轨道电路讲义

轨道电路教学讲义本讲义分四节，分别讲述有关轨道电路的发展、基本组成、基本构成元素的日常应用分析和一些轨道电路的故障分析和处理技巧，重点为第三节和第四节内容。第一节中国铁路的发展简史与轨道电路的发展史一、中国铁路发展简史十八世纪初，英国工业革命进入了顶盛发展时期，自然科学的发展加速了英国工业革命的进程，到1825年，世界上第一条铁路和第一台机车就在英国达林顿问世，铁路的建成使英国的工业革命进入了一个划时代的时期，此后，在长达一百多年的时间里，资本主义国家就开始了铁路工业的大革命。1840年鸦片战争前后，（大约是1876—1893年期间）铁路的信息和知识开始传入中国。1865年，英国商人在北京宣武门外修建了一条长0.5公里的铁路进行展览，遭到了当时清政府的拒绝。1876年，中国土地上出现了第一条铁路，这也是英国资本主义集团采取欺骗手段擅自修建的，是上海—吴淞口的吴淞铁路。这条铁路经营了一年多时间，也被清政府赎回来拆除了。五年后，即1881年，由清政府洋务派主持，开始修建唐山至胥各庄铁路，从而揭开了中国自主修建铁路的序幕。此后又在台湾修筑了台北到基隆港和台北到新竹的铁路。但由于清政府的昏庸愚昧和闭关锁国的政策，早期修建铁路阻力很大，到1894年中日甲午战争前夕，近二十年的时间里仅仅修建大概400多公里铁路。1894年，清政府在中日甲午战争中战败，割地赔款，国力大损，帝国主义纷纷加入剥削中国的阵营，铁路路权被强行霸占，在清政府执政时期（1876~1911年间）在中国大地上共修建铁路约9400公里，其中帝国主义直接修建经营的约占41%；帝国主义通过贷款控制的约占39%；国有铁路，包括中国自力更生修建的京张铁路和商办铁路及赎回来的京汉、广三等铁路仅占20%左右。1911年，辛亥革命暴发，中华民国成立。在北洋军阀袁世凯篡夺革命果实后于1912年执行了“路政统一”政策，各省商办铁路公司被强行解散，各省已经建成和正在兴建的铁路全部被收缴为国有，用来抵借外债，从而形成了帝国主义掠夺中国路权的第二次高潮。从1912年到1916年资本主义国家略夺路权共达13，000多公里。在北洋政府执政的时期（1912~1927）内，关内共修聿建了约2，100公里铁路，大部分为原有铁路的扩展和延续；在东北修建了约1，800公里铁路，多数也是日本帝国主义采用借款、垫款或“合办”等方式修建和控制的；还有一些是官商合办的铁路。1928年，南京国民党政府执政以后，又出现了以官僚买办资本和帝国主义垄断资本“合资”的方式修建铁路，从而又出现了帝国主义掠夺中国路权的第三次高潮。1928年到1937年间，在关内修建铁路约3，600公里；在东北以官商合营方式修建约900公里（1928~1931）。从1927年到1945年抗日战争结束前，在西南、西北“大后方”共修建铁路大约1，900公里。在这个时期，妄想独霸中国日本帝国主义，于1931年发动了“九。一八”事变，侵占了整个东北，成立了伪满政府。继而又在1937年发动了“七。七”事变，掀起了全面的侵华战争，中国大部分铁路伦于日寇的股掌之间。从1931到1945年，日本侵略者在东北共修建了5，700公里铁路；从1937到1945年，在华北、华中和华南的占领区修建了900公里铁路。到1948时，中国大陆共修建铁路约13，000公里。京张铁路是我国自己筹款，自己勘测、设计、施工的第一条铁路。1905年，正当英、俄两国激烈争夺中国华北路权时，清政府决定修建一条从北京到张家口的铁路，任命了詹天佑作为京张铁路局会办兼总工程师，3月开工定测，8月定测完毕，同年10月开始动工。京张铁路自北京丰台到张家口，全长201.2公里。其中关沟段穿越军都山，最大坡度为33‰，最小曲线半径182.5米，隧道4座，计长1，644米，采用“之”字形线路，工程非常艰巨。经过4年奋战，1909年9月全线提前胜利完工。它的建成，揭开了我国铁路建筑史上崭新的一页。二、轨道电路发展史铁路最初的雏形是没有轨道电路的，但随着列车对数的增加和运行速度的提高，火车事故率开始飞速增加，不能明确反映列车空闲与占用轨道是导致火车事故频发的主要因素，为了检查列车占用钢轨线路状态，美国人鲁宾逊1870年发明了开路式轨道电路，1872年研制成功了闭路式轨道电路，于1873年首先在宾西法尼亚铁路试用，从此诞生了铁路自动信号。我国铁路在建国前采用的轨道电路传输信息少，分布也极不平衡，建国后从50年代中期开始，轨道电路技术在我国有了长足的发展，不仅传输的信息量增加而且它的使用已遍及全国铁路各线，构成了我国铁路信号技术发展的基础。1924年，我国首先在大连——金州间，沈阳——苏家屯间建成自动闭塞，采用了交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是我国最早采用的轨道电路。我国的轨道电路发展分为直流轨道电路、交流连续式轨道电路和交流计数电码、移频、高频轨道电路（包括计轴设备）、无绝缘轨道电路等几种。（一）直流轨道电路直流轨道电路又分为：普通直流轨道电路和直流脉冲轨道电路1、普通直流轨道电路京奉（现沈阳）铁路在联锁闭塞设备中自动控制出站信号机恢复定位，最早用的水银轨道接触器。1925年首先在秦皇岛及南大寺两站装设了直流闭路式轨道电路，取代了水银轨道接触器，这是我国最早使用的一种直流轨道电路，轨道电路器材用的是英国麦堪和荷兰德两家公司的产品。1942年，在济南站中修建了进路操纵手柄式继电电气集中联锁，轨道电路是直流闭路式的，器材为日本产品。1952年，衡阳站建成进路操纵继电式电气集中联锁。轨道电路也是直流闭路式的，器材是上海华通、新安电机厂新成电器厂的仿美制品。在50年代初，从苏联引进了HP-2型直流轨道电路，曾用在蒸汽牵引区段的小站联锁设备中。由于它抗干扰性能差，继电器不能集中管理，所以使用较少，已逐步被交直流轨道电路所取代。直流轨道电路没有绝缘破损防护功能，抗干扰性能差，受直流电气牵引电流的干扰，不能正常工作。1960年，我国在宝鸡-凤州段建成了第一条单相工频交流电气化铁路。为防止牵引电流的干扰，根据苏联资料仿制成一种单轨条式直流轨道电路，曾在宝凤段各站的站线上使用过。2、直流脉冲式轨道电路铁道部科学研究院从52年起便开始研究电冲轨道电路。初期在现场试验的轨道继电器为桥式磁系统的偏极继电器，它的衔铁材质性能差，接点弹力容易变化，继电器工作不够稳定，以后改为极性保持式轨道继电器。58年，TY-58型电冲轨道电路，首先在沈山线锦州-高台山间，共182Km的双线区段上装设了以TY-58型电冲轨道电路为基础的架空线式电冲自动闭塞。59年又将电冲分为正、负电冲及无电冲三种信息，于是实现了无架空线式电冲自动闭塞，即极性电冲自动闭塞。这种轨道电路结构简单，传输距离较运，缺点是抗干扰能力差。60年代，铁道部科学研究院曾研究利用电冲信息实现与本制式相配套的机车信号，未获成功。因为铁道部要求自动闭塞必须有与本制式相配套的机车信号，所以从此电冲轨道电路便逐步被交流计数电码轨道电路所代替。电冲轨道电路从50年代初期开始研制，到60年代初期得到广泛应用，为运输生产发挥了很好的作用。它是我国第一个自己研制的用作传输自动闭塞信息的轨道电路。从这时起，我国才有直流脉冲轨道电路。为发展脉冲式轨道电路提供了宝贵的经验，是我国轨道电路技术的一个较大的进步。1968年初，铁道部科学研究院与沈阳、北京等铁路局协作，开展了极性频率脉冲轨道电路的研究，到1972年初，我国用不同方案的极性频率脉冲轨道电路作为基础设备，修建了666Km的双线自动闭塞。极性频率脉冲轨道电路在试用中曾发生过以下问题：①邻线干扰②两线一地输电线干扰③断轨检查性能差。为此提出了采用低压脉冲传输的设想。1974年，完成了统一方案试验，统一方案集各铁路局的成熟经验，采用了热机备用的冗余技术，并着重解决了轨道电路的调整、分流及断轨状态所存在的问题，同时也解决交流侵入、邻线干扰及高压线路接地干扰等问题，经试用后，于1980年通过铁道部初步技术鉴定，以后便得到了进一步推广。（二）交流连续式轨道电路交流连续式轨道电路又分为交直流轨道电路、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路和相敏轨道电路。1、交直流轨道电路满铁从1925年开始，在长大线主要车站修建了电气集中联锁，轨道电路用的是N-8型交直流轨道电路和二元二位式轨道电路。交直流轨道电路装在站内道岔区段上，这是我国最早使用的一种交直流轨道电路，它的器件是日本产品。我国在50年代中期开始引进信号技术，这时由沈阳信号工厂仿制出KHP-5型和HBP型交直流轨道电路器材。这种轨道电路，在非电化区段的中、小站色灯电锁器联锁和小站电气集中联锁中得到应用。1959年，我国第一个采用大插入继电器的590型组合式电气集中，在北京站建成并交付使用。站内采用HBTIII-200型交直流轨道电路，这种轨道电路与HBP-250型交直流轨道电路相似，器材是沈阳信号工厂仿苏产品。1964年我国研制成功AX系列安全型继电器，1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，首先在南翔站使用，此后JZXC-480型交直流轨道电路在非电化区段的车站上迅速大量推广，取代了所有其他制式的交直流轨道电路，从而使我国的交直流轨道电路的制式得到统一。2、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路JW-2型驼峰轨道电路，应变速度较慢，调整困难，不甚适合驼峰轨道电路的技术要求。1969年研制成功了驼峰轨道电路用的JZXC-2.3型交直流轨道电路。我国早在1960年，有些铁路局为了节省电缆，在牵出线、接近区段，就安装了一种阀式轨道电路，到70年代中期，因平交道口事故有所增加，有些铁路局又开始使用阀式轨道电路设计道口信号。北京铁路局科研所和天津铁路运输学校合作，于1982年研制成使用阀式轨道电路的道口信号，同年通过部级鉴定。为了解决在继电半自动闭塞区间自动检查列车是否完整到达，铁道科学研究院参照苏联和日本25Hz轨道电路的工作经验，开展了25Hz长轨道电路的研究，1978年，在原齐齐哈尔铁路局昂昂溪电务段的协助下，试制出一套样机。1979年，在成都北站与天回镇站间电化区段安装试用。1983年通过了铁道部鉴定。与此同时，原齐齐哈尔铁路局仿效日本电路在本局非电化区段也进行了25Hz长轨道电路的试验，并于1980年10月，通过铁路局鉴定。3、相敏轨道电路1924年满铁在大连-金州间和沈阳-苏家屯间修建的自动闭塞，轨道电路采用二元三位式相敏制，这是我国最早使用的轨道电路，器材用的是美国产品。至1942年，长大线全线建成自动闭塞，器材是日本仿美制品。二元三位式轨道电路工作稳定，直至1984年在长大线的沈阳-四平段仍然残留有这种轨道电路制式的自动闭塞。轨道继电器接点有三个位置，所以以它为基础修建的自动闭塞无需架空线，就可实现三显示自动闭塞。我国从1925年开始在长大线主要车站上修建了电气集中联锁。在这些车站的到发线上，采用50Hz交流二元二位式轨道电路。1937年后，在京奉铁路个别车站上也安装有50Hz交流二元二位式轨道电路。在50年代，从苏联引进了50Hz二元二位式轨道电路。1954年由铁道科学研究所、电务设计事务所及天津铁路管理局组成的试验小组，在京山线具有迷流干扰的古冶地区和道床电阻很低的北塘盐碱地段，进行了不同类型轨道电路的特性比较及电气参数测试和采集，以便为这种地区的轨道电路设计提供依据。为配合修建交流电气化铁路，考虑到站内没有合适的轨道电路制式，从78年开始研制双轨条25Hz相敏轨道电路，它实质上也是二元二位式轨道电路，不同点是信号频率为25Hz。25Hz相敏轨道电路是由通信信号公司研制的，80年首先在联平关站站内安装试点，同年同月，又在石家庄枢纽安装并投入试用。经过两年的试用和改进，于82年通过铁道部鉴定。（三）交流计数电码、移频、高频轨道电路及计轴设备1、交流计数电码轨道电路我国为了解决与自动闭塞相配套的机车信号和得到较好的轨道电路传输特性，于58年从苏联引进了交流电码轨道电路，59年开始在北京-南仓间修建的50Hz交流计数电码自动闭塞工程中使用，器材是由