幾個術語l列車分路電阻列車分路電阻-列車車輪的接觸電阻值列車車輪的接觸電阻值l 分路效應分路效應-列車分路，軌道繼電器落下列車分路，軌道繼電器落下l 分路靈敏度分路靈敏度-在任一點分路，恰好是軌在任一點分路，恰好是軌道繼電器落下的電阻值道繼電器落下的電阻值l 標準分路靈敏度標準分路靈敏度-0.06軌道電路的劃分與絕緣布置n 站內(nèi)軌道電路的劃分和命名站內(nèi)軌道電路的劃分

7、和命名l劃分原則劃分原則 有信號機的地方必須設置絕緣節(jié)有信號機的地方必須設置絕緣節(jié) 滿足行車、調(diào)車作業(yè)效率的提高滿足行車、調(diào)車作業(yè)效率的提高 一個軌道電路區(qū)段的道岔不能超過一個軌道電路區(qū)段的道岔不能超過3組組軌道電路的劃分與絕緣布置l命名命名道岔區(qū)段：根據(jù)道岔編號命名，如道岔區(qū)段：根據(jù)道岔編號命名，如1-5DG1-5DG無岔區(qū)段：對于股道，以股道號命名，如無岔區(qū)段：對于股道，以股道號命名，如1G1G；進站內(nèi)方，根據(jù)所銜接得股道編號加進站內(nèi)方，根據(jù)所銜接得股道編號加A A或或B B，如，如1AG1AG（下行咽喉）、（下行咽喉）、2BG2BG（上行咽喉）；差置調(diào)（上行咽喉）；差置調(diào)車信號機之間，如

8、車信號機之間，如1/3WG1/3WG軌道電路的劃分與絕緣布置 道岔區(qū)段的軌道電路道岔區(qū)段的軌道電路l 道岔絕緣道岔絕緣l 道岔跳線道岔跳線l 道岔區(qū)段軌道電路的連接方式道岔區(qū)段軌道電路的連接方式 串聯(lián)串聯(lián) 并聯(lián)并聯(lián) 一送多受軌道電路一送多受軌道電路 軌道電路的劃分與絕緣布置l 極性交叉極性交叉 概念：有鋼軌絕緣的軌道電路，為了實現(xiàn)對鋼軌概念：有鋼軌絕緣的軌道電路，為了實現(xiàn)對鋼軌絕緣破損的防護，要使絕緣節(jié)兩側的軌面電壓具絕緣破損的防護，要使絕緣節(jié)兩側的軌面電壓具有不同的極性或相反的相位。有不同的極性或相反的相位。極性交叉的作用：可以防止在相鄰的軌道電路間極性交叉的作用：可以防止在相鄰的軌道電路間

9、的絕緣節(jié)破損時引起軌道繼電器的錯誤動作。的絕緣節(jié)破損時引起軌道繼電器的錯誤動作。 極性交叉的配置：在一個閉合的回路中，絕緣節(jié)極性交叉的配置：在一個閉合的回路中，絕緣節(jié)的數(shù)量必須達到偶數(shù)才能實現(xiàn)極性交叉，若為奇的數(shù)量必須達到偶數(shù)才能實現(xiàn)極性交叉，若為奇數(shù)，采用移動絕緣節(jié)的方法實現(xiàn)數(shù)，采用移動絕緣節(jié)的方法實現(xiàn)軌道電路的劃分與絕緣布置 鋼軌絕緣節(jié)的設置 道岔區(qū)段警沖標的內(nèi)方，不得小于道岔區(qū)段警沖標的內(nèi)方，不得小于3.5 m,3.5 m,若實若實在不能滿足此要求，則該絕緣節(jié)稱為侵限絕緣在不能滿足此要求，則該絕緣節(jié)稱為侵限絕緣。 兩絕緣節(jié)應設在同一坐標處，避免產(chǎn)生死區(qū)兩絕緣節(jié)應設在同一坐標處，避免產(chǎn)生死

10、區(qū)段。錯開距離小于段。錯開距離小于2.5m2.5m。 兩相鄰死區(qū)段間隔，不得小于兩相鄰死區(qū)段間隔，不得小于18m18m。 信號機處的絕緣節(jié)應與信號機坐標相同信號機處的絕緣節(jié)應與信號機坐標相同 半自動閉塞區(qū)段的預告信號機處，安裝在預告半自動閉塞區(qū)段的預告信號機處，安裝在預告信號機前信號機前100m100m處。處。工頻軌道電路工頻軌道電路的組成和基本工作原理工頻軌道電路的組成和基本工作原理組成：送電端、受電端、鋼軌絕緣、鋼軌引接線、組成：送電端、受電端、鋼軌絕緣、鋼軌引接線、軌端接續(xù)線、鋼軌等軌端接續(xù)線、鋼軌等v送電端：送電端：BG150BG150型軌道變壓器、型軌道變壓器、R2.2/220R2.

11、2/220型型變阻器變阻器v受電端：受電端：BZ4BZ4型中繼變壓器、型中繼變壓器、JZXC-480JZXC-480型軌道繼型軌道繼電器電器工頻軌道電路工作原理：工作原理： 電源電源 鋼軌中傳輸鋼軌中傳輸 繼電器接受的均是交流，但繼電器接受的均是交流，但動作是直流動作是直流 軌道電路完整無車占用軌道電路完整無車占用-GI-GI，交流電壓在，交流電壓在10.5-16v 10.5-16v 左右，車占用時左右，車占用時-GJ-GJ，GJGJ的交流殘壓的交流殘壓此時應低于此時應低于2.7v2.7v。工頻軌道電路 工頻軌道電路各部件及其作用軌道變壓器 ：供電中繼變壓器：阻抗匹配變阻器：調(diào)節(jié)電流鋼軌絕緣：

12、電氣絕緣軌道電路連接線：連接軌道電路送受端變壓器箱或電纜盒與鋼軌扼流變壓器：軌道電路設備通過扼流變壓器接向軌道，并傳遞信號信息工頻軌道電路 50HZ相敏軌道電路由軌道電源變壓器、送電端限流電阻、送電由軌道電源變壓器、送電端限流電阻、送電端扼流變壓器、受電端軌道變壓器、受電端端扼流變壓器、受電端軌道變壓器、受電端扼流變壓器、二元二位軌道繼電器組成扼流變壓器、二元二位軌道繼電器組成 特點：提高了絕緣破損的防護性能；延長了特點：提高了絕緣破損的防護性能；延長了極限長度；提高了系統(tǒng)的抗干擾能力極限長度；提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。微電子相敏軌道電路微電子相敏軌道電路數(shù)字無絕緣軌道電路 數(shù)字無絕緣軌道電路問

13、題的提出問題的提出v50Hz50Hz工頻軌道電路必須用絕緣節(jié)來分割，且只工頻軌道電路必須用絕緣節(jié)來分割，且只能提供能提供“有車有車”或或“無車無車”兩種信息。兩種信息。v牽引電流對軌道電路的干擾導致工頻軌道電路牽引電流對軌道電路的干擾導致工頻軌道電路不能安全、可靠的工作。不能安全、可靠的工作。v分割軌道電路的絕緣節(jié)在安裝時不得不鋸斷鋼分割軌道電路的絕緣節(jié)在安裝時不得不鋸斷鋼軌，因而限制了列車速度的提高，而絕緣節(jié)易軌，因而限制了列車速度的提高，而絕緣節(jié)易于破損也成為信號技術的多發(fā)故障之一于破損也成為信號技術的多發(fā)故障之一數(shù)字無絕緣軌道電路原理 v并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路vS S棒作用棒作用u確保

14、相鄰軌道區(qū)段的音頻信號互不干擾確保相鄰軌道區(qū)段的音頻信號互不干擾u使兩條鋼軌可共同平衡地作為牽引電流使兩條鋼軌可共同平衡地作為牽引電流的回線的回線數(shù)字無絕緣軌道電路 分析 無車：軌道電路接收器無車：軌道電路接收器R R上有高電平，促使轉換開關上有高電平，促使轉換開關S S吸起，吸起，向軌道電路發(fā)送檢測信號或檢測碼，此時軌道電路的功能向軌道電路發(fā)送檢測信號或檢測碼，此時軌道電路的功能是檢測軌道電路空閑，檢測結果送往聯(lián)鎖裝置是檢測軌道電路空閑，檢測結果送往聯(lián)鎖裝置; ; 有車：接收器有車：接收器R R上因軌道電路被列車輪對短路而呈低電平，上因軌道電路被列車輪對短路而呈低電平，導致轉換開關導致轉換開

15、關S S落下，轉而發(fā)送落下，轉而發(fā)送ATPATP信息電碼。此時軌道電信息電碼。此時軌道電路一方面向聯(lián)鎖裝置給出軌道電路己被占用的通報，一方路一方面向聯(lián)鎖裝置給出軌道電路己被占用的通報，一方面又承擔起傳送面又承擔起傳送ATPATP信息電碼的通道作用。信息電碼的通道作用。數(shù)字無絕緣軌道電路AF-904AF-904系統(tǒng)系統(tǒng) AF-904系統(tǒng)功能和硬件結構v AF-904系統(tǒng)是聯(lián)鎖邏輯處理單元和車載設備之間的通信接口,執(zhí)行正線區(qū)段的軌道占用檢測和數(shù)字車載信號的傳輸兩大功能。v AF-904系統(tǒng)設備按地點可分為軌旁設備和信號室內(nèi)設備兩部分數(shù)字無絕緣軌道電路AF-904的工作原理和特性vAF-904軌道電

16、路采用了9.516.5kHz頻率范圍內(nèi)的8種音頻信號(頻差1 kHz)，頻偏為200Hz。v分路靈敏度(在軌道電路的發(fā)射端，接收端和中間點電阻為0.25)；軌到軌列車檢測信號峰-峰值(最小250mV)；道碴電阻(最小2/km)；環(huán)境溫度范圍為-40+70。數(shù)字無絕緣軌道電路AF-904軌道電路的信號處理過程vAF-904軌道電路基于微處理器，它和聯(lián)鎖之間采用安全的串口通信，在確保軟件故障倒向安全的前提下，智能化程度較高。和處理器相連的信號的流程可以分為信息采集和輸出模塊、信息分析和處理模塊、信息通信模塊、人機接口模塊等4大功能模塊。v信號的采集和輸出模塊：主要是位于室外的無源器件，完成發(fā)送碼和

17、接收碼的阻抗匹配功能。vCPU處理器：負責完成信息的生成、編碼、調(diào)制、解調(diào)以及通信功能。v人機接口模塊：提供一個接口，為人工操作以及監(jiān)督提供可視界面。v通信模塊：完成子系統(tǒng)內(nèi)部以及和其它子系統(tǒng)的通信。計軸器 問題的提出問題的提出 軌道狀況的變化軌道狀況的變化道岔區(qū)段、交叉區(qū)段或軌道區(qū)段的檢測道岔區(qū)段、交叉區(qū)段或軌道區(qū)段的檢測 按照技術和經(jīng)濟原則，計軸設備是目前檢測按照技術和經(jīng)濟原則，計軸設備是目前檢測區(qū)間所使用的最有效的系統(tǒng)。區(qū)間所使用的最有效的系統(tǒng)。計軸器l計軸器的工作原理列車從所檢測區(qū)間的一端出發(fā)，駛入?yún)^(qū)間，經(jīng)過計軸點時，列車從所檢測區(qū)間的一端出發(fā)，駛入?yún)^(qū)間，經(jīng)過計軸點時，計軸評估器對傳感器產(chǎn)生的軸信號進行處理、判別及計數(shù)，計軸評估器對傳感器產(chǎn)生的軸信號進行處理、判別及計數(shù)，此時軌繼電器落下。此時軌繼電器落下。發(fā)車端不斷將發(fā)車端不斷將“計軸數(shù)計軸數(shù)”及及“駛入狀態(tài)駛入狀態(tài)”等信息編碼傳給等信息編碼傳給接端。接端。當列車駛出區(qū)間，經(jīng)過接車端計軸點時，接車端計數(shù)，接當列車駛出區(qū)間，經(jīng)過接車端計軸點時，接車端計數(shù)，接車端將車端將“計數(shù)計數(shù)”及及“駛出狀態(tài)駛出狀態(tài)”傳給發(fā)車端。傳給發(fā)車端。當兩端對當兩端對“計軸數(shù)計軸數(shù)”及及“駛入、駛出狀駛入、駛出狀”校核無誤后方可校核無誤后方可使兩端軌道繼電器吸