城市轨道交通信号基础课件――第二章之轨道电路

城市轨道交通信号基础主讲：冯博老师机电工程系第二章信号系统基础设备2本章内容轨道电路信号机继电器及继电电路转辙机和道岔控制电路项目一项目二项目三项目四计轴器和应答器项目五第二章信号系统基础设备3项目一轨道电路1．掌握轨道电路的工作原理。2．掌握轨道电路在轨道交通信号系统中的作用。3．了解各种常用轨道电路的特点4.怎样确保轨道电路可靠工作。[知识要点]第二章信号系统基础设备4一、轨道电路的工作原理轨道电路是以钢轨为导体，两端加上机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备所构成的电路。1、什么是轨道电路2、轨道电路的组成轨道电路是由导体（钢轨）、钢轨绝缘、送电设备、受电设备、限流电阻组成的。第二章信号系统基础设备5一、轨道电路的工作原理绝缘节轨道电阻轨道继电器轨道电源图1轨道电路组成示意图2、轨道电路的组成第二章信号系统基础设备6导体：钢轨、接续线（减少接触电阻）绝缘节：安装在相邻两轨道电路衔接处送电设备：电源或电子设备（能够发送一定信息）受电设备：轨道继电器、电子设备（能够接收限流电阻：可调电阻器（调整轨道电路的电压）轨道电路并鉴别电流特性）传送电信息反映轨道的状况保持电信息延续划分各轨道区段第二章信号系统基础设备7第二章信号系统基础设备8图2最简单的轨道电路第二章信号系统基础设备9(1)导体轨道交通系统的两条钢轨是传输轨道电流的导体。在两节钢轨的接头处．为了减少钢轨与钢轨夹板问的接触电阻，用接续线连接，如图3所示。钢轨接续线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图4所示。图3轨端接续线图4塞钉式钢轨接续线第二章信号系统基础设备10(2)钢轨绝缘钢轨绝缘安装在相邻两个轨道电路衔接处，以保证相邻轨道电路在电气上的可靠隔离。钢轨绝缘多采用机械强度高、绝缘性能好的材料，在钢轨与夹板间垫有槽形绝缘板，夹板螺栓与夹板之间装有绝缘套管和绝缘垫圈。在两个钢轨衔接的断面间还夹有与钢轨断面相同的轨端绝缘。图5轨道绝缘节图6钢轨绝缘(50Kg、60Kg)第二章信号系统基础设备11城市轨道交通的正线多采用无缝线路，需要使用由电子电路构成电气绝缘(又称为调谐区)来分隔相邻轨道电路。(3)送电设备轨道电路的送电设备可以是电源，用于向轨道电路供电；也可以是能够发送一定信息的电子设备，通过轨道电路向列车传递行车信息。BG型轨道变压器主要用于轨道电路供电，其一次侧为220v，二次侧依据所连接的端子不同，可以获得各种不同的电压值。0.45--10.80V。轨道变压器图7扼流变压器示意图第二章信号系统基础设备12图8BG1-80型轨道变压器、BZ4-U型中继变压器图9扼流变压器实物图第二章信号系统基础设备13(4)受电设备轨道电路的受电设备可以是轨道继电器，用于反映轨道电路范围内有无列车、车辆占用和钢轨是否完整；或者当轨道电路中包含有控制信息时，轨道电路的受电设备也可以是能够接收并鉴别电流特性的电子设备，能够根据接收到的不同特性的电流，令有关继电器动作。图10继电器实物图第二章信号系统基础设备14图11轨道电路及其电子设备第二章信号系统基础设备15(5)限流电阻限流电阻是一个可调电阻器，连接在轨道电路电源端，用来调整轨道电路的电压。当轨道电路被列车、车辆的轮对分路时，能够防止输出电流过大而损坏电源。图12可调电阻器原理图第二章信号系统基础设备16变阻器轨道电路用变阻器为R—2.2/220型。阻值为2.2Ω，功率为220W、容许电流为10A、容许温度为105℃可调电阻器图13变压器厢内可调电阻器实物图双保险第二章信号系统基础设备171、监督列车占用：利用轨道电路监督列车在正线或列车和车辆在车辆段等线路的占用状态。轨道电路反映有关线路空闲时，为开放信号、建立进路、构成闭塞提供了依据；轨道电路被占用时，用于实现控制有关信号机的自动关闭，实现信号系统的自动控制。二、轨道电路的作用轨道电路用于监督线路的占用情况，并可以向列车传输控制信息，将列车运行和信号显示等联系起来。对于城市轨道交通，轨道电路是信号系统的重要基础设备，直接影响行车安全和运输效率。轨道电路的作用主要表现在以下两方面。第二章信号系统基础设备182、传输行车信息：在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电路传输不同的控制信息，实现对追踪列车的控制。带有编码信息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车-地之间信息传输的通道之一。例如数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息，为ATP系统直接提供控制列车运行所需的前行列车位置、运行前方信号状态、线路条件等信息，以确定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否减速或停车。第二章信号系统基础设备19APCCAPZCRadioRadioATS1.联锁控制轨旁道岔动作，并将道岔的状态信息传递给ZC(地面区域控制器)。2.ZC(基于列车位置和道岔状态信息)给车载传送移送授权，并将列车位置信息传递给ATS联锁3.CC计算制动曲线，防止列车超速。正线信号原理动态示意图第二章信号系统基础设备20区域控制器（ZC）联锁控制器（ILC）区域控制器（ZC）自动列车监控子系统（ATS）SiSi接入交换机AS区域控制器（ZC）联锁控制器（ILC）SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSi骨干交换机BS轨旁骨干网络WaysideBackbonenetwork轨旁数据通信网络Waysidedatacommunicationnetwork接入交换机AS轨旁APWaysideAP车地无线通信网络WirelessNetwork光纤Fiber以太网电缆Twistedpair无线信道Wirelesstunnel图例车载数据通信网络车载控制器（CC）车载控制器（CC）MRMRXX地铁正线信号系统组成第二章信号系统基础设备21ATC列车在线位置＋进路条件生成移动授权终点计算制动曲线制动曲线制动控制与列车的位置、速度比较列车位置信息基于线路数据和停车点信息逐次生成制动曲线车载设备车载控制设备防护距离车头位置车尾位置追踪列车的停车点停车点的信息XX地铁二号线正线信号系统原理示意图第二章信号系统基础设备22三、轨道电路的分类工频连续式轨道电路音频轨道电路1、按动作电源分为：只用于监督轨道占用，不能传输列车控制信息模拟式音频轨道电路数字编码式轨道电路交流轨道电路直流轨道电路已淘汰（低频300HZ以下，音频300—3000HZ，高频10—40KHZ）第二章信号系统基础设备23习惯上交流轨道电路就是指工频50Hz电源的交流连续式轨道电路（480型轨道电路），电源频率为25Hz和75Hz的轨道电路，也属于交流轨道电路的范畴，要在名称上注明电源的频率。小提示★国产移频轨道电路：495～905HZ★UM71轨道电路：1689～2611HZ★道口用轨道电路：14～40KHZ第二章信号系统基础设备24模拟式音频轨道电路采用调幅或调频方式，可以传输较多信息，不仅能监督轨道的占用状态，还能反映列车运行前方三个或四个闭塞分区的占用情况。数字编码式音频轨道电路采用数字调频方式，可以传输更多的信息，编码中包含了速度码、线路坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。第二章信号系统基础设备25开路式轨道电路闭路式轨道电路2、按工作方式分为：发送、接收设备安装在轨道电路同一端，无车占用时不构成回路发送、接收设备安装在轨道电路两端三、轨道电路的分类第二章信号系统基础设备26开路式轨道电路发送和接收设备在轨道电路同一端，有车GJ，无车GJ，遇有断轨GJ，不能及时发现图14开路式轨道电路第二章信号系统基础设备27闭路式轨道电路：送、受电端放两端，平时闭合回路无车，有车，故障图15闭路式轨道电路第二章信号系统基础设备28连续式脉冲式3、按电流特性分为：传送连续交流，只能监督轨道占用与否，不传送信息传送断续电流脉冲三、轨道电路的分类交流计数电码式数字编码式传送断续电流调频方式，不是单一低频调制频率第二章信号系统基础设备29移频式轨道电路：传送移频电流，在发送端用低频（几赫至几十赫）作为行车信息去调制载频（数百赫至数千赫），使移频频率随低频作周期性变化，接收端将低频解调出来，动作GJ。移频轨道电路可传送多种信息的信号。图16ZPW-2000A型移频机柜实物图第二章信号系统基础设备30有绝缘轨道电路无绝缘轨道电路4、按轨道区段分割方式分为：钢轨绝缘（增加乘客不舒适感，不利于牵引回流），多用于车辆段谐振式电气隔离，正线线路上得到广泛应用三、轨道电路的分类第二章信号系统基础设备31无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路在分界处不设置钢轨绝缘，轨道电路电流采用不同信号频率，根据谐振的原理，使谐振回路对不同频率呈现不同阻抗，实现对相邻轨道电路的电气隔离。这种电气隔离方式又称为谐振式。无绝缘轨道电路满足了城市轨道交通电化牵引和采用无缝线路的要求，在正线线路上得到广泛应用。图17电气绝缘节第二章信号系统基础设备32区间轨道电路站内轨道电路5、按设置地点分为：三、轨道电路的分类只监督本区段空闲，不发送其他信息。用于正线，监督各闭塞分区空闲，传输有关行车信息第二章信号系统基础设备33第二章信号系统基础设备34第二章信号系统基础设备35钢轨无分支，结构简单结构复杂无岔区段轨道电路道岔区段轨道电路6、按是否包含道岔，站内轨道电路分为：三、轨道电路的分类第二章信号系统基础设备36无岔区段轨道电路：一般用于股道、尽头调车信号机前方接近区段、进站信号机内方、两差置调车信号机之间。道岔区段轨道电路:包含了岔前线路、岔后直向位置线路和岔后侧向位置线路。根据道岔结构，不仅有关钢轨、杆件要增加绝缘，还要增加道岔跳线和连接线，当分支超过一定长度时，还必须设置多个受电端。第二章信号系统基础设备37图18道岔区段轨道电路第二章信号系统基础设备38无抗干扰要求既要抗电化干扰，又要保证牵引回流畅通非电化区段轨道电路电化区段轨道电路7、按列车牵引方式分为：三、轨道电路的分类第二章信号系统基础设备39电气化区段钢轨内即有50HZ牵引电流，又有轨道电路电流。有绝缘的轨道电路，必须安装扼流变压器，使牵引电流顺利越过绝缘节。图19轨道电路及变压器第二章信号系统基础设备40目前，我国电气化铁路：站内：25HZ相敏轨道电路；区间：无绝缘移频轨道电路。知识点8、按通道分为：双轨条轨道电路单轨条轨道电路两根钢轨一条为钢轨，另一条由电缆一般用于城轨交通停车场普遍采用第二章信号系统基础设备41小提示由于城市轨道交通列车采用直流牵引供电，且都是无缝线路，因此不能采用扼流变压器分割轨道电路，一般采用“S”形导线（简称“S”Bond）作为轨道电路的电气绝缘。轨道电路有两种方式经“S”形导线在钢轨内传输，分别为：感应式和注入式。第二章信号系统基础设备42四、轨道电路的划分与命名1、轨道电路的划分大多采用无绝缘轨道电路，每隔一定距离划分一个闭塞分区。轨道电路之间采用钢轨绝缘，把两个轨道电路划分为互不干扰的独立电路单元，称为轨道电路区段正线轨道电路划分车辆段轨道电路的划分第二章信号系统基础设备43划分原则：（1）有信号机的地方必须设置绝缘节，信号机的内外方为不同的轨道电路区段。（2）凡是能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘。例如，渡线道岔上的钢轨绝缘。13渡线图20渡线处钢轨绝缘第二章信号系统基础设备44（3）一个轨道电路内，单动不超过3组，复式交分不超过2组。（4）为提高咽喉使用效率，将轨道电路适当划短，使道岔及时解锁，排列其他进路，但不得过短。小提示与一般铁路车站不同的是，城市轨道交通车辆段车库的停车线一般划分为两段轨道电路，允许停放两列列车。第二章信号系统基础设备45四、轨道电路的划分与命名2、轨道电路的命名道岔区段和无岔区段命名方式不同（1）道岔区段：根据道岔编号来命名。只一组道岔，用包含的道岔编号命名，如图21中:6DG两组道岔，用两组道岔编号连缀命名，如:15-16DG三组道岔，取其中最大和最小道岔号命名，如:7-10DG第二章信号系统基础设备46图21轨道电路的命名第二章信号系统基础设备47（2）无岔区段停车线股道轨道电路：按照股道编号命名，一般停车线划分为两个轨道区段，可