轨道电路的原理及应用

1、、s -5刖言截止到2005年底，中国铁路总营业里程已达到7.5万公里，复线达到2.5万公里，电气化 达到2万公里，并且还将修建更多铁路。目前在电气化铁路上有90%的车站采用25Hz相敏 轨道电路，因此该制式成为电气化铁路站内轨道电路的首选。1997年经铁道部鉴定，决定用“97型25Hz相敏轨道电路”替代原“25Hz相敏轨道电 路”在全路推广使用。97行25Hz相敏轨道电路具有工作稳定可靠，维修简单和故障率低的 优点，具有很高的抗干扰能力，并延长了轨道电路的极限长度（可达1500m），深受现场欢 迎。第一章轨道电路概述一、轨道电路作用及构成轨道电路是铁路信号自动控制的基础设备。利用轨道电路可以

2、自动检测列车、车辆的位置， 控制信号机的显示；通过轨道电路可以将地面信号传递给机车，从而可以控制列车运行。 轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送电和 受电设备构成的电路。二、轨道电路的原理当两根钢轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨 道继电器吸起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时，电流通过机车车辆轮对， 轨道电路被分路。由于轮对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限流 电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值， 使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同

3、时，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会 使轨道继电器落下。三、轨道电路分类1、按轨道电路的工作方式分为开路式和闭路式轨道电路。闭路式轨道电路能够检查轨道电 路的完整性，所以目前信号设备中多采用闭路式轨道电路。2、按牵引电流通过方式分为单轨调和双轨条轨道电路。双轨条轨道电路工作比单轨条轨道 电路稳定可靠，极限长度基本上可以满足闭塞分区长度的要求，但成本高。电气化区段多采 用双轨条轨道电路。3、按相邻钢轨线路的分割方法分绝缘节式和无绝缘节式轨道电路。4、按信号电流性质分直流、和交流；连续式和脉冲式供电等几种。我国目前应用的有:50Hz 轨道电路、25Hz相敏轨道电路、微电子交流计数轨道电路和移频轨

4、道电路（有4信息、8 信息、18 信息和 UM71、ZPW2000）。四、轨道电路的工作状态根据轨道电路的基本要求，在设计、计算和研究时，应分析以下三个状态：1 调整状态是轨道电路空闲、线路完整，受电端正常工作时的轨道电路状态；其最不利 条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最小，即电源电压最小，钢轨阻抗最大而道渣电 阻最小。2 分路状态是两条钢轨间被列车车轮对或其他导体连接，使轨道电路受电端设备能反映 轨道被占用的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，即 电源电压最大，钢轨阻抗最小而道渣电阻最大。3 断轨状态是轨道电路的钢轨被折断时，轨道电路受电端设备能反映钢轨断

5、轨的轨道电 路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，除了与电源电压最大，钢轨阻抗最小有关系外，还与断轨地点和道渣电阻大小有关。第二章25Hz轨道电路第一节25Hz轨道电路概述一、25Hz轨道电路设备的基本组成。1送电端设备构成：送电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、保 险 RD2。2受电端设备构成：受电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、防 雷FB、防护盒FH、25HZ轨道继电器GJ（JRJC1-70/240）。另外25HZ轨道电路的轨道电源和局部电源分别由独立的轨道分频器和局部分频器给轨道 继电器的轨道线圈和局部线圈供

6、电。二、25HZ轨道电路的特点。1）相敏25Hz轨道电路由于采用了二元二位继电器，其具有可靠的相位选择性和频率选择 性，因而对贵端绝缘破损和外界牵引电流或其他频率电流的干扰能可靠的进行防护2）25Hz轨道电路采用25Hz频率后，与其它工频连续式轨道电路比较，在相同条件下，受 道渣电阻变化影响小。3）25Hz电源是运用分频的原理构成的，由于50Hz工频稳定，所以它也有频率稳定的特性， 其频率衡定在50Hz的一半。4）由于25Hz分频器的固定特性，当两个分频器的输入端反向连接时，则其输出电压相差 90，易于做成局部电源电压恒定超前轨道源电电压90，因而可以采用其中调相方式。5）25Hz分频器具有不

7、可逆性，虽然50Hz不平衡牵引电流通过扼流变、轨道变压器流入轨 道分频器的输出回路，但在其输入端不可能有100Hz电流。同时室内轨道继电器的局部线 圈是由局部电源单独供电，他不与钢轨或轨道分频器的输出相连，又不经过室外电缆线路， 不受接触网电流产生的50Hz干扰电压的影响。6）“田”字型分频器的两线圈呈90位置放置，输入线圈的交流产生的刺痛不与谐振线 圈完全相交，因而原则上排除了在输入线圈间有局部断路时输入线圈50Hz电流向分频器输 出电路的变化，大大降低25Hz输出回路中50Hz成分。7）分频器具有稳定特性，当输入的50Hz电源电压在220V（+33，-44），负载由空载至满 载的范围变化时

8、，分频器的输出电压在220（+6.6，-6.6）V范围变化，因而提高了轨道电 路工作的稳定性。8）25Hz轨道电路由于采用了连续方式，从而较为方便的找出其工作的最不利条件和肌线 指标，更便于通过计算和实验手段加以验证。三、25Hz轨道电路工作原理25Hz轨道电路的信号电源是由铁磁分频器供给25Hz交流电，以区分50Hz牵引电流， 接受器采用二元二位轨道继电器，该继电器的轨道线圈由送电端25Hz轨道电源经轨道传输 后供电，局部线圈则由25Hz局部分频器电源供电。轨道继电器工作时，从轨道电路取得较 少的功率而大部分功率是通过局部线圈曲子局部电源，因而轨道电路的控制距离可以延长， 且只有轨道继电器上

9、的轨道线圈电压Ug和局部线圈电压Uj之间的相位角接近或等于90 时，转矩最大，是翼片绕轴旋转，带动接点动作，否则，翼片不能旋转，不能带动接点动作。 所以，25Hz轨道电路既有对频率的选择性（区别开电力牵引电流）又有相位的选择性。当 轨道线圈和局部线圈电源电压满足规定的相位要求时，GJ吸起，过道电路处于调整状态， 即表示轨道电路空闲。当列车占用时，轨道电路被分路，GJ落下。若频率、相位不对时， GJ也落下。因而，其抗干扰性能较强，广泛应用于交流电力牵引区段。25Hz相敏轨道电路的原理图如1 1所示：在图1 1中，25Hz电源屏（轨道分频器和局部分频器）由室内分别供给出25Hz轨道电源 和局部电源

10、。轨道电源由室内供出，通过电缆供何室外，经由送电端25Hz轨道电源变压器 （BG25）.送电端限流电阻（RX）,送电端25Hz扼流变压器（BE25）钢轨线路.受电端25Hz 扼流变压器（BE25）,受电端25Hz轨道中继变压器（BG25）电缆线路，送回室内，经过防 雷硒堆（Z），25Hz防护盒（HF）给二元二位继电器盒局部（GJ）的轨道线圈供电。局部线 圈的25Hz电源由室内供出，当轨道线圈盒局部线圈所得电源满足规定的相位盒频率要求时， 二元二位继电器JRJC1 70/240吸起，轨道电路处于工作状态，仅之二元二位继电器JRJC 70/240落下，轨道电路处于不工作状态。第二节二元二位继电器.

11、动作原理25Hz相敏轨道电路的接收器采用二元二位继电器，属于交流感应式继电器，是据电磁所建 立的交变磁场与金属转子中感应电流之间相互作用的原理而动作的。JRJC 72/240型继电 器由带轴翼板、局部线圈、轨道线圈和接点组四大部分组成，安装在铸铝合金支架内，活动 部分来用滚珠轴承双重防护，可靠性更高，便翼板转动灵活，耐久。当通以规定颇率的电流，且局部线图电压超前轨道线圈电压的角度00 V3 或 V1 V4 或 V2 V3 或 V2 V4的立时，有相位交叉。2、 若 2VV5 或 2V1 V6 或 2V2 V5 或 2V2 V6成立时，有盯痊交叉。第六章 现场使用中的一些问题一、车现场使用中，发

12、现轨道电路导接线如果接触不良就会导致设备故障，相对于移频轨道 电路来说25Hz相敏轨道电路对钢轨导接线要求更高必须保证其接触良好，车更换导接线时， 应在无车的情况下，否则有可能造成轨道电路红光带影响行车。因此，在日常维护中必须特 别加强对导接线的检查维护。二、防雷补偿器现实际应用中，发生过石堆短路造成故障。现均有的单位已把石堆拆除。车 工务更换钢轨时，曾发生把防雷补偿器烧坏，造成故障。拨掉防雷补偿器后，恢复正常，而 室外轨道箱中的断路器并没有断开，而造成烧坏防雷补偿器。因此存在一是缺陷，如果能 在室内加装1A保险，做到提示一做防护，就能解决这一问题。第七章工程设计和现场维护为提高97型25Hz

13、相敏轨道电路抗干扰能力将有牵引电流回归的轨道区段原来不设扼流变 压器的送受端一律取消，全部采用带扼流类型。除将扼流变压器牵引引接线改为焊接外，还 将连向钢轨的一长一短引接线设计成等阻线。将牵引引接线改用焊接方式接向钢轨，以克服应接触电阻，增大而造成绝缘破损防护性 能的失效。采用固定抽头型取代原来滑线变阻器，以利于现场轨道电路的调试和维护，400A扼流供侧 线区段使用，600A扼流供正线区段使用，800A扼流供牵引变电所区段使用。第一节 有交叉渡线的轨道电路设有交叉渡线的轨道电路如图所示在电气化区段应设有扼流变压器，相邻两段轨道电路扼流变压器的中点相连，使A.B两段 轨道电路的另一根轨条通过一定

14、的迂回阻抗相连，造成了轨道电路工作不稳定。一轨道电路的本身问题1调整这两个区段时，改变任一区段供电电压，影响另一区段轨道继电器的电压。2改变任一区段供电电压极性时，另一区段的继电器电压变化很大。3任一区段分路时，另一区段继电器电压也降低，甚至不能保持吸起。二牵引电流引起的问题1当有稳定的50Hz牵引电流流过时，这两个区段的熔断器有可能熔断。2渡线区段空闲时，其他区段有机车升弓，造成瞬间冲击电流，有可能熔断渡线区段的熔 断器，或未熔断但轨道继电器瞬间落下0.3妙左右。三解决的根本办法解决的根本办法是将两处相连，改为只有一处相连。而电气化区段要求牵引电流回归是畅通 的，也就是将be间的联系切断，在

15、渡线处加装两处绝缘，使ab两段轨道电路完全隔开加以 解决。但目前的道岔结构，在一般情况下，按现有轨缝加装绝缘，使区段的长度往往超出不大于 5m的规定，为解决此问题，可采用胶接钢轨绝缘接头或玻璃钢包的岔型绝缘组件。再有当死区段内有车辆时，仍有可能出现单轨条流通牵引电流的现象。但在道岔区段不许停 留车辆，能构成此现象的机率很少，如果死区段的长度能符合规定，则将不易出现单轨条问 题。四电缆线路的使用1干线供电时电缆的使用轨道电路一般均采用干线供电方式，有25Hz电源屏输出经电缆线束向各送电端供给 25Hz220V电源允许在电缆上的压降为30V。当分频器的输出电压为一30%波动时经电缆传 输后轨道电路

16、供电变压器的一次输入允许输入最低电压为180V。每段轨道电路平均消耗功 率为20W.。2室外设备的连接轨道电路的送.受电端及设有空扼流变压器时，扼流变压器与轨道变压器之间的电缆电阻应 不大于0.3Q。3受电端电缆的使用受电端的一次侧自轨道继电器间的电缆电阻，应不大于150Q，即当电缆长度不大于2.5公 里时可以采用单芯。第二节有关设计的其他问题一轨道电路的极性交叉设置1相邻轨道电路间相连轨道电路应有不同的相位配置，如遇某些站厂布置其个别区段与相邻区段无法做到相位 交叉时应加装人工交叉绝缘。2两个站厂间当两个站厂间有独立的25Hz电源屏供电时，并两车厂间的联络线也采用25Hz相敏轨道电 路时或者一个站厂的两个咽喉分别由两个独立的25Hz电源屏供电时，则在衔接处的供电绝 缘两侧均应设置送电端，防止在绝缘破损时造成供电继电器错误动作。二主付电源倒换注意事项50H主付电源倒换时25Hz分频器会瞬间停震，其启动时间 不大于0.6妙，故25Hz电源可 能停电0.6妙，致使供电及其复示继电器瞬间落下LXJ的缓放时间均大于0.6妙，故在50H