轨道电路课件.ppt

第五章轨道电路,轨道电路的产生,1870年美国人鲁宾逊发明了开路式轨道电路。1872年鲁宾逊又成功研制了闭路式轨道电路。轨道电路是利用线路上的钢轨作为导体，用钢轨绝缘划分范围的电路。用于自动、实时检查线路占用情况，将列车运行与信号显示联系起来，向列车传递行车信息。,第一节轨道电路概述,一、轨道电路的基本原理,1、组成：钢轨、绝缘节、轨端接续线、发送端、受电端（轨道继电器）等,50Hz轨道电路,25Hz轨道电路图,(1)导体钢轨：两条钢轨是传输轨道电流的导体。接续线：在两节钢轨的接头处，为了减少钢轨与钢轨夹板间的接触电阻，用接续线连接。,塞钉式钢轨接续线,引接线：用于送电设备、受电设备与钢轨的连接。,(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。若为无缝线路，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。,BG1-80型轨道变压器,轨道变压器BG型轨道变压器主要用于轨道电路供电（降压），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。,2019/12/15,8,(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。,(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。,变阻器轨道电路用变阻器为R2.2/220型。阻值为2.2，功率为220W、容许电流为10A、容许温度为105,可调电阻器,轨道电路的作用：钢轨传送电信息绝缘节划分各轨道区段轨端接续线保持电信息延续轨道继电器反映轨道的状况,2、轨道电路的工作原理,1）列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电路从轨道电路电源正极钢轨轨道继电器电源负极，使继电器保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路。,2）当列车进入轨道电路区段内，即线路被占用时，电流同时流过机车车辆轮对和轨道继电器线圈，由于轮对电阻比轨道继电器电阻小的多，因而流经轨道继电器线圈的电流减小到继电器的落下值，是轨道继电器释放衔铁，用继电器的后接点接通信号机的红灯电路。,12,3.,二、轨道电路的作用1、监督列车的占用：反映线路的空闲状况，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据；2、传递行车信息：如移频自动闭塞利用轨道电路传递不同的频率信息来反映列车的位置、通过信号机的显示或决定列车运行的目标速度，从而控制列车运行。,1、按动作电源分类1)直流轨道电路2)交流轨道电路（低频300Hz以下，音频3003000Hz，高频1040KHz）。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。,三、轨道电路的分类,2、按工作方式分类:1)开路式轨道电路,2)闭路式轨道电路,3、按所传送的电流特性分类可分为连续式、脉冲式、计数电码和频率电码式以及数字编码式。,1）,2),3),4),5),4、按轨道电路的分割方式分:有绝缘轨道电路、无绝缘轨道电路1)有绝缘轨道电路用钢轨绝缘将轨道电路与相邻的轨道电路互相隔离。2)无绝缘轨道电路,在其分界处不设钢轨绝缘，而采用不同的方法予以隔离。按原理可分为三种：电气隔离式、自然衰耗式、强制衰耗式。电气隔离式又称谐振式，利用谐振槽路，采用不同的信号频率，谐振回路对不同频率呈现不同阻抗，来实现相邻轨道电路间的电气隔离。,自然衰耗式，利用轨道电路的自然衰耗和不同的信号特征（频率、相位等），实现轨道电路的互相隔离，在接收端直接接收或通过电流传感器接收。钢轨中的电流可沿正反两个方向自由传输，基本上靠轨道的自然衰耗作用来衰减信号。道口信号所用的道口控制器就采用这种方式的无绝缘轨道电路。强制衰耗式是在自然衰耗式的基础上，吸收电气隔离式的长处（谐振回路的强制性衰耗）而形成的。它采用电压发送、电流接收的方式，接收端由电流传感器接收信号,受电端设置陷波器（谐振电路）。,5、按使用处所分类：分为区间轨道电路和站内轨道电路区间轨道电路主要用于自动闭塞区段，不仅要监督各闭塞分区是否空闲，而且要传输有关行车信息。站内轨道电路用于站内各区段，一般只有监督本区段是否空闲的功能。为了使机车信号在站内能连续显示，要对站内轨道电路实现电码化，即在列车占用本区段或占用前一区段时用切换方式或叠加方式转为能发码的轨道电路。,6、按轨道电路内有无道岔分类站内轨道电路分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。图例无岔区段轨道电路内钢轨线路无分支，构成较简单，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。在道岔区段，钢轨线路有分支，道岔区段的轨道电路就称为分支轨道电路或分歧轨道电路。在道岔区段，道岔处钢轨和杆件要增加绝缘，还要增加道岔连接线和跳线。当分支超过一定长度时，还必须设多个受电端。,图,7、按适用区段分类：非电气化区段轨道电路和电气化区段轨道电路。非电气化区段轨道电路，没有抗电化干扰的特殊要求。电气化区段轨道电路，既要抗电化干扰，又要保证牵引回流的畅通无阻。因钢轨中已流有50Hz的牵引电流，轨道电路就不能采用50Hz，而必须采用50Hz以外的频率。对于有绝缘的轨道电路，必须安装扼流变压器，使牵引回流能顺利越过绝缘节。我国目前站内多采用25Hz相敏轨道电路，区间多采用无绝缘或有绝缘移频轨道电路。,8、按机车牵引电流的回归方式分类：单轨条轨道电路：利用轨道电路中一根钢轨作为牵引电流回线的轨道电路双轨条轨道电路：利用轨道电路两根钢轨作为牵引电流回线的轨道电路,四、轨道电路的应用主要用于区间和车站。区间：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分区，每个闭塞分区就有其轨道电路。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等都必须安装轨道电路。机车信号：各种制式的区间轨道电路和站内电码化以后的轨道电路，就是其地面发送的设备，也就是信息来源。对于列车超速防护来说，带有编码信息的轨道电路是其车-地之间传输信息的通道之一。,五、站内轨道电路的划分和命名1、划分原则（图例）（1）有信号机的地方必须设置绝缘节（2）满足行车、调车作业效率的提高，能平行运行的进路应划分开来；（3）一个轨道电路区段内，单动道岔不能超过3组，复式交分道岔不能超过2组；（4）为了提高咽喉使用效率，把轨道电路区段适当划短，使道岔能及时解锁，立即排列别的进路。但提速区段，为了保证机车信号的连续显示，轨道电路区段不能过短。,2、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。在所示站场中，只包含一组道岔的，用其所包含的道岔编号来命名，如1DG、3DG；包含两组道岔的用两组道岔编号连缀来命名，如79DG、1319DG；若包含三组道岔，则以两端的道岔编号连缀来命名，如1127DG，包含了11、23、27号三组道岔。,图,（2）无岔区段命名对于股道，以股道号命名，如G、G。进站信号机内方及双线单方向运行的发车口的无岔区段，根据所衔接的股道编号加A（下行咽喉）及B（上行咽喉）来表示，如AG、AG。半自动闭塞区间进站信号机外方的接近区段，用进站信号机名称后加JG来表示。差置调车信号机之间的无岔区段，以两端相邻的道岔编号写成分数形式来表示，如1/11WG。牵出线、机待线、机车出入库线、专用线等调车信号机外方的接近区段，用调车信号机编号后加G来表示，如D5G。,第二节工频交流连续式的轨道电路,一、工频轨道电路的组成和工作原理,（一）组成：送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、轨端接续线、钢轨等。,1、送电端：BG150型轨道变压器、R2.2/220型变阻器,2、受电端：BZ4型中继变压器、JZXC-480继电器,BZ4-U型中继变压器（升压）,JZXC-480整流继电器,3、钢轨绝缘保证相邻轨道电路之间的电气绝缘。,4、轨道电路连接线包括：钢轨接续线-用于轨道电路接缝处的连接，以减小接触电阻。有塞钉式（现场广泛使用）、焊接式。引接线-连接轨道电路送受端变压器箱或电缆盒与钢轨的导线，一般用涂有防腐油的多股钢丝绳制成。道岔跳线-连接道岔岔心等处的导线。,（二）工频轨道电路的工作原理（1）轨道电路完整或无车占用：GJ，其交流电压应在10.5-16v左右（高于轨道继电器工作值9.2V的15%）。（2）当车占用时：GJ，GJ的交流残压此时应低于2.7v(低于释放值4.6V的40%)。,（三）工频轨道电路的特点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型轨道电路，它是非电化区段使用的一种非电码化安全型交流连续式轨道电路。JZXC-480型轨道电路中，电源采用交流，钢轨中传输的是交流，继电器接受的交流，但动作是直流。工频交流连续式轨道电器因结构简单，是目前我国铁路站内轨道电路运用广泛的制式。但是该轨道电路存在许多缺点，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。,二、道岔区段的轨道电路（一）道岔绝缘和道岔跳线1、道岔绝缘道岔区段除了各种杆件、转辙机安装装置等加装绝缘外，还要加装切割绝缘，以防止辙叉将轨道电路短路。道岔绝缘根据需要，可以设在直股，也可以设在弯股。2、道岔跳线为保证信号电流的畅通，道岔区段除轨端接续线外，还需装设道岔跳线。,直股切割和弯股切割道岔绝缘设置在直股线或弯股线上，分别叫做直股切割（a）（b）或弯股切割（c）（d）。,43,（二）道岔区段轨道电路的连接方式串联式：电路流经区段的所有钢轨，检查所有跳线和钢轨的完整，电路安全，但增加了连接线，施工和维护不便，未被广泛采用；并联式：电路简单，正常直股或弯股有车占用时继电器均落下。但弯道处于开路状态（没有受电设备），若跳线或钢轨折断，则继电器不会落下，不符合故障安全原则。解决方法：双跳线或一送多受,串联式,并联式,（三）一送多受轨道电路由于具有分支电路，不仅包括道岔的直向部分线路，还包括侧向部分线路，道岔区段可采用一送多受轨道电路，包括一送双受或一送三受。各分支受电GJ的前接点串联在主GJ电路中，分支和主会同时落下，主GJ接点用在联锁电路中，可对整个轨道电路空闲与否进行检查；Rs用于提高分路灵敏度，使各GJ电压平衡。,（四）道岔区段轨道电路工作原理(1)调整状态：道岔区段设备完好、没有车占用时，DGJ处于吸起状态。(2)分路状态：道岔区段有车占用时，DGJ处于落下状态。(3)断轨状态：直股断轨时，DGJ处于落下状态；道岔区段断线或弯股断轨时，由于DGJ1落下，使DGJ处于落下状态。从上述看出，尽管道岔区段轨道电路具有分支，仍然是利用一个继电器(即DGJ)表示轨道电路的工作状态。,图道岔区段轨道电路示意图,（五）道岔区段轨道电路的作用,设置道岔区段轨道电路的主要作用是监督道岔区段是否有车占用，将DGJ接点应用于车站联锁电路和道岔控制电路中，从而确保有车占用或有列车及调车车列通过时，道岔区段内所有的道岔均处于锁闭状态，避免列车、调车车列运行过程中由于道岔中途转换造成脱轨或进入异线的事故发生。另一方面，道岔区段轨道电路与车站联锁设备的表示灯电路相结合，在监督占用的同时，使控制台显示的“红光带”或“白光带”能够表示相应轨道区段内道岔的开通方向，为操作人员提供了更直观的道岔状态信息。,（一）极性交叉的定义有钢轨绝缘的轨道电路，为了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。,三、轨道电路的极性交叉,（二）极性交叉的作用可以防止在相邻的轨道电路间的绝缘节破损时引起轨道继电器的错误动作。,对于计数电码、频率电码轨道电路而言，因相邻区端的编码不同，无法实现极性交叉，采用的是周期防护或频率防护的方法。,（三）极性交叉的配置,1、根据信号平面图，划分轨道电路区段。画出单线轨道绝缘节。,2、划分网孔回路（道岔绝缘设在弯股，虚线表示跳线，跳线上的道岔绝缘不计数）。在一个闭合的回路中，绝缘节的数量必须达到偶数才能实现极性交叉，若为奇数，采用移动绝缘节的方法实现。回路有4个绝缘节，可实现极性交叉。回路有5个绝缘节，不能实现极性交叉（图b)；将6号道岔绝缘从直股移至弯股，使其变为6个绝缘节（图c）。,3、车站内要求正线电码化时，必须将道岔绝缘设在弯股，只有采用人工极性交叉方式。,人工极性交叉,一、轨道电路的基本参数轨道电路的基本参数指的是它的一次参数和二次参数。（一）轨道电路的一次参数轨道电路是通过钢轨传输电流的，轨道是具有低绝缘电阻的电气回路，因此钢轨阻抗Z（钢轨电阻R和钢轨电抗L的向量和）和漏泄导纳Y（漏泄电导G和漏泄容抗的向量和）就成为轨道电路本身固有的电气参数，所以轨道电路的一次参数就是Z、Y、R、L、G、C的总称。,第六节轨道电路的基本工作状态和基本参数,1、道碴电阻Rd（漏泄导纳Y）轨道电路在电能传输中，电流是由一根钢轨经过枕木、道碴以及大地漏泄到另一根钢轨上的漏泄电阻，称为道碴电阻。,道碴电阻是一个分布参数，通常以每一公里钢轨线路所具有的漏阻值表示，称为单位道碴电阻或简称道碴电阻，用Rd表示，其单位是/km。道碴电阻愈小，两钢轨间漏泄电流就愈大，轨道电路消耗的电能就会增多。而且道碴电阻值变化的范围越大，轨道电路的工作就越不稳定。因此，要保证轨道电路稳定地工作，必须尽可能地提高最小道碴电阻值。提高道床排水能力，定期清筛道碴，及时更换腐朽及破裂的轨枕等，都是提高道碴电阻值的有效措施。最小道碴电阻可能低到0.2/km。,2、钢轨阻抗Z钢轨阻抗包括钢轨条本身阻抗和两节钢轨联接处的各种阻抗。每一公里两根轨条(回路)的阻抗，称为单位钢轨阻抗或简称钢轨阻抗，用字母Z来表示，单位是km。,当轨道电路中通以直流信号时，钢轨阻抗就是纯电阻，称之为钢轨电阻。当轨道电路通以交流信号时，除了有效电阻外，还有感抗存在，总的阻抗比直流时要大很多。可用下列公式概算：r单根钢轨的有效电阻(km)；rj轨端接续线的有效电阻(km)；Lj轨端接续线的电感(mHkm)；Lm单根钢轨的内电感(mHkm)；L钢轨回路的外电感(mHkm)；信号电流的角频率(rads)。,（二）轨道电路的二次参数轨道电路的特性阻抗Zc、传输常数，即轨道电路的二次参数（是钢轨阻抗Z和道砟阻抗Rd的函数）,二、轨道电路的基本工作状态轨道电路的基本工作状态分为调整状态、分路状态和断轨状态三种。轨道电路在各种工作状态下，要受到许多外界因素的影响，其中受道碴电阻、钢轨阻抗和电源电压的影响最大。1、调整状态：就是轨道电路完整和空闲(无车占用)、接受设备（如轨道继电器）正常工作时的状态（可靠吸起）。最不利因素：道碴电阻最小、钢轨阻抗模值最大、电源电压最低、轨道电路长度为极限长度。这些不利因素，构成了轨道电路调整状态的最不利工作条件。但在这种最不利工作条件下，仍要求轨道接收设备上的电压高于其工作门限。,2.分路状态轨道电路分路状态，就是当轨道电路区段有车占用时，接收设备（如轨道继电器）应被分路而停止工作的状态。在分路状态，要求在任何情况下分路时(即在任何地点、任何参数条件以及任意车轴数分路时)，应使轨道电路的接收设备处于不工作状态(对于连续供电式轨道电路来讲，其轨道继电器应处于可靠地落下状态）。最不利因素：当钢轨阻抗模值最小、道碴电阻最大(一般令其为无穷大)、电源电压最高、列车分路电阻最大时，轨道电路的受电会出现最大值。,3.断轨状态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，虽然钢轨已经断开，但轨道电路仍旧可以通过大地而构成回路，轨道电