一、铁路信号设备是组织指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率

铁路信号的基础设备，包括信号继电器、信号机、轨道电路、转辙机等。 1、信号继电器是铁路信号中所用各类继电器的统称。 它是构成各种继电式控制系统的关键，而且是电子式或计算机式控制系统的的接口部件。,第二章 信号基础设备,2、轨道电路用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。站内轨道电路反映列车占用情况。区间移频轨道电路是移频自动闭塞的基础，通过它发送各种行车信息。,3、转辙机用于完成道岔的转换和锁闭，关系行车安全的最关键设备。,一、继电器原理 继电器是一种电磁开关，是实现自动控制和远程控制的重要设备。 1、组成： 继电器类型很多，但均由电磁系统和接点系统两部分组成。电磁系统主要包括线圈、铁芯、衔铁等，接点系统由动接点和静接点组成。,第一节 继电器,线圈,铁芯,衔铁,动接点,静接点,接点系统,电磁系统,2、工作原理 当线圈中通入规定的电流后，根据电磁原理，线圈中产生磁通，衔铁被吸引；当线圈中没有电流时，衔铁由于重力作用被释放。衔铁带动的接点称为动接点，随着衔铁的动作，动接点与静接点接通或断开，从而实现对其他设备的控制。,通电前的状态,通电后的状态,二、信号继电器的分类 1、按动作原理分,利用电流通过线圈产生磁场来动作的继电器。铁路信号中使用的大多是这类继电器。,利用电流通过线圈产生的交变磁场与其翼板中的另一交变磁场所感应的电流相互作用，使翼板转动而动作的继电器。,2、按动作电流分,由直流电源供电的继电器。大部分信号继电器都是直流继电器。,是由交流电源供电的继电器。,3、按动作时间分,正常动作继电器,缓动继电器,利用电流通过线圈产生磁场来动作的继电器。铁路信号中使用的大多是这类继电器。,利用电流通过线圈产生的交变磁场与其翼板中的另一交变磁场所感应的电流相互作用，使翼板转动而动作的继电器。,4、按工作可靠程度分,安全型继电器,非安全型继电器,依靠自身结构满足系统的安全要求，主要是依靠重力实现释放衔铁，我国铁路信号使用的是自行设计和制造的AX系列安全型继电器。,断电后依靠弹力保证继电器释放，又称为弹力式继电器。,三、安全型继电器,我国铁路信号中应用最为广泛的是AX系列继电器，其基本结构是直流无极继电器，其他类型继电器由无极继电器派生而出。下面以直流无极继电器和整流式继电器为例说明信号继电器的原理和应用。,1、直流无极继电器,直流无极继电器的外观,（1）结构：,电磁系统：,接点系统：,线圈、铁心、轭铁、衔铁,拉杆、动静接点组,线圈通电后产生磁场，吸起衔铁；线圈断电时依靠重力作用使衔铁可靠释放。接点系统共有8组接点每组接点组分为静止的前接点、后接点和固定在拉杆上的动接点。,（2）工作原理：当线圈通以直流电流后，使动接点与前接点闭合，此时称为励磁状态(又称为吸起状态)。当线圈中的电流减少或断电时，使动接点与前接点断开并与后接点闭合，此时称为失磁状态(又称为落下状态)。,拉杆,前接点,后接点,落下状态,动接点,吸起状态,励磁状态(吸起状态)：,继电器有两个工作状态：,失磁状态(落下状态)：,线圈通电达到规定值，其后接点断开，前接点闭合。,线圈断电或小于规定值，其前接点断开，后接点闭合。,2、整流式继电器,采用了整流装置,整流式继电器应用于交流电路中，其电磁系统、接点系统、动作原理与直流无极继电器相同，在直流无极继电器的基础上增加整流电路，一般采用四个二极管组成的桥式整流电路，如图所示，将交流电源整流后输入继电器线圈。,整流：将交流电变为直流电的过程。,四、继电器的作用目前在计算机联锁设备中，尽管以计算机为核心，但还采用继电器电路作为系统主机与信号机、轨道电路、转辙机的接口电路。,继电器的作用主要表现在以下几方面：(1)表示功能利用不同继电器表示轨道区段的占用和空闲、信号机的开放和关闭、道岔是否在规定位置、区间是否闭塞等。 (2)驱动功能车站联锁设备的主要被控对象是信号机和转辙机，不论车站采用继电联锁还是计算机联锁，均利用继电器控制相应设备。,(3)逻辑功能在继电联锁设备以及继电半自动闭塞设备中，利用继电电路实现有关逻辑关系，以保证车站和区间的行车、调车作业安全。例如当单线半自动闭塞区间有列车运行时，利用继电半自动闭塞电路控制两相邻车站的有关出站信号机不能开放，使车站不能再向区间发出其他列车，保证列车在区间的行车安全。,第二节 轨道电路,定义：以钢轨作为导体，两端加以机械绝缘(或电气绝缘)，接上送电和受电设备构成的电路称为轨道电路。,轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，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。,一、轨道电路的原理,1、轨道电路的组成,钢轨、绝缘节、轨端接续线、引接线、发送端、接受端等。,各组成部分的作用： （1）导体（钢轨、轨端接续线、引接线）,铁路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间的接触电阻，用连接线连接。钢轨接续线有塞钉式和焊接式，塞钉式接续线如图所示。,（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。 为使轨道电路适应于无缝线路，目前在干线的区间多利用电路构成电气绝缘节(又称为调谐区)来分隔轨道电路。,（3）送电设备 在车站内，轨道电路的送电设备是电源，用来向轨道电路供电。 在自动闭塞区段，轨道电路的送电设备是能够发送一定信息的电子设备。,（4）受电设备 车站内轨道电路的受电设备是轨道继电器，用于反映轨道电路内有无机车车辆占用和钢轨是否完整。 在自动闭塞区段，轨道电路的受电设备是能够接收并鉴别电流频率特性的电子设备，能够根据接收到的不同频率特性的电流，动作有关继电器。,（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，当轨道电路被机车车辆的轮对分路时能够防止输出电流过大而损坏电源。,2、轨道电路的工作原理 平时轨道电路完好，又没有车占用时，轨道电流从电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成回路，继电器处于吸起状态，表示轨道区段内无车占用。此状态称为轨道电路的调整状态。,当轨道区段内有车占用时，因为车辆的轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小得多，所以轨道电路被轮对分路，这时流经继电器线圈的电流很小，不足以使衔铁保持吸起，继电器失磁落下，表示该区段有车占用。此状态称为轨道电路的分路状态。,当轨道区段内发生断轨或断线等故障时，流经继电器线圈的电流中断，使继电器失磁落下。此状态称为轨道电路的断轨状态。,电源负极,3、轨道电路的作用 (1)监督列车的占用 广泛采用轨道电路监督列车、调车车列在站内以及列车在区间的占用。例如：当轨道电路处于分路状态或断轨状态时，控制台上相应轨道区段显示“红光带”。,利用轨道继电器的接点作为建立进路、开放信号、构成闭塞等的控制条件，并实现信号开放后随着列车、调车车列的运行而自动关闭，从而把信号显示、线路状态、列车及调车车列的运行结合起来。,GJ,其它条件,XJ,XJ,(2)传递行车信息 区间采用移频轨道电路可传输行车信息，即根据前行列车的位置而传输不同频率的信息，机车上接收到这些信息后控制机车信号显示。这些行车信息中还可包括运行前方线路条件等，为列车自动控制提供必需的信息支持。 一般轨道电路没有这个作用。,二、轨道电路的分类 1、按动作电源分：直流轨道电路、交流轨道电路 直流轨道电路一般采用蓄电池浮充供电方式，目前已很少使用。 目前使用的交流轨道电路种类很多，除站内常用的交流连续式轨道电路(简称480轨道电路)、25Hz轨道电路外，还包括应用于区间的UM7l轨道电路、ZPW-2000A轨道电路等。,2、按工作方式分：开路式、闭路式 闭路式轨道电路平时构成回路，轨道继电器保持吸起，利用轨道继电器的落下及时反映轨道区段有车占用或者发生断轨、断线故障。,开路式轨道电路平时处于开路状态，有车占用时通过车辆轮对沟通回路，使继电器吸起。 开路式轨道电路不能进行断轨检查，而且断轨后有车占用轨道继电器也不能可靠吸起，不符合故障一安全原则，因此极少采用。,3、按有无绝缘分：有绝缘轨道电路、无绝缘轨道电路 有绝缘轨道电路利用钢轨绝缘将相邻的轨道电路相互隔离。 无绝缘轨道电路（电气绝缘）采用谐振方式实现相邻轨道电路间的隔离。UM71轨道电路、ZPW2000A轨道电路是国内应用比较广泛的无绝缘轨道电路。,4、按应用地点分：站内轨道电路和区间轨道电路 站内轨道电路用于车站内，主要用于监督轨道区段是否空闲，一般不能发送控制信息。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。 区间轨道电路主要用于自动闭塞区段，不仅监督区间是否空闲，而且能够传输包含有前行列车位置、信号显示、线路状态、限制速度等内容的信息。,三、站内轨道电路 1、站内轨道电路的划分 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。,(1)凡有信号机的地方，均装设钢轨绝缘，将信号机的内外方应划分为不同区段。,(2)凡能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘隔开，例如渡线道岔上的钢轨绝缘。,(3)在一个轨道电路区段内包含的道岔原则上不应超过三组。,(4)为了提高咽喉区使用效率，应将轨道区段适当划短，使道岔区段能及时解锁允许办理其他进路。,2、站内轨道电路的命名 (1)道岔区段轨道电路的命名 根据轨道区段内包含的道岔编号来命名道岔区段轨道电路： 包含一组道岔：如图中包含1号道岔的轨道区段为1DG。,包含两组道岔：如图中包含15、17号道岔的轨道，区段为1517DG。,包含三组道岔：如图中包含11、23、27号道岔的轨道区段为1127DG。,(2)无岔区段轨道电路的命名 股道轨道电路：以股道号命名，如图中的3G、G、G。 进、出站口处的无岔区段：根据衔接的股道编号加上A(下行咽喉)或B(上行咽喉)表示，如图中站界内方的无岔区段为AG,AG,3G,AG,牵出线、机待线等处调车信号机外方的接近区段：在调车信号机名称后加G表示，如图中牵出线D5信号机前方的轨道电路为D5G。,D5G,位于咽喉区的无岔区段：以两端道岔编号写成分数形式加WG表示，如附图1中D5与D15间的无岔区段为119WG。 半自动闭塞进站信号机外方的接近区段：以进站信号机名称加JG表示，如附图1中进站信号机XD外方的接近区段为XDJG。,119WG。,XDJG,3、道岔区段轨道电路 (1)道岔区段轨道电路特点 轨道电路内部增设道岔绝缘，用于防止轨道电路在调整状态下被分路如图所示。 在尖轨与基本轨以及两外侧的基本轨之间增设道岔跳线；用于保证调整状态下构成闭合回路如图所示。,具有分支电路，轨道电路不仅包括道岔的直向部分线路，还包括侧向部分线路，而且所有列车进路上的道岔区段，其分支长度超过65m时，在该分支末端应增设受电设备，称为一送多受轨道电路，有一送二受和一送三受。在一送多受轨道电路任何一处分路或断轨时，均能保证其轨道继电器落下。,(2)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，将轨道继电器接点应用于车站联锁电路中，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。 道岔区段轨道电路与车站联锁设备相结合，在监督占用的同时，使控制台显示的“红光带”或“白光带，并能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。,(3)道岔区段绝缘与警冲标的距离 在集中联锁车站道岔区段，设置于警冲标内方的钢轨绝缘，其安装位置距离警冲标不得小于35m，如图29所示。,3.5-4m,由于车辆最外方的车轴至车钩端部的最大距离小于3.5m，在集中联锁车站，当利用控制台或显示器的光带确认车轮越过绝缘时，这种设置要求可以确保车辆也全部进人了警冲标内方。但如果钢轨绝缘距离警冲标过远，则影响到发线有效长，因此该距离不应大于4m。,当不得已钢轨绝缘只能装设于警冲标内方小于35m处，即构成了“侵限绝缘”，又称为“超限绝缘，在图中该绝缘符号外画圆圈，侵限绝缘的存在影响有关信号、道岔、轨道电路的联锁关系，有关运输人员，如调车人员、信号员等，应熟悉现场侵限绝缘位置，涉及侵限绝缘的作业，应严格执行有关规定，避免由于停车位置不当造成行车事故或影响列车运行。,四、轨道电路常见故障 1、“红光带”故障,“红光带”故障指的是轨道区段没有车占用时，控制台或显示器相对应的区段显示红色光带 故障的主要原因有轨道电路送电电压低、道床潮湿肮脏使得漏泄电流大、轨道电路有断线断轨情况、轨道电路绝缘双破损等。 由于显示“红光带”的区段内所有道岔均不能正常转换，不能经过有“红光带”的区段正常办理接车、发车进路，不能正常开放信号，因此，发生“红光带故障主要影响车站的作业效率，部分行车安全依靠人工保障，有关工作人员必须严格执行非正常情况下的接发列车作业办法。,2、分路不良故障,分路不良故障指的是轨道区段有车占用时，有关轨道继电器不落下，控制台或显示器相对应的区段不显示红色光带。造成这种故障的原因，除了轨道电路本身达到“分路状态最不利条件”以外，还包括轻车(如轨道车)、轨面不清洁(如生锈、有砂粉、油污等)、高阻轮对车(即车辆轮对自身电阻大)等原因。,分路不良对车站作业的影响主要在安全方面，由于不能利用轨道继电器检查出轨道区段有车占用，存在道岔中途转换、向占用线路接车等危险。因此发生分路不良问题后必须严格执行有关要求，确保办理接、发车作业安全。分路不良同样也会影响车站作业效率，由于不能可靠地分路有关轨道区段，造成列车进站或出站后，接、发车进路不能正常解锁，控制台上遗留有“白光带”，需人工操作才能解锁有关区段。,第三节 转辙机,1997年4月29日10时48分，京广线湖南省境内荣家湾车站发生了324次旅客列车与818次旅客列车追尾冲突行车特大事故。这起行车事故共造成死亡126人，重伤48人，轻伤182人,一、转辙机的作用 转辙机用以转换道岔，锁闭道岔尖轨，表示道岔所在位置。具体作用表现为：(1)根据操作要求，将道岔转换至定位或反位。(2)道岔转换至规定位置而且密贴后，自动实行机械锁闭，防止外力改变道岔位置。,(3)当道岔尖轨与基本轨密贴后，正确反映道岔位置，并给出相应表示。,(4)发生挤岔以及道岔长时间处于“四开”位置(尖轨与基本轨不密贴)时，及时发出报警。,二、对转辙机的基本要求,1、作为转换器，应具有足够的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。 2、作为锁闭装置，当尖轨与基本轨不密贴时，不应进行锁闭，一旦锁闭，应保证道岔不因列车通过的震动而错误解锁。 3、作为监督装置，应正确反映道岔的状态。 4、道岔被挤后，在未修复之前不应再使道岔转换。,三、转辙机的分类,1、按动作能源和传动方式： 电动ZD、电动液压ZY、电空转辙机ZK 2、按供电电源的种类： 直流：ZD6系列直流220v，电空系列24v。由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率高,交流：单相或三相电源，有S700K、ZYJ7系列交流380v。故障率低并控制隔离区,S700K,ZYJ7,3、按动作速度： 普通动作：3.8s以上，大多数属于此类 快动：0.8s以下，驼峰调车场 4、按锁闭道岔的方式： （1）内锁闭：内锁闭转辙机锁闭机构设置在转辙机内部，尖轨通过锁闭杆与锁闭装置连接，ZD6型等电动转辙机大多采用内锁闭方式。,（2）外锁闭：外锁闭转辙机依靠转辙机之外的锁闭装置直接锁闭密贴尖轨和基本轨，锁闭可靠程度较高，提速道岔大多为外锁闭方式。,5、按是否可挤，可分为可挤型和不可挤型转辙机: 可挤型：设有道岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护整机。 不可挤型：道岔被挤时，挤坏动作杆与整机的连接结构，应整机更换。,各种道岔尖轨长度及通过速度表,固定辙叉,可动心轨动画演示,四、转辙机的设置,一般情况下，每组联锁道岔设置一台转辙机，联动道岔的两组尖轨分别由一台转辙机牵引。提速道岔需要多个牵引点，采用多机牵引方式。 12#道岔使用2台18#道岔使用3台38#道岔使用6台,转辙机的设置,转辙机的设置,转辙机的设置,五、ZD6型转辙机,ZD6系列电动转辙机是我国铁路使用最为广泛的电动转辙机，它用于非提速区段以及提速区段的侧线上。,1基本结构,ZD6型电动转辙机由电动机、减速器、摩擦连接器、转换锁闭装置、自动开闭器、挤岔保护及报警装置等部件组成，由动作杆和表示杆连接道岔尖轨，如图所示。,(1)电动机：为电动转辙机提供动力，采用直流串激电动机。(2)减速器：用于降低转速以获得足够的转矩，并完成传动。 (3)摩擦联结器：由弹簧和摩擦制动板组成，道岔转换过程中当尖轨遇阻时，能够保护电动机。,(4)转换锁闭装置：由锁闭齿轮和齿条块组成，将转动变为平动，通过动作杆带动尖轨运动，转换到位后进行锁闭。（5）自动开闭器：用来表示道岔尖轨所在位置。它通过表示杆与尖轨连接，表示杆随尖轨移动。只有当尖轨密贴并锁闭后，才能接通道岔表示电路，并断开道岔的转换电路。,固定道岔转换演示可动心轨转换演示,(6)挤岔保护及报警装置包括挤切削和移位接触器等。挤岔时挤切削被切断，使动作杆和齿条块分离，避免机件损坏。挤岔后利用移位接触器接通挤岔报警电路。（7）遮断器(又称为安全接点)，用于断开电动机的电路。只有打开遮断器，才能插入手摇把人工转换道岔，或者打开机盖进行检修。,2操纵方式,转辙机有电动转换和人工转换两种方式。 设备正常时运行操作人员利用控制台(或显示器)上