轨道电路和计轴设备ppt课件

轨道电路和计轴设备,2.1轨道电路基本概念,利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电路。轨道电路是电气集中、自动闭塞，机车信号和调度集中等信号设备的基础设备。,2.1轨道电路基本概念,轨道电路由钢轨、钢轨绝缘、钢轨接续线、轨道电源、轨道电阻器、轨道继电器组成。如图21所示。,2.1轨道电路基本概念,2.1轨道电路基本概念,一、钢轨绝缘安装于轨道电路分界处，它将电流限制在规定的轨道电路区段内流通，以保证相邻轨道电路间有可靠的电气绝缘，互不影响。,2.1轨道电路基本概念,二、钢轨接续线为减小钢轨接头处的电阻，改善其导电率，采用钢轨接续线，连接两根钢轨。钢轨接续线有两种：塞钉式，用两根镀锌铁线或铜线，以钩钉嵌入钢轨腰部；焊接式，用钢绞线焊接在钢轨的头部。,2.1轨道电路基本概念,三、轨道电源在轨道电路的一端接有电源设备（直流或交流）用来向轨道电路供电。四、轨道电阻器在直流或交流轨道电路的送电端接有轨道电阻器，用来调整供给轨道电路的电压值；当轨道电路被机车车辆分路时，防止电流过大而损坏电源。,2.1轨道电路基本概念,五、轨道继电器轨道继电器接在轨道电路的另一端，用来反映轨道电路的工作状态。,2.2轨道电路的基本参数,轨道电路的传输性能，主要由电路的固有参数钢轨阻抗和道碴电阻决定。一、钢轨阻抗钢轨阻抗包括轨条本身的阻抗和两根钢轨连接处的阻抗。前者对一定频率的电流来说是固定不变的。后者由鱼尾板、钢轨接续线等形成。,2.2轨道电路的基本参数,在直流轨道电路中钢轨阻抗就是指钢轨电阻，整个钢轨电阻受连接处电阻变化的影响较大。钢轨电阻以每公里的单位值表示，故钢轨电阻的单位是/km。在多次测量的基础上，确定采用塞钉式钢质接续线时，直流轨道电路钢轨电阻的最大值max0.6/km，钢轨电阻的最小值min0.3/km。,2.2轨道电路的基本参数,在交流轨道电路中，由于集肤效应使钢轨电阻增加，另外由于在钢轨内部及其周围产生交变磁场从而形成内外电感L，使交流轨道电路的钢轨阻抗Z大大增加。由于集肤效应和磁滞现象，钢轨的有效电阻和内电感与其截面的尺寸、形状、导电率、电流的强度和频率等等因素有关。,2.2轨道电路的基本参数,根据我国线路情况，在计算和实际测量的基础上规定我国轨道电路钢轨阻抗标准列于表21。,2.2轨道电路的基本参数,2.2轨道电路的基本参数,二、道碴电阻因为钢轨铺设在枕木上，而铺在路基上的枕木又都埋在道碴中，所以通过钢轨的电流有一部分要通过枕木、道碴和大地形成漏泄。由一根钢轨经过轨枕、道碴和大地到另一根钢轨的漏泄电阻，叫做道碴电阻。,2.2轨道电路的基本参数,道碴电阻在轨道电路中相当于并联存在。道碴电阻与道碴材料、道床层的厚度、轨枕的材料、质量和数量、道碴和轨枕湿度以及气候情况都有很大关系。道碴电阻愈小，两根钢轨间的漏泄愈大，轨道电路消耗的电能也愈大。特别是轨道电路愈长，道碴电阻的变化范围愈大，它的工作愈不容易稳定。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,一、三种工作状态在分析、调整、维护轨道电路时，应保证如图24所示的三种基本工作状态正常工作。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,轨道电路的三种基本工作状态的工作情况与它的三个可变参数即钢轨阻抗、道碴电阻、电源电压的变化有关。对调整状态来说，使流过轨道继电器的电流最小时为最不利条件，即钢轨阻抗最大，道碴电阻最小及电源电压最小。对分路状态来说，使流过轨道继电器的电流最大时为最不利条件，即钢轨阻抗最小、道碴电阻最大及电源电压最大。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,对断轨状态来说，使流过轨道继电器的电流最大时为最不利条件，除了钢轨阻抗最小，电源电压最大外，还与断轨地点和道碴电阻大小有关。因此对轨道电路送电端和受电端元件参数的选择，应该是最大限度地同时满足各种工作状态的要求。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,二、所研究的几个主要问题1列车分路电阻在轨道电路分路点的两轨间，接以无感电阻，该电阻在轨道电路电能传输过程中，所引起的电压变化量，与实际列车占用轨道时的效果相同，那么该电阻即称为列车分路电阻。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,列车分路电阻阻值的变化，与进入轨道电路的车轴数、车辆的载重情况、列车的行驶速度、轮缘装配的质量与磨耗程度及轨面洁净程度等因素有关。实际的列车分路电阻应在千分之几欧到通常不超过的0.06的范围之内。但在特殊的情况下，实际列车分路电阻比0.06大得多，甚至出现轨道电路不能分路的情况，这是不允许的。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,2轨道电路的分路灵敏度轨道继电器当电流降至能可靠反映列车占用轨道电路状态，即轨道继电器落下时，跨在轨道电路两轨间任一点的无感电阻值，称之为轨道电路在该点的分路灵敏度。轨道电路各点的分路灵敏程度不同，任一轨道电路都有一个最小的分路灵敏度，那么，这个分路灵敏度的最小值，即称为该轨道电路的极限分路灵敏度，它是反映轨道电路分路灵敏程度的标志。,2.3轨道电路基本工作状态和几个主要问题,3列车分路标准电阻为了检查轨道电路的分路灵敏度，引入列车分路标准电阻阻值为0.06。在轨道电路的各点跨接0.06电阻时，每一段轨道电路在分路状态最不利的工作条件下，也能反映出列车占用，轨道继电器释放衔铁落下。,2.4轨道电路的分类,在铁路运输中，由于对轨道电路的技术要求及运行条件不同，所以轨道电路的种类很多。一、按工作原理分类轨道电路的种类按其工作原理可分为闭路式轨道电路和开路式轨道电路；传导式轨道电路和感应式轨道电路。图26(a)是闭路式轨道电路的结构原理图。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,传导式轨道电路又称为电压式轨道电路，感应式轨道电路又称为电流式轨道电路。图27所示的为带有电流式接收器的无绝缘节轨道电路。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,二、按信号电流的性质分类轨道电路的分类按信号电流的性质可分为直流轨道电路和交流轨道电路。轨道电路的电源采用直流供电时，称为直流轨道电路，如图28所示。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,直流轨道电路使用在交流电源不可靠的非电力牵引区段，当交流停电时，由平时浮充供电的蓄电池供电。由于该轨道电路安装电源设备较困难、检修也不方便和容易受迷流的干扰等原因，近年来新安装的轨道电路很少采用这种轨道电路。,2.4轨道电路的分类,在我国铁路信号设备中，采用过的交流轨道电路类型是很多的，但目前应用比较广泛的是交流连续式安全型交流轨道电路，有时简称“480”型轨道电路，这是因为它的轨道继电器线圈的串联电阻值是480而得名的。图29就是该轨道电路的结构图。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,由于在电化区段的线路上，除了有轨道电路的信号电流Ix外，还有电力机车用的50Hz牵引电流Iq,所以“480”型轨道电路只能用于非电化区段的线路上。,2.4轨道电路的分类,25Hz相敏轨道电路和移频轨道电路也属于交流连续式轨道电路，它们适用于电化与非电化区段。图210就是电化区段用的双扼流25Hz相敏轨道电路。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,25Hz相敏轨道电路特点有：1.轨道电路的信号电源由铁磁分频器供给25Hz交流电，以区分50Hz牵引电流。2.接收器采用二元二位相敏轨道继电器。由图210可以看出，该继电器的轨道线圈由送电端25Hz电源经钢轨传输后供电，局部线圈则由25Hz局部分频器供电。轨道电路具有可靠的频率选择性和相位选择性，因而它的抗干扰能力较强。,2.4轨道电路的分类,移频轨道电路可以分为非电化区段、电化区段站内和电化区段区间三种轨道电路，这三种电路的动作原理是相同的，电路结构原理如图211所示。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,移频轨道电路在钢轨上传送的是经低频调制过的音频信号，该信号是振幅不变，频率由f1与f2交替变化的移频波，单频f1和f2交替变化的频率则由低频信息决定，移频信号波形如图212所示。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,三、按机车牵引电流的回归方式分类轨道电路的分类按机车牵引电流的回归方式可分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。利用轨道电路中的一根钢轨作为牵引电流回线的轨道电路，称为单轨条轨道电路，图213是它的示意图。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,利用轨道电路两根钢轨作为牵引电流回线的轨道电路，称为双轨条轨道电路。在带有绝缘节的双轨条轨道电路中，牵引电流回路的连续性是用BE型扼流变压器（或称ZB型阻抗连接变压器）来实现的。相邻轨道电路的扼流变压器，其接至钢轨的牵引（基本）线圈的中点互相连接起来，见图214。,2.4轨道电路的分类,2.4轨道电路的分类,四、按供电方式分类轨道电路的分类按供电方式可分为连续式轨道电路和脉冲式轨道电路。连续式轨道电路即轨道电路的电源供以连续的直流或交流电流，轨道继电器在轨道空闲、设备完整的情况下经常吸起，这时轨道继电器线圈中的电流必须在工作值以上或等于工作值。当轨道电路被占用或断轨情况下，通过轨道继电器的电流必须降低到小于或等于可靠落下值。,2.4轨道电路的分类,脉冲式轨道电路是间歇供电的，在轨道空闲时，其轨道继电器线圈中的电流也是断续的，所以它的衔铁是随着送电端的供电而脉动。由于轨道继电器的衔铁在脉冲间隔里自动落下，所以当轨道电路被列车占用或断轨时，只要求轨道继电器不吸起就可以了，这时轨道继电器线圈中的电流应小于或等于继电器的可靠不吸起值。,2.4轨道电路的分类,脉冲式轨道电路的抗干扰性能是比较好的。另外，通过对脉冲的编制，把它组成电码，则可经由轨道电路进行多种信息的传递，在自动闭塞和机车信号设备中，轨道电路不仅仅是起到检查轨道空闲、占用、断轨等功能，还进一步扩大了轨道电路的通道作用。目前我国现有的极性频率制、交流计数电码制、不对称脉冲制和应答式脉冲制等轨道电路均属于脉冲式轨道电路。,2.4轨道电路的分类,交流电力牵引区段复线用双轨条电码轨道电路见图216。,2.4轨道电路的分类,五、按轨道电路的分割方式分类轨道电路的分类按其分割方式可分为有绝缘节轨道电路和无绝缘节轨道电路。有绝缘节轨道电路，当相邻轨道电路的钢轨连接时，既要有足够的强度以保证列车运行的安全，又要保证有足够的电气绝缘，以实现电气分隔。目前我国均采用尼龙绝缘节作为分隔设备。但由于上述元件要承受车辆行走时的冲击力、剪切力，所以很容易破损，这样电气隔离性能就会消失。,2.4轨道电路的分类,此外，绝缘节的安装，给长轨无缝线路的应用带来了麻烦。在轨道电路的分割处，为了安装绝缘节要将长轨锯断，从而降低了轨道强度，使线路维护工作复杂化。因此，有绝缘节轨道电路对列车运行并不是理想的。,2.4轨道电路的分类,无绝缘节轨道电路按原理可分为两大类：1.自然衰耗式（无电气分隔点），是利用轨道电路的自然衰耗和不同频率，以实现相邻轨道电路进行隔离；2.电气隔离式（有电气分隔点），又称谐振式，是在轨道电路的分界处采用电容和钢轨部分电感构成谐振回路，并用不同频率以实现电气隔离。,2.5计轴设备,一、用途计轴设备和轨道电路一样，都是检查区间是否有列车或车辆占用的检查监督设备。它的特点是工作不受道床、轨道状态和气候条件等的影响，并且其控制距离可达到20km，区间无需安装钢轨绝缘节和绝缘轨距杆等设备。但是计轴设备也有缺点，它不能检查断轨，不能传输其它与行车有关的信息。,2.5计轴设备,计轴设备可以验证列车是否完整到达，大大提高行车的安全度。另一方面，有了计轴设备，就可以由半自动闭塞，改建成大区间（即区间不划分为闭塞分区，但可划分为所间区间）自动闭塞。这就为发展调度集中，创造了有利的条件。二、组成及工作原理整个系统分室外设备和室内设备两部分，其组成框图如图所示。,2.5计轴设备,2.5计轴设备,室内设备主要由计轴微机、传感器发送、接收电路、动态继电器和通道接收、发送电路等组成。室外设备则主要由传感器T1、T2两个发送磁头和传感器R1、R2两个接收磁头组成。两站间由一对通信传输线路联系。,2.5计轴设备,计轴设备的基本工作原理如下：由室内微机向发送磁头馈送2030V的5000Hz等幅信号。发送磁头则产生相应的交变磁通，经电磁耦合与接收磁头交链。于是，在接收磁头中，感应出数百毫伏的同频交流信号，该信号经电缆回送给室内的微机。在没有列车轮对通过磁头时，接收信号大小不变。有轮对通过时，则接收磁头中的信号幅值（或相位）产生变化。,2.5计轴设备,这个变化的信号送回室内微机，经处理产生与每一通过的轮对相对应的计轴脉冲，然后进行鉴别方向和累计轴数。列车的运行方向不同，则轮对通过两个传感器的先后顺序不同，由