5、第五章 轨道电路(H)

第五章轨道电路本章要了解的内容：一、轨道电路概述二、轨道电路的基本工作状态和基本参数三、轨道电路区段划分和极性交叉四、工频交流连续式轨道电路五、25HZ相敏轨道电路六、移频轨道电路第五章轨道电路轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。它用来监督线路的占用情况，以及将列车运行与信号显示等联系起来，即通过轨道电路向列车传递行车信息。轨道电路是铁路信号的重要基础设备，它的性能直接影响行车安全和运输效率。第一节轨道电路概述一、轨道电路的组成轨道电路由钢轨线路、钢轨绝缘、电源、限流设备、接收设备组成。其中钢轨线路是由钢轨和钢轨端部的接续线和两端的引线组成。钢轨绝缘是钢轨线路两端的绝缘装置，在轨道的轨距保持杆、尖轨连接杆、转辙机安装装置等都安装有绝缘装置。电源常用直流电源、交流电源、脉冲电源等。限流设备是由可调整的电阻器或电抗器组成。接收设备常用电磁继电器或电子继电器，如图5-1所示。二、轨道电路的基本原理最简单的轨道电路的结构形式如图5-2所示。平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流从轨道电路电源正极→钢轨→轨道继电器→另一根钢轨→电源负极，轨道继电器中有电，使继电器保持吸起，接通信号机的绿灯电路，允许列车进入轨道电路，如图5-2a所示。当列车进入轨道电路区段时，如图5-2b所示。三、轨道电路的作用1、第一个作用：监督列车的占用利用轨道电路监督列车在区间或列车和调车车列在站内的占用，是最常用是方法。由轨道电路反映该段线路是否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据，还利用轨道电路的被占用关闭信号，把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来。2、第二个作用：是传递行车信息在自动闭塞中利用轨道电路中传递不同的频率来反映前行列车的位置，决定各通过信号机的显示，为列车提供行车命令；还为列车控制系统直接提供控制列车运行所需的前行列车位置、运行前方信号机机状态和线路条件等有关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。四、轨道电路的分类1、按动作电源分：直流和交流轨道电路交流轨道电路的频率较多：25Hz、50Hz、移频495~905Hz、ZPW-2000的1698~2611Hz。2、按工作方式分：开路、闭路式轨道电路3、按所传送的电流特性分：连续式、脉冲式、计数电码式和频率电码式以及数字编码式。1）连续式轨道电路是传送连续的交流或直流电流；2）脉冲轨道电路是一种传送断续电流脉冲的轨道电路；3）计数电码轨道电路传送的是断续的电流，即由不同长度脉冲和间隔组合成电码；4）移频轨道电路在钢轨中传送的是移频电流，在发送端用低频作为行车信息去调制载频，使移频频率随低频作周期性变化；5）数字编码式轨道电路也采用调频方式，但它采用的不是单一低频调制频率，而是一个若干比特的一群调制频率，根据编码去调制载频，编码包括速度码、线路坡度码、闭塞分区长度码、路网码、纠错码等，可以传输更多的信息。4、按分割方式分：有绝缘、无绝缘轨道电路，如下图所示。5、按使用处所分：区间、站内轨道电路6、按轨道电路内有无道岔分：站内分为无岔区段、道岔区段轨道电路7、按适用区段分：非电气化区段、电气化区段轨道电路8、按轨道电路利用钢轨作为通道的方式分：双轨条、单轨条轨道电路五、轨道电路的应用轨道电路主要用于区间和站内1、区间的轨道电路通常是与自动闭塞制式相一致的轨道电路，按照自动闭塞通过信号机的设置划分闭塞分区，每个闭塞分区就设有轨道电路；2、站内轨道电路应用更为广泛：对于电气集中联锁来说，列车进路和调车进路都必须安装轨道电路；对于电锁吕联锁的车站，正线及到发线接车进路的股道上，必须设轨道电路；在驼峰调车场，除推送进路设轨道电路外，峰下每组分路道岔、警冲标处均设有轨道电路；对于机车信号来说，各种制式的区间轨道电路和站内电码化以后的轨道电路，就是其地面发送设备，也就是信息来源。第二节轨道电路的基本工作状态和基本参数一、轨道电路基本工作状态1、轨道电路的调整状态：是轨道电路完整和空闲，接收设备正常工作时的状态。在调整状态的最不利条件下（最不利条件是：发送电压最低、钢轨阻抗最大、道碴电阻最小，同时轨道电路长度为极限长度），轨道电路接收设备应能可靠工作，反映轨道电路的空闲状态。2、轨道电路的分路状态：是当轨道电路区段有车占用时，接收设备应被分路而停止工作的状态。在分路状态的最不利条件下（发送电压最高、钢轨阻抗最小、道碴电阻最大、列车分路也最大〈车轾、轮对少、车轮与钢轨接触面不洁〉），轨道电路接收设备应能可靠地停止工作，反映轨道电路区段有车占用。3、轨道电路的断轨状态：是指轨道电路的钢轨在某处折断时的情况，此时钢轨虽已折断，但轨道电路仍可通过大地构成回路，接收设备中还会有一定值的电流流过。为确保安全，断轨时，接收设备应不能工作。断轨状态的最不利条件是，断轨时轨道电路的参数变化使轨道接收设备中获得最大电流。它除了与钢轨阻抗模值最小、发送电压最大有关外，断轨地点和道碴电阻的大小也有一定的影响。有一个使接收设备中电流最大的最不利数值——临界断轨地点和临界道碴电阻。二、轨道电路分路的几个术语1、列车分路电阻：列车占用轨道电路时，轮对跨在两根钢轨上形成的电阻，就称为列车分路电阻；2、分路效应：由于列车分路使轨道电路接收设备中电流减小，并处于不工作状态，称为有分路效应；3、分路灵敏度：是在轨道电路的钢轨上，用一电阻在某点对轨道电路分路，若恰好能使GJ线圈中电流减少到释放值，则这个分路电阻值就叫做该点的分路灵敏度4、极限分路灵敏度：对某轨道电路来说，各点的分路灵敏度中的最小值，就是该轨道电路的极限分路灵敏度；5、标准分路灵敏度：是衡量轨道电路分路效应优劣的标准。我国规定一般的轨道电路标准分路灵敏度为0.06Ω。三、轨道电路的基本参数（略）1、轨道电路的一次参数1）道碴电阻：轨道电路的漏泄电流是由一根钢轨经轨枕、道砟和道床流往另一根钢轨的。2）钢轨阻抗：每公里两根钢轨（回路）的阻抗。2、轨道电路的二次参数特性阻抗和传输常数，它们是一次参数的函数，所以称二次参数。在测算轨道电路一次参数时，通常的方法是从轨道电路始、终端电压、电流的关系中，先求出二次参数，再根据二次参数求得一次参数。第三节轨道电路区段划分和极性交叉一、轨道电路区段的划分为了较准确在反映机车车辆所在位置，并满足提高站内作业效率的要求，轨道电路划分成若干个区段。轨道电路划分原则：1）信号机的前后，应划分为不同的区段；2）凡是能平行运行的进路，应用钢轨绝缘隔开，形成不同的区段；3）在一个轨道区段内，单动道岔最多不超过3组，复式交分道岔不得超过2组；4）在大站，为提高效率应把轨道电路尽量划短。二、轨道电路的极性交叉1、极性交叉：有钢轨绝缘的轨道电路，为实现对钢轨绝缘破损的防护，要使绝缘节两侧的轨面电压具有不同的极性或相反的相位，这就是轨道电路的极性交叉，如图5-6所示。2、极性交叉的作用：可防止在相邻轨道电路间的绝缘节破损时引起GJ的错误动作，如图5-7所示。3、极性交叉的配置（略）三、站内轨道电路的命名道岔区段和无岔区段采用不同的命名方式，如图5-10所示。1）道岔区段轨道电路是根据道岔编号来命名的；2）无岔区段命名有不同的情况。第四节工频交流连续式轨道电路工频交流连续式轨道电路采用工频50Hz交流电源，以JZXC—480型继电器为轨道继电器，故又称JZXC—480型交流轨道电路。这种轨道电路实质上是交直流轨道电路，电源是交流电，钢轨中传输的是交流电，而轨道继电器为整流式。工频交流连续式轨道电路因结构简单，是目前我国铁路站内轨道电路运用最为广泛的制式。但是该轨道电路存在诸多缺点，如道床电阻变化适应范围小，极限传输长度短，分路灵敏度低，防雷性能差，形成雨天“红光带”和分路不良等影响行车的情况。所以，必须逐渐用相敏轨道电路等制式所代替。一、工频交流轨道电路的组成工频交流轨道电路的结构，如图5-11所示。它由送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、钢轨接续线以及钢轨组成。钢轨接续线、引接线二、工频交流轨道电路工作原理1、当轨道电路完整，无车占用，GJ↑2、有车占用，GJ↓第五节25Hz相敏轨道电路一、电气化牵引区段对轨道电路的特殊要求1、必须采用非工频制式的轨道电路我国铁路电气化铁路均采用工频50Hz交流供电（牵引供电系统输送给电力机车的电能是单相工频50Hz交流电；电力机车使用的电能电压为27.5KV），钢轨既是牵引电流的回流通道，又是轨道电路信号电流的传输通道。因此轨道电路必须采用非工频制式，且该制式对50Hz牵引电流的基波及其谐波干扰应具备有效可靠的防护措施，以保证轨道电路设备安全可靠地工作。2、必须采用双轨条式轨道电路双轨条轨道电路用扼流变压器沟通牵引电流成双轨条回流，轨道电路处于平衡状态，便于实现站内电码化。3、钢轨接续线截面加大，因线路有大电流流过。4、道岔跳线和钢轨引接线截面加大，引接线等阻。二、扼流变压器在电气化牵引区段，为保证牵引电流顺利流过绝缘节，在轨道电路发送端、接收端设置扼流变压器，轨道电路设备通过扼流变压器接向轨道，并传递信号信息，如图5-12所示。三、97型25Hz相敏轨道电路1、组成及原理25Hz轨道电路采用交流25Hz电源连续供电，其受电端采用交流二元轨道继电器。从电网送入50Hz电源，经专设的25Hz分频器作为轨道电路的专用电源。由于交流元轨道继电器具有可靠的频率选择性，故该轨道电路不仅可用于交流电气化区段也可用于非电气化区段，组成如图5-14所示。原理如图5-15所示2、25Hz相敏轨道电路部件1）防护盒防护盒HF有HF2-25型、HF3-25型、HF4-25型，它们的电路分别如图5-16（a、b、c）所示。如：HF2-25型，由电感、电容串联而成，线圈电感为0.845H，电容为12μF。它并联在轨道继电器的轨道线圈上，对50Hz牵引电流呈串联谐振，相当于是15Ω电阻，以抑制干扰电流。对25Hz信号电流相当于16μF电容，对25Hz信号电流的无功分量进行补偿，起着减小轨道电路传输衰耗和相移的作用。2）防雷补偿器防雷补偿器QBF，有FB—1型和FB—2型。FB—1型内设两套防雷补偿单元，FB—2型内设一套防雷补偿单元，补偿单元原理如图5-17所示。即为对接的硒片和电容器。硒片采用XT-1-22C5C型，用来防雷。电容器C采用CJ48-2-4μF，用来提高轨道电路局部线圈电路的功率因数，以减小变频器输出电流。3）25Hz轨道变压器25Hz轨道变压器用于25Hz相敏轨道电压中作为供电电源和阻抗匹配用，送电端和受电端用的是同一型号。3、25Hz相敏轨道电路的特点1）由于采用交流二元继电器，具有可靠的相位、频率选择性。2）采用25Hz频率后，改善了传输特性。3）25Hz电源是运用分频的原理构成的，所以具有频率稳定的特性。4）由于25Hz分频器的固有特性，当两分频器的输入端反相连接时，则其输出电压相差90°。5）25Hz分频器具有不可逆性。6）分频器具有稳压特性。4、一送多受25Hz相敏轨道电路1）带扼流变压器的一送两受轨道电路，如图5-18所示。2）带扼流变压器的一送三受轨道电路，如图5-19所示。四、微电子相敏轨道电路（略）因25Hz相敏轨道电路存在较多问题，如传输性能差、机械继电器结构易卡阻、抗干扰能力差等，故采用微电子相敏轨道电路。如图5-21所示。