列車運(yùn)行控制基礎(chǔ) 軌道電路

軌道電路

1．掌握軌道電路的工作原理。2．掌握軌道電路在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的作用。3．了解各種常用軌道電路的特點(diǎn)

4.怎樣確保軌道電路可靠工作。

[知識(shí)要點(diǎn)]一、軌道電路的工作原理軌道電路是以鋼軌為導(dǎo)體，兩端加上機(jī)械絕緣（或電氣絕緣），接上送電和受電設(shè)備所構(gòu)成的電路。？1、什么是軌道電路2、軌道電路的組成？軌道電路是由導(dǎo)體（鋼軌）、鋼軌絕緣、送電設(shè)備、受電設(shè)備、限流電阻組成的。一、軌道電路的工作原理絕緣節(jié)軌道電阻軌道繼電器軌道電源圖1軌道電路組成示意圖2、軌道電路的組成導(dǎo)體：鋼軌、接續(xù)線（減少接觸電阻）絕緣節(jié)：安裝在相鄰兩軌道電路銜接處送電設(shè)備：電源或電子設(shè)備（能夠發(fā)送一定信息）受電設(shè)備：軌道繼電器、電子設(shè)備（能夠接收限流電阻：可調(diào)電阻器（調(diào)整軌道電路的電壓）軌道電路并鑒別電流特性）傳送電信息反映軌道的狀況保持電信息延續(xù)劃分各軌道區(qū)段圖2最簡(jiǎn)單的軌道電路

(1)導(dǎo)體

軌道交通系統(tǒng)的兩條鋼軌是傳輸軌道電流的導(dǎo)體。在兩節(jié)鋼軌的接頭處．為了減少鋼軌與鋼軌夾板問(wèn)的接觸電阻，用接續(xù)線連接，如圖3所示。鋼軌接續(xù)線有塞釘式和焊接式。塞釘式接續(xù)線如圖4所示。圖3軌端接續(xù)線圖4塞釘式鋼軌接續(xù)線

(2)鋼軌絕緣鋼軌絕緣安裝在相鄰兩個(gè)軌道電路銜接處，以保證相鄰軌道電路在電氣上的可靠隔離。鋼軌絕緣多采用機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好的材料，在鋼軌與夾板間墊有槽形絕緣板，夾板螺栓與夾板之間裝有絕緣套管和絕緣墊圈。在兩個(gè)鋼軌銜接的斷面間還夾有與鋼軌斷面相同的軌端絕緣。圖5軌道絕緣節(jié)圖6鋼軌絕緣(50Kg、60Kg)城市軌道交通的正線多采用無(wú)縫線路，需要使用由電子電路構(gòu)成電氣絕緣(又稱為調(diào)諧區(qū))來(lái)分隔相鄰軌道電路。

(3)送電設(shè)備軌道電路的送電設(shè)備可以是電源，用于向軌道電路供電；也可以是能夠發(fā)送一定信息的電子設(shè)備，通過(guò)軌道電路向列車傳遞行車信息。BG型軌道變壓器主要用于軌道電路供電，其一次側(cè)為220v，二次側(cè)依據(jù)所連接的端子不同，可以獲得各種不同的電壓值。0.45--10.80V。軌道變壓器圖7扼流變壓器示意圖圖8BG1-80型軌道變壓器、

BZ4-U型中繼變壓器圖9

扼流變壓器實(shí)物圖

(4)受電設(shè)備

軌道電路的受電設(shè)備可以是軌道繼電器，用于反映軌道電路范圍內(nèi)有無(wú)列車、車輛占用和鋼軌是否完整；或者當(dāng)軌道電路中包含有控制信息時(shí)，軌道電路的受電設(shè)備也可以是能夠接收并鑒別電流特性的電子設(shè)備，能夠根據(jù)接收到的不同特性的電流，令有關(guān)繼電器動(dòng)作。

圖10

繼電器實(shí)物圖圖11軌道電路及其電子設(shè)備(5)限流電阻

限流電阻是一個(gè)可調(diào)電阻器，連接在軌道電路電源端，用來(lái)調(diào)整軌道電路的電壓。當(dāng)軌道電路被列車、車輛的輪對(duì)分路時(shí)，能夠防止輸出電流過(guò)大而損壞電源。圖12

可調(diào)電阻器原理圖變阻器

軌道電路用變阻器為R—2.2/220型。阻值為2.2Ω，功率為220W、容許電流為10A、容許溫度為105℃可調(diào)電阻器圖13

變壓器廂內(nèi)可調(diào)電阻器實(shí)物圖雙保險(xiǎn)1、監(jiān)督列車占用：利用軌道電路監(jiān)督列車在正線或列車和車輛在車輛段等線路的占用狀態(tài)。軌道電路反映有關(guān)線路空閑時(shí)，為開(kāi)放信號(hào)、建立進(jìn)路、構(gòu)成閉塞提供了依據(jù)；軌道電路被占用時(shí)，用于實(shí)現(xiàn)控制有關(guān)信號(hào)機(jī)的自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。二、軌道電路的作用

軌道電路用于監(jiān)督線路的占用情況，并可以向列車傳輸控制信息，將列車運(yùn)行和信號(hào)顯示等聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于城市軌道交通，軌道電路是信號(hào)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，直接影響行車安全和運(yùn)輸效率。軌道電路的作用主要表現(xiàn)在以下兩方面。2、傳輸行車信息：在正線上，根據(jù)列車的不同位置，有關(guān)閉塞分區(qū)的軌道電路傳輸不同的控制信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)追蹤列車的控制。帶有編碼信息的軌道電路是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)車-地之間信息傳輸?shù)耐ǖ乐弧＠鐢?shù)字編碼式音頻軌道電路中傳輸?shù)男熊囆畔?，為ATP系統(tǒng)直接提供控制列車運(yùn)行所需的前行列車位置、運(yùn)行前方信號(hào)狀態(tài)、線路條件等信息，以確定列車運(yùn)行的目標(biāo)速度，控制列車在當(dāng)前運(yùn)行速度下是否減速或停車。APCCAPZCRadioRadioATS1.聯(lián)鎖控制軌旁道岔動(dòng)作，并將道岔的狀態(tài)信息傳遞給ZC(地面區(qū)域控制器)。2.ZC(基于列車位置和道岔狀態(tài)信息)給車載傳送移送授權(quán)，并將列車位置信息傳遞給ATS聯(lián)鎖3.CC計(jì)算制動(dòng)曲線，防止列車超速。正線信號(hào)原理動(dòng)態(tài)示意圖XX地鐵正線信號(hào)系統(tǒng)組成

ATC列車在線位置＋進(jìn)路條件生成移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)計(jì)算制動(dòng)曲線制動(dòng)曲線制動(dòng)控制與列車的位置、速度比較列車位置信息基于線路數(shù)據(jù)和停車點(diǎn)信息逐次生成制動(dòng)曲線車載設(shè)備車載控制設(shè)備防護(hù)距離車頭位置車尾位置追蹤列車的停車點(diǎn)停車點(diǎn)的信息XX地鐵二號(hào)線正線信號(hào)系統(tǒng)原理示意圖三、軌道電路的分類工頻連續(xù)式軌道電路音頻軌道電路1、按動(dòng)作電源分為：只用于監(jiān)督軌道占用，不能傳輸列車控制信息模擬式音頻軌道電路數(shù)字編碼式軌道電路交流軌道電路直流軌道電路已淘汰（低頻300HZ以下，音頻300—3000HZ，高頻10—40KHZ）既監(jiān)督軌道占用，又傳輸列車控制信息習(xí)慣上交流軌道電路就是指工頻50Hz電源的交流連續(xù)式軌道電路（480型軌道電路），電源頻率為25Hz和75Hz的軌道電路，也屬于交流軌道電路的范疇，要在名稱上注明電源的頻率。小提示★國(guó)產(chǎn)移頻軌道電路：495～905HZ★

UM71軌道電路：1689～2611HZ★道口用軌道電路：14～40KHZ

模擬式音頻軌道電路采用調(diào)幅或調(diào)頻方式，可以傳輸較多信息，不僅能監(jiān)督軌道的占用狀態(tài)，還能反映列車運(yùn)行前方三個(gè)或四個(gè)閉塞分區(qū)的占用情況。

數(shù)字編碼式音頻軌道電路

采用數(shù)字調(diào)頻方式，可以傳輸更多的信息，編碼中包含了速度碼、線路坡度碼、閉塞分區(qū)長(zhǎng)度碼、糾錯(cuò)碼等。連續(xù)式脈沖式2、按電流特性分為：傳送連續(xù)交流，只能監(jiān)督軌道占用與否，不傳送信息傳送斷續(xù)電流脈沖三、軌道電路的分類交流計(jì)數(shù)電碼式數(shù)字編碼式傳送斷續(xù)電流調(diào)頻方式，不是單一低頻調(diào)制頻率

移頻式軌道電路：傳送移頻電流，在發(fā)送端用低頻（幾赫至幾十赫）作為行車信息去調(diào)制載頻（數(shù)百赫至數(shù)千赫），使移頻頻率隨低頻作周期性變化，接收端將低頻解調(diào)出來(lái)，動(dòng)作GJ。移頻軌道電路可傳送多種信息的信號(hào)。圖16ZPW-2000A型移頻機(jī)柜實(shí)物圖有絕緣軌道電路無(wú)絕緣軌道電路3、按軌道區(qū)段分割方式分為：鋼軌絕緣（增加乘客不舒適感，不利于牽引回流），多用于車輛段諧振式電氣隔離，正線線路上得到廣泛應(yīng)用三、軌道電路的分類

無(wú)絕緣軌道電路無(wú)絕緣軌道電路在分界處不設(shè)置鋼軌絕緣，軌道電路電流采用不同信號(hào)頻率，根據(jù)諧振的原理，使諧振回路對(duì)不同頻率呈現(xiàn)不同阻抗，實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰軌道電路的電氣隔離。這種電氣隔離方式又稱為諧振式。無(wú)絕緣軌道電路滿足了城市軌道交通電化牽引和采用無(wú)縫線路的要求，在正線線路上得到廣泛應(yīng)用。圖17電氣絕緣節(jié)區(qū)間軌道電路站內(nèi)（車輛段）軌道電路4、按設(shè)置地點(diǎn)分為：三、軌道電路的分類只監(jiān)督本區(qū)段空閑，不發(fā)送其他信息。用于正線，監(jiān)督各閉塞分區(qū)空閑，傳輸有關(guān)行車信息鋼軌無(wú)分支，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)岔區(qū)段軌道電路道岔區(qū)段軌道電路5、按是否包含道岔，站內(nèi)軌道電路分為：三、軌道電路的分類

無(wú)岔區(qū)段軌道電路：

一般用于股道、盡頭調(diào)車信號(hào)機(jī)前方接近區(qū)段、進(jìn)站信號(hào)機(jī)內(nèi)方、兩差置調(diào)車信號(hào)機(jī)之間。

道岔區(qū)段軌道電路:

包含了岔前線路、岔后直向位置線路和岔后側(cè)向位置線路。根據(jù)道岔結(jié)構(gòu)，不僅有關(guān)鋼軌、桿件要增加絕緣，還要增加道岔跳線和連接線，當(dāng)分支超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，還必須設(shè)置多個(gè)受電端。圖18道岔區(qū)段軌道電路目前，我國(guó)電氣化鐵路：站內(nèi)：25HZ相敏軌道電路；區(qū)間：無(wú)絕緣移頻軌道電路；城軌交通：站內(nèi)：50HZ相敏軌道電路；區(qū)間：無(wú)絕緣數(shù)字編碼式音頻軌道電路；知識(shí)點(diǎn)6、按通道分為：雙軌條軌道電路單軌條軌道電路兩根鋼軌一條為鋼軌，另一條由電纜一般用于城軌交通停車場(chǎng)普遍采用小提示由于城市軌道交通列車采用直流牽引供電，且都是無(wú)縫線路，因此不能采用扼流變壓器分割軌道電路，一般采用“S”形導(dǎo)線（簡(jiǎn)稱“S”Bond）作為軌道電路的電氣絕緣。軌道電路有兩種方式經(jīng)“S”形導(dǎo)線在鋼軌內(nèi)傳輸，分別為：感應(yīng)式和注入式。四、軌道電路的劃分1、軌道電路的劃分大多采用無(wú)絕緣軌道電路，每隔一定距離劃分一個(gè)閉塞分區(qū)。軌道電路之間采用鋼軌絕緣，把兩個(gè)軌道電路劃分為互不干擾的獨(dú)立電路單元，稱為軌道電路區(qū)段正線軌道電路劃分車輛段軌道電路的劃分劃分原則：（1）有信號(hào)機(jī)的地方必須設(shè)置絕緣節(jié)，信號(hào)機(jī)的內(nèi)外方為不同的軌道電路區(qū)段。（2）凡是能平行運(yùn)行的進(jìn)路，其間應(yīng)設(shè)鋼軌絕緣。例如，渡線道岔上的鋼軌絕緣。13渡線圖20渡線處鋼軌絕緣（3）一個(gè)軌道電路內(nèi)，單動(dòng)不超過(guò)3組，復(fù)式交分不超過(guò)2組。（4）為提高咽喉使用效率，將軌道電路適當(dāng)劃短，使道岔及時(shí)解鎖，排列其他進(jìn)路，但不得過(guò)短。小提示與一般鐵路車站不同的是，城市軌道交通車輛段車庫(kù)的停車線一般劃分為兩段軌道電路，允許停放兩列列車。五、交流工頻軌道電路下面以50Hz相敏軌道電路為例介紹交流工頻軌道電路，其結(jié)構(gòu)圖如圖26所示。用于城市軌道交通的交流工頻軌道電路以下兩種：有繼電式和微電子式，常用繼電式

PF軌道電路50Hz相敏軌道電路圖2650Hz相敏軌道電路結(jié)構(gòu)圖（1）送電端：安裝在室外變壓器箱內(nèi)，軌道電源從室內(nèi)通過(guò)電纜送至送電端。BG5-D軌道變壓器：升壓作用R—2.2／220型變阻器：調(diào)節(jié)電流（電壓）的大小熔斷器：過(guò)電流保護(hù)器（2）受電端室內(nèi)變壓箱：中繼變壓器、變阻器、熔斷器室內(nèi)組合架：電容器、防雷元件、交流二元繼電器1、軌道電路的組成BG5-D型變壓器(2)受電端受電端包括安裝在室外變壓器箱內(nèi)的BZ-D型中繼變壓器、R--2．2／220型變阻器、熔斷器，安裝在室內(nèi)組合架上的電容器、防雷元件、交流二元繼電器。受電端中，電容器C用于隔離直流，不使?fàn)恳娏鬟M(jìn)入軌道繼電器的軌道線圈，并能夠減少軌道電路的傳輸衰耗和相移；電容器CA起補(bǔ)償作用，以提高軌道繼電器局部線圈的功率因數(shù)，降低輸入電流；防雷元件Z是對(duì)接的硒片，稱為浪涌抑制器，用于防雷。

(3)絕緣鋼軌絕緣設(shè)置于軌道電路分界處，用于隔離相鄰的軌道電路。

(4)接續(xù)線和引接線接續(xù)線用于連接相鄰鋼軌，引接線用于將變壓器箱或電纜盒接向鋼軌。

(5)回流線回流線連接相鄰的不同側(cè)鋼軌，為牽引回流提供越過(guò)鋼軌絕緣節(jié)的通路。1、軌道電路的組成電源屏提供50hz軌道電源和局部電源軌道電源調(diào)整狀態(tài)：相位、頻率相符，軌道繼電器吸起，區(qū)段空閑分路狀態(tài)：列車占用，軌道繼電器落下鋼軌軌道繼電器軌道線圈降壓軌道變壓器升壓中繼變壓器相位不符：軌道繼電器落下特點(diǎn)：具有相位鑒別能力，抗干擾性能高2、工作原理總結(jié)六、數(shù)字軌道電路

數(shù)字軌道電路所傳輸?shù)能壍佬盘?hào)內(nèi)包含數(shù)字信息，例如列車運(yùn)行方向、目標(biāo)距離、目標(biāo)速度等，能夠?yàn)檐囕dATP（列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）設(shè)備提供控制信息。下面以音頻數(shù)字軌道電路為例介紹數(shù)字軌道電路。

音頻軌道電路是聯(lián)鎖邏輯處理單元和車載設(shè)備之間的通信接口，實(shí)現(xiàn)了正線區(qū)段軌道電路占用檢測(cè)以及地對(duì)車的ATP數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)碾p重功能。1、設(shè)備組成

(1)軌旁設(shè)備軌旁設(shè)備由軌道耦合單元、棒線和耦合環(huán)線三部分組成，在軌道之間或者沿軌旁安裝，采用互耦方式，如圖27所示。圖27軌道耦合單元

耦合單元：將軌道信號(hào)連接到控制機(jī)箱的接收和發(fā)送電路，并調(diào)諧軌道電路的載頻頻率。每個(gè)耦合電路由變壓器和可調(diào)電容組成槽路。

棒線：置于兩鋼軌之間，端點(diǎn)焊接于鋼軌上，形成“S”形棒線。一匝導(dǎo)線構(gòu)成的環(huán)線與“S棒”耦合，并與室內(nèi)控制柜的輔助板相連。發(fā)送的軌道信號(hào)電流通過(guò)棒線感應(yīng)到鋼軌，由列車車載設(shè)備接收。1、設(shè)備組成(2)室內(nèi)設(shè)備室內(nèi)設(shè)備主要是安裝在室內(nèi)控制柜內(nèi)的控制機(jī)箱，如圖28所示，每個(gè)機(jī)箱內(nèi)包括多個(gè)PCB電路板，每個(gè)軌道電路包括控制板、輔助板、電源板。圖28音頻軌道電路機(jī)箱1、設(shè)備組成

控制板：產(chǎn)生具有ATP（列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）功能的數(shù)字編碼信息；

輔助板：將控制板產(chǎn)生的信息放大發(fā)送至室外，并接收來(lái)自軌道的信息；

電源板：產(chǎn)生控制板和輔助板工作所需的電源。1、設(shè)備組成

車載ATP設(shè)備車載設(shè)備和地面信號(hào)控制設(shè)備關(guān)系圖知識(shí)點(diǎn)51TR上行27MHz4.2MHz下行應(yīng)答器522、工作原理

(1)對(duì)列車的檢測(cè)

音頻系統(tǒng)不問(wèn)斷地向軌道發(fā)送數(shù)字編碼信息，并監(jiān)視其接收器感應(yīng)到的信號(hào)，作為對(duì)列車占用的檢測(cè)。速度傳感器應(yīng)答器天線軌道電路天線2、工作原理CTCS3信號(hào)閉塞

應(yīng)答器GSM-R無(wú)線閉塞中心(RBC)區(qū)間聯(lián)鎖

(2)發(fā)送ATP（列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）信息

音頻系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)之間通過(guò)RS485接口進(jìn)行通信，接收來(lái)自聯(lián)鎖系統(tǒng)的信息，如目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等。2、工作原理GSM-R固定網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線閉塞中心RBC

無(wú)線接收模塊圖29軌道電路實(shí)物圖片演示休息、休息

[項(xiàng)目一實(shí)施]任務(wù)一認(rèn)識(shí)軌道電路的組成1．目標(biāo)

1)掌握軌道電路各組成部分的作用。

2)掌握軌道電路的工作原理。

3)能夠正確安裝、更換鋼軌絕緣。

2．設(shè)備軌道電源、軌道變壓器、繼電器、軌道電阻、鋼軌及接續(xù)線、絕緣、軌道箱等。

3．實(shí)作內(nèi)容

1)連接軌道電路送、受電端。