《站內(nèi)軌道電路》課件

站內(nèi)軌道電路概述鐵路信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施保障列車運(yùn)行安全的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)軌道占用檢測與信息傳輸課程目標(biāo)1掌握軌道電路基本概念2理解不同類型軌道電路工作原理3熟悉軌道電路在站內(nèi)應(yīng)用場景4了解軌道電路發(fā)展與新技術(shù)軌道電路的定義利用鋼軌作為導(dǎo)體構(gòu)成閉合電路系統(tǒng)檢測區(qū)段占用狀態(tài)傳輸控制信息軌道電路的基本功能列車檢測自動檢測軌道區(qū)段占用狀態(tài)安全保障斷軌自動檢測和防護(hù)信息傳輸向列車傳遞控制信息軌道電路的重要性1鐵路安全運(yùn)營核心2聯(lián)鎖系統(tǒng)基礎(chǔ)3自動控制前提4行車效率保障軌道電路是鐵路信號系統(tǒng)的"眼睛"，沒有它，列車將無法安全運(yùn)行軌道電路的發(fā)展歷史11872年最早軌道電路專利(美國)21930年代交流軌道電路廣泛應(yīng)用31950年代音頻軌道電路發(fā)展41980年代數(shù)字化軌道電路開始研究521世紀(jì)智能化軌道電路技術(shù)軌道電路的基本工作原理發(fā)送端向鋼軌提供電源傳輸通道鋼軌作為導(dǎo)體傳輸信號接收端軌道繼電器接收信號狀態(tài)輸出根據(jù)繼電器狀態(tài)判斷區(qū)段占用軌道電路的三種基本工作狀態(tài)空閑狀態(tài)區(qū)段無車占用1占用狀態(tài)區(qū)段有車占用2故障狀態(tài)電路異常失效3安全原則：任何故障都應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入最安全狀態(tài)空閑狀態(tài)電氣特征繼電器吸合信號正常顯示電路狀態(tài)電流正常流通電壓達(dá)到設(shè)定值功能表現(xiàn)允許列車進(jìn)入?yún)^(qū)段可用于組成進(jìn)路占用狀態(tài)電氣變化列車車輪橋接兩根鋼軌繼電器狀態(tài)繼電器失電釋放信號顯示信號自動變?yōu)榧t色安全保障防止后車進(jìn)入已占用區(qū)段故障狀態(tài)1設(shè)備故障繼電器、變壓器損壞2線路故障鋼軌斷裂、絕緣損壞3電源故障電源中斷或異常4安全響應(yīng)自動轉(zhuǎn)為占用狀態(tài)軌道電路的基本組成部分鋼軌作為導(dǎo)體傳輸信號1絕緣節(jié)區(qū)分不同區(qū)段2電源設(shè)備提供穩(wěn)定電源3繼電器檢測電路狀態(tài)4匹配裝置調(diào)整電路參數(shù)5鋼軌1雙重功能承載列車荷載和電氣導(dǎo)體2電氣特性縱向電阻和橫向電阻3關(guān)鍵參數(shù)阻抗值、均衡性、導(dǎo)電性4維護(hù)要求定期檢測電氣參數(shù)絕緣節(jié)膠接絕緣節(jié)傳統(tǒng)型，使用絕緣材料粘接機(jī)械絕緣節(jié)使用專用絕緣聯(lián)接板無縫絕緣節(jié)焊接式，適用高速鐵路電源設(shè)備直流電源為直流軌道電路供電交流電源為交流軌道電路供電音頻發(fā)生器為音頻軌道電路供電軌道繼電器軌道繼電器是軌道電路的核心部件，負(fù)責(zé)檢測電路狀態(tài)并轉(zhuǎn)換為控制信號不同類型軌道電路使用不同種類繼電器調(diào)整電阻器功能特點(diǎn)調(diào)整電流大小和平衡性類型固定式、可調(diào)式、自動調(diào)整式參數(shù)設(shè)置根據(jù)軌道長度和道砟電阻計算軌道變壓器1基本功能實(shí)現(xiàn)電源與軌道的隔離和匹配2主要類型抽頭式、固定比例式、電子式3安裝位置發(fā)送端和接收端各一個4重要特性抗干擾、防浪涌、匹配阻抗站內(nèi)軌道電路的類型直流軌道電路交流軌道電路音頻軌道電路相敏軌道電路無絕緣軌道電路直流軌道電路工作原理使用直流電源和直流繼電器適用場景短距離站內(nèi)道岔區(qū)段關(guān)鍵設(shè)備直流電源、極性繼電器技術(shù)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便交流軌道電路工作頻率通常為50Hz或60Hz應(yīng)用范圍中等長度軌道區(qū)段主要優(yōu)勢抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離長關(guān)鍵設(shè)備變壓器、交流繼電器音頻軌道電路工作頻率1.5kHz~20kHz1傳輸距離可達(dá)數(shù)公里2通信能力可傳輸多種信息3抗干擾性優(yōu)于直流和工頻交流4相敏軌道電路主要特點(diǎn)檢測相位差而非幅值技術(shù)優(yōu)勢抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性好應(yīng)用場景電氣化鐵路干擾嚴(yán)重區(qū)域關(guān)鍵設(shè)備相敏繼電器、濾波器無絕緣軌道電路工作原理利用頻率差區(qū)分區(qū)段無需物理絕緣節(jié)主要優(yōu)勢減少絕緣節(jié)故障降低軌道維護(hù)成本關(guān)鍵技術(shù)區(qū)段識別算法數(shù)字信號處理直流軌道電路的工作原理電源端提供穩(wěn)定直流電鋼軌作為導(dǎo)體傳輸電流限流電阻控制電流大小繼電器檢測電流并控制輸出直流軌道電路的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單維護(hù)方便成本低廉可靠性高缺點(diǎn)傳輸距離短易受電氣化干擾信息容量小易受雜散電流影響交流軌道電路的工作原理電源輸出產(chǎn)生工頻交流電變壓隔離通過變壓器與軌道連接信號傳輸沿鋼軌傳播交流信號接收檢測交流繼電器檢測信號交流軌道電路的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳輸距離長、抗干擾能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)檢測靈敏度高、適應(yīng)性好缺點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜、調(diào)整難度大缺點(diǎn)受電牽引系統(tǒng)諧波干擾音頻軌道電路的工作原理信號產(chǎn)生特定頻率音頻信號信號傳輸通過鋼軌傳輸信號篩選濾波接收特定頻率信號檢測專用接收器檢測音頻軌道電路的優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)抗干擾強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)2優(yōu)點(diǎn)信息容量大、可編碼傳輸3缺點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜、成本高4缺點(diǎn)專業(yè)調(diào)試維護(hù)要求高相敏軌道電路的工作原理工作基礎(chǔ)檢測相位差異而非電流大小區(qū)段占用車輪改變相位而非簡單分路信號處理相位比較器濾波放大電路相敏軌道電路的優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)對電壓波動不敏感2優(yōu)點(diǎn)抗電氣化干擾能力極強(qiáng)3缺點(diǎn)設(shè)備復(fù)雜精密4缺點(diǎn)調(diào)試維護(hù)專業(yè)要求高無絕緣軌道電路的工作原理多頻發(fā)送不同區(qū)段使用不同頻率1邊界識別通過頻率變化識別區(qū)段邊界2數(shù)字處理使用DSP技術(shù)分析信號3狀態(tài)判斷基于信號特征判斷占用狀態(tài)4無絕緣軌道電路的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無絕緣節(jié)維護(hù)減少機(jī)械沖擊降低維護(hù)成本缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜設(shè)備昂貴故障診斷難站內(nèi)軌道電路的設(shè)計考慮因素站場布局根據(jù)道岔和線路配置區(qū)段劃分基于信號系統(tǒng)和聯(lián)鎖需求電氣特性考慮干擾源和軌道參數(shù)安全需求滿足故障-安全原則軌道電路長度軌道電阻定義鋼軌本身的電阻值測量方法專用軌道電阻測量儀影響因素鋼軌材質(zhì)、溫度、磨損程度標(biāo)準(zhǔn)范圍通常為0.015-0.025歐姆/公里道砟電阻定義相鄰鋼軌之間的絕緣電阻影響因素道砟材質(zhì)、濕度、污染測量方法特殊的道砟電阻測量設(shè)備關(guān)鍵作用決定軌道電路分路敏感度分路電阻基本概念車輪軸對鋼軌的短路電阻標(biāo)準(zhǔn)值通常要求小于0.5歐姆影響因素鋼軌銹蝕、油污、砂塵軌道電路的調(diào)整測量參數(shù)鋼軌電阻、道砟電阻、信號強(qiáng)度調(diào)整電流通過調(diào)整電阻設(shè)定合適電流檢查靈敏度使用標(biāo)準(zhǔn)分路電阻測試驗(yàn)證邊界檢查區(qū)段邊界的電氣隔離性軌道電路的維護(hù)日常巡檢目視檢查和簡單測試1定期測量電氣參數(shù)全面檢測2預(yù)防性維護(hù)調(diào)整和清潔關(guān)鍵部件3故障維修快速響應(yīng)和處理異常4常見故障及處理方法故障現(xiàn)象可能原因處理方法虛占道砟電阻低清潔道砟或更換虛閑繼電器接觸不良清潔或更換繼電器間歇性故障線路接觸不良檢查并緊固連接失去分路鋼軌嚴(yán)重銹蝕打磨鋼軌表面軌道電路在站內(nèi)信號系統(tǒng)中的應(yīng)用軌道電路是聯(lián)鎖系統(tǒng)的基礎(chǔ)，提供軌道占用信息控制信號機(jī)顯示，保障列車運(yùn)行安全軌道電路與聯(lián)鎖系統(tǒng)的關(guān)系狀態(tài)輸入提供軌道占用信息聯(lián)鎖處理根據(jù)占用狀態(tài)執(zhí)行邏輯判斷安全控制形成聯(lián)鎖條件保障安全信號輸出控制信號機(jī)和道岔狀態(tài)軌道電路與進(jìn)路控制的關(guān)系1進(jìn)路請求調(diào)度請求設(shè)置進(jìn)路2占用檢查軌道電路檢查區(qū)段是否空閑3鎖閉控制鎖閉相關(guān)道岔確保安全4信號顯示允許信號放行列車軌道電路與列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的關(guān)系位置檢測提供列車精確位置信息速度控制為ATP系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)間保護(hù)確保列車間安全間距進(jìn)路鎖閉確保列車運(yùn)行路徑安全軌道電路與道岔控制的關(guān)系防護(hù)功能防止列車占用時轉(zhuǎn)換道岔鎖閉控制進(jìn)路建立后鎖定道岔位置狀態(tài)檢測監(jiān)測道岔區(qū)段占用情況安全保障防止列車沖突和側(cè)向碰撞軌道電路的安全性分析1固有安全性故障導(dǎo)向安全狀態(tài)2冗余設(shè)計關(guān)鍵部件雙重保護(hù)3失效檢測實(shí)時監(jiān)控電路狀態(tài)4斷軌檢測自動發(fā)現(xiàn)軌道斷裂軌道電路的可靠性分析軌道電路的抗干擾措施1濾波技術(shù)使用帶通濾波器過濾干擾信號2編碼傳輸采用特定編碼提高抗干擾能力3屏蔽技術(shù)使用屏蔽電纜和接地措施4隔離措施光電隔離和磁隔離技術(shù)電氣化鐵路對軌道電路的影響回流干擾牽引電流使用鋼軌回流影響檢測精度諧波干擾電力設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾信號傳輸感應(yīng)耦合高壓線與信號線耦合產(chǎn)生虛假信號軌道電路的發(fā)展趨勢數(shù)字化模擬電路向數(shù)字電路轉(zhuǎn)變智能化加入自診斷和自適應(yīng)功能集成化與其他系統(tǒng)深度集成無線化結(jié)合無線傳感技術(shù)新型軌道電路技術(shù)簡介數(shù)字化軌道電路采用數(shù)字信號處理技術(shù)智能化軌道電路具備自診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控集成式軌道電路與多種系統(tǒng)集成的綜合平臺數(shù)字化軌道電路數(shù)字調(diào)制數(shù)字編碼調(diào)制信號1DSP處理數(shù)字信號處理分析2誤碼檢測CRC校驗(yàn)保障安全3狀態(tài)輸出高可靠數(shù)字輸出4智能化軌道電路自診斷實(shí)時監(jiān)測電路參數(shù)和健康狀態(tài)自適應(yīng)根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)整參數(shù)預(yù)測維護(hù)分析趨勢預(yù)測可能發(fā)生的故障遠(yuǎn)程管理支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置軌道電路與列車自動控制系統(tǒng)的集成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供精確占用信息速度控制為ATP提供安全速度計算基礎(chǔ)位置確認(rèn)結(jié)合應(yīng)答器精確定位移動授權(quán)決定列車移動授權(quán)邊界軌道電路在高速鐵路中的應(yīng)用ZPW-2000系統(tǒng)中國高鐵常用軌道電路1UM71/TI21系統(tǒng)歐洲高鐵常用軌道電路2AF系統(tǒng)日本新干線使用的音頻軌道電路3數(shù)字化系統(tǒng)新一代高鐵數(shù)字軌道電路4軌道電路在城市軌道交通中的應(yīng)用1短區(qū)段應(yīng)用高密度車站區(qū)段劃分細(xì)致2高頻率調(diào)