城市轨道交通信号基础-4-第二章2.3信号基础设备-轨道电路

案例导入2012年2月2日22时50分～2月3日2时22分。某站南端区间9个轨道电路区段亮红光带。区间8架通过信号机灭。经查原因是继电器组合架内供给轨道区段的电源配线断线，更换配线后恢复正常。构成一般事故。学习要点知识目标：1.掌握轨道电路的作用；2.掌握轨道电路的工作原理；4.掌握轨道电路的分类；5.了解轨道电路的基本工作状态；5.了解JZXC-480型（工频交流）轨道电路的组成及工作原理；6.了解FTGS型数字编码式轨道电路的组成及工作原理。技能目标：1.能对轨道电路做极性交叉测试；2.会测试JZXC-480型（工频交流连续式）轨道电路的电气参数；3.能对50Hz相敏轨道电路进行调整；4.会检查和替换钢轨接续线。2.3.1轨道电路概述仔细观察，图中能找到什么信号设备及其他轨道设备？2.3.1轨道电路概述轨道电路轨道电路以钢轨作为导体，两端加上机械绝缘(或电气绝缘)，接上送电设备和受电设备构成的电路。绝缘节可调轨道电阻轨道电源轨道继电器1、组成2.3.1轨道电路概述最简单的轨道电路1、组成2.3.1轨道电路概述（1）导体

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，用钢轨接续线连接。钢轨接续线有塞钉式和焊接式塞钉式1、组成2.3.1轨道电路概述工人在轨道上打孔工人安装塞钉式钢轨接续线1、组成2.3.1轨道电路概述（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。两绝缘节之间的钢轨线路的长度就是轨道电路的长度。机械强度高绝缘性能好钢轨绝缘材料要求1、组成2.3.1轨道电路概述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。1、组成（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。铅蓄电池（或其他直流电源）浮充供电轨道变压器、变频器、信号发生器供电轨道电源1、组成2.3.1轨道电路概述2.3.1轨道电路概述

扼流变压器-安装于牵引回流与钢轨的连接处，用于导通牵引电流，或安装于区间上、下行轨道电路中平衡牵引电流，使之不影响轨道电路的正常工作。1、组成2.3.1轨道电路概述

BG1-80型轨道变压器

BZ4-U型中继变压器

BG型轨道变压器主要用于轨道电路供电，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。轨道变压器1、组成2.3.1轨道电路概述1、组成（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，由它来接受轨道电路信号电流。有电流时GJ吸起，前接点与中接点闭合；无电流时GJ落下，后接点与中接点闭合2；2.3.1轨道电路概述1、组成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。受电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、防雷补偿器FB、防护盒HF、25HZ轨道继电器GJ（JRJC1-70/240）。轨道继电器2.3.1轨道电路概述1、组成（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。保护电源GJ可靠落下相位调整作用2.3.1轨道电路概述1、组成轨道电源采用由电子器件组成的信号发生器时，一般都不设限流器。可调电阻器变阻器

轨道电路用变阻器为R—2.2/220型。阻值为2.2Ω，功率为220W、容许电流为10A、容许温度为105℃轨道电路各组成部分的作用：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2.3.1轨道电路概述2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理（1）调整状态

当轨道电路设备完好，又没有列车、车辆占用时，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，GJ↑，表示轨道区段内无车占用。2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理（2）分路状态

当轨道区段内有列车、车辆占用时，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，GJ↓，表示该区段有车占用。2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理（3）断轨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，GJ↓。此状态称为轨道电路的断轨状态。无车占用GJ吸起区段空闲信号机绿灯点亮2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理有车占用GJ落下区段占用信号机红灯点亮2、基本工作原理2.3.1轨道电路概述2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理

轨道电路的工作状态由接收器即轨道继电器反映出来，轨道继电器的接点又控制着信号机的显示，信号机的显示指示着列车的运行，列车的运行又改变了轨道电路的工作状态，这样就构成了自动控制系统。轨道电路定位的工作原理较为简单，符合信号故障—安全原则，而且对断轨故障进行检测，所以运用比较广泛，一直到现在还是一种主要的列车检测（定位）技术。2.3.1轨道电路概述2、基本工作原理2.3.1轨道电路概述3、轨道电路的作用对于城市轨道交通，轨道电路是信号系统的重要基础设备，直接影响行车安全和运输效率。监督列车占用传输行车信息利用轨道电路监督列车在正线或列车和车辆在车辆段等线路的占用状态。轨道电路反映有关线路空闲时，为开放信号、建立进路、构成闭塞提供了依据；轨道电路被占用时，用于实现控制有关信号机的自动关闭，实现信号系统的自动控制。2.3.1轨道电路概述3、轨道电路的作用监督列车占用传输行车信息在正线上，根据列车的不同位置，有关闭塞分区的轨道电路传输不同的控制信息，实现对追踪列车的控制数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息，为ATP系统直接提供控制列车运行所需的目标速度、目标距离等控制信息。APCCAPZCRadioRadioATS1.联锁控制轨旁道岔动作，并将道岔的状态信息传递给ZC(地面区域控制器)。2.ZC(基于列车位置和道岔状态信息)给车载传送移送授权，并将列车位置信息传递给ATS联锁3.CC计算制动曲线，防止列车超速。正线信号原理动态示意图ATC列车在线位置＋进路条件生成移动授权终点计算制动曲线制动曲线制动控制与列车的位置、速度比较列车位置信息基于线路数据和停车点信息逐次生成制动曲线车载设备车载控制设备防护距离车头位置车尾位置追踪列车的停车点停车点的信息2.3.1轨道电路概述3、轨道电路的作用2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）工频连续式轨道电路音频轨道电路模拟式音频轨道电路数字编码式轨道电路（1）按传输电流特性分25Hz相敏轨道电路50Hz相敏轨道电路将频段位于20Hz～20kHz的交流轨道电路称为音频轨道电路（低频300HZ以下，音频300—3000HZ，高频10—40KHZ）★

国产移频轨道电路：495～905HZ★

UM71轨道电路：1689～2611HZ★道口用轨道电路：14～40KHZ4、轨道电路的分类（举例）2.3.1轨道电路概述模拟式音频轨道电路采用调幅或调频方式，可以传输较多信息，不仅能监督轨道的占用状态，还能反映列车运行前方三个或四个闭塞分区的占用情况。数字编码式音频轨道电路采用数字调频方式，可以传输更多的信息，编码中包含了速度码、线路坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。特点适用领域在分界处不设置钢轨绝缘，采用不同信号频率实现对电气隔离多适用于正线容易被破损造成轨道电路故障，造成列车过接缝时乘客的不舒适感多适用于车辆段2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）（2）按绝缘性质分有绝缘轨道电路无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路在根据谐振的原理，使谐振回路对不同频率呈现不同阻抗，实现对相邻轨道电路的电气隔离。这种电气隔离方式又称为谐振式。无绝缘轨道电路2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）只监督本区段空闲，不发送其他信息。用于正线，监督各闭塞分区空闲，传输有关行车信息（3）按使用处所分区间轨道电路车辆段轨道电路2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）

结构简单，一般用于停车线、检车线、尽头线调车信号机以及接近区段两差置信号机之间结构复杂，包含岔前线路、岔后直向位置线路和岔后侧向位置线路。需增设绝缘外，还要增加道岔连接线及跳线。（4）按是否包含道岔分道岔区段轨道电路无岔区段轨道电路2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）一条为钢轨，另一条由电缆两根钢轨（5）按钢轨使用数量分单轨条轨道电路双轨条轨道电路一般用于城轨交通停车场普遍采用2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）开路式闭路式（6）按构成方式分2.3.1轨道电路概述4、轨道电路的分类（举例）开路式轨道电路继电器串联在送电端，无车占用时，GJ↓有车占用时，形成回路，GJ↑缺点：不能监督整个轨道区段的完整性2.3.1轨道电路概述5、轨道电路的应用

轨道电路主要应用在各区间、车站、车辆段、停车场。区段轨道电路按照自动闭塞信号机分区，分区内没有轨道电路电气集中联锁必须安装轨道电路机车信号车-地信号传输正线轨道电路划分大多采用无绝缘轨道电路，每隔一定距离划分一个闭塞分区称为一个闭塞分区车辆段轨道电路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2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（1）轨道电路的划分2.3.1轨道电路概述划分原则：

（2）凡是能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘。例如，渡线道岔上的钢轨绝缘。13渡线渡线处钢轨绝缘6、轨道电路的划分与命名（1）轨道电路的划分（1）有信号机的地方必须设置绝缘节，信号机的内外方为不同的轨道电路区段。2.3.1轨道电路概述划分原则：6、轨道电路的划分与命名（1）轨道电路的划分

（3）一个轨道电路内，单动不超过3组，复式交分不超过2组。（4）为提高咽喉使用效率，将轨道电路适当划短，使道岔及时解锁，排列其他进路，但不得过短。小提示与一般铁路车站不同的是，城市轨道交通车辆段车库的停车线一般划分为两段轨道电路，允许停放两列列车。2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（2）轨道电路的命名1）道岔区段：根据道岔编号来命名。

只一组道岔，用包含的道岔编号命名，如图中:6DG

两组道岔，用两组道岔编号连缀命名，如图中:15-16DG

三组道岔，取其中最大和最小道岔号命名，如图中:7-10DG

2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（2）轨道电路的命名停车线轨道电路的命名

2）无岔区段

停车线股道轨道电路：按照股道编号命名，如图22中l道的两个轨道区段分别称为1A、lB。2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（2）轨道电路的命名

2）无岔区段

进、出段口处的无岔区段：根据其功能等命名，例如图23中进、出车辆段处的轨道电路为转换轨，分别命名为ZHGl、ZHG2；进、出段口处的无岔区段命名

牵出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。例如图中牵出线D15信号机前方的轨道电路为D15G；牵出线轨道电路的命名2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（2）轨道电路的命名2.3.1轨道电路概述6、轨道电路的划分与命名（2）轨道电路的命名

位于咽喉区的无岔区段：以两端道岔编号写成分数形式加G表示。例如图25中D10与D12间的无岔区段为3／4G。咽喉区轨道电路的命名2.3.2JZXC-480型轨道电路1、电路识读用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有50Hz相敏轨道电路(有继电式和微电子式)，只有监督列车占用的功能，不能传输其他信息。（1）送电端：安装在室内变压器箱内，轨道电源从室内通过电缆送至送电端。BG5-D轨道变压器：升压作用R—2.2／220型变阻器：调节电流（电压）的大小熔断器：过电流保护器(10A)2.3.2JZXC-480型轨道电路1、电路识读（1）受电端：室内变压箱：中继变压器、变阻器、熔断器室内组合架：电容器C/CA、防雷元件、交流二元继电器防雷补偿器2.3.2JZXC-480型轨道电路1、电路识读（1）受电端：电容器CA起补偿作用，以提高轨道继电器局部线圈的功率因数，降低输入电流电容器C用于隔离直流，不使牵引电流进入轨道继电器的轨道线圈，并能够减少轨道电路的传输衰耗和相移防雷元件Z是对接的硒片，称为浪涌抑制器，用于防雷。防雷补偿器2.3.2JZXC-480型轨道电路(3)钢轨绝缘钢轨绝缘设置于轨道电路分界处，用于隔离相邻的轨道电路。(4)接续线和引接线接续线用于连接相邻钢轨，引接线用于将变压器箱或电缆盒接向钢轨。1、电路识读2.3.2JZXC-480型轨道电路2、工作原理

电源屏分别提供50Hz轨道电源和局部电源。送电端轨道电源GJZ220、GJF220经轨道变压器降压后送至钢轨。在受电端钢轨电压经中继变压器升压后送至轨道继电器的轨道线圈3-4端子。轨道继电器的局部线圈1-2接局部电源GJZ220、GJF220。2.3.2JZXC-480型轨道电路2、工作原理

交流电源由送电端经钢轨传输至受电端，GJ吸起，表示本区段空闲。此时GJ的交流端电压应在10.5～16V之间，即高于轨道继电器工作值（9.2V）15%,保证GJ可靠励磁。当轨道电路完整，且无车占用时2.3.2JZXC-480型轨道电路2、工作原理

GJ的端电压低于其释放值，GJ失磁落下，表示区段被车占用。分路时，GJ的交流残压值不得大于2.7V，保证继电器可靠释放当轨道电路被车辆轮对分路时2.3.2JZXC-480型轨道电路电源屏提供50hz轨道电源和局部电源轨道电源调整状态：相位、频率相符，轨道继电器吸起，区段空闲分路状态：列车占用，轨道继电器落下钢轨轨道继电器轨道线圈降压轨道变压器升压中继变压器相位不符：轨道继电器落下特点：具有相位鉴别能力，抗干扰性能高总结2、工作原理2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道箱设备检修②各箱盒水泥基础表面光滑、平整、不歪斜、裂纹不超标，螺栓紧固、满帽，伸出部分不超过一个螺帽的厚度。箱盒引人电缆无外露。设备平台清洁、完整、无破损、排水良好。（1）变压器箱内部检查①各连接线端子、中心连接板连接完好，螺丝紧固。箱盒无裂纹、破损，门轴灵活，箱盖严密、防尘、防水良好，支架齐全，螺栓紧固、油润。设备加锁良好。③箱盒外部油饰良好(两年1次)。箱盖名称标识准确。2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道箱设备检修②配线整齐、绑扎良好、留有余量，不破皮、不老化、无中间接头、线头无反扣、端子无氧化。线头焊接牢固，无假焊、虚焊、折断、断股等，线头根部套以塑料管。箱盒内接线用螺栓、螺母、垫片应采用铜质镀镍材料，每个端子最多允许上3个线头，并用垫片隔开，用两个螺母紧固，端子上划防松动检查标志。（1）变压器箱外部检查①断路器、限流电阻等不得松动，安装牢固，各种器材、器件无超期使用，箱内整洁无杂物。。③电缆引入口堵塞良好，应有来、去向和用途标识，配线表图实相符。电缆应有备用芯线并有明显的标识。2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道电路故障处理处理故障时，可按“一看、二试、三查、四测、五处理”的五步查找法处理。，步骤现象分析处理过程1单个区段红光带在分线盘上测电压区2当电压高于10.5V时室内开路3当电压为0V时先拆下分线盘处的一根电缆，如果电压高于平时值，室内短路；仍为0V室外故障。4当电压低于10.5V时先拆下其中的一根电缆，电压仍低于10.5V，室外故障5电压高于10.5V有两种可能，室外半短路和室内半短路，用模拟继电器试验。将一台好的JZXC—480型继电器的2、3封连起来，再从73和83上分别引出一根线，接在分线盘故障回路上(甩开室内部分)，如果继电器能吸起，室内半短路，不吸起，室外半短路。2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道电路故障处理（1）送端引接线开路红光带处理方法：打开送端轨道箱测试室内送出GJZ、GJF220V依次检查测试送端BG1—50变压器Ⅰ、Ⅱ次侧电压及限流电阻压降限流电阻上无电压，判断为开路故障，从送端逐段查找，即可找到故障点。2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道电路故障处理（3）过道引接线擦轨面红光带处理方法：送端限流电阻器压降变化，是区分轨道电路短路或开路故障的关键(压降为0V，为开路故障，压降比正常值明显增大，为短路故障)；轨道电路短路故障重点检查绝缘，绝缘破损是造成短路的主要原因，其他还有异物短路，“三线”混连等；造成轨道短路的原因多种多样，要根据实际情况(包括测试数据及外观发现异常等)逐一排除、确认，最终找到故障点。2.3.2JZXC-480型轨道电路3、工频交流连续式轨道电路故障处理（2）

受电端Ⅱ次测两端子短路红光带处理方法：室内测试送回电压近似为0，分线盘处拆下一根电缆测试回送电压，仍为0V，则室外故障；送端测试BG1—5D变压器Ⅰ、Ⅱ次侧电压及限流电阻压降，限流电阻压降增大(比照平常测试记录)，判断为短路故障；拆下受端变压器Ⅱ次侧一端子(软线)，变压器上测到送来电压，故Ⅱ次侧短路，继续查找即可找到短路点。2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路

数字轨道电路系统就是一种数码化的轨道空闲/占用状态的检测系统。

轨道区段的划分是采用电气绝缘，在轨道区段内传输的信息是被编码化的报文信息，即数字信息。FTGS是德文对西门子“遥供音频无绝缘轨道电路”的缩写使用FTGS型数字编码式轨道电路2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路1、概述FTGS轨道电路有12种轨道电路中心频率，分两种型号。FTGS-46型使用4种频率（4.75KHz、5.25KHz、5.75KHz、6.25KHz）FTGS-917型使用8种频率（9.5KHz,10.5KHz,11.5KHz,12.5KHz,13.5KHz,14.5KHz,15.5KHz,16.5KHz）2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路1、概述FTGS-917型使用8种频率（9.5KHz,10.5KHz,11.5KHz,12.5KHz,13.5KHz,14.5KHz,15.5KHz,16.5KHz）由15种不同的位模式进行调制（2.2、2.3、2.4、2.5、2.6,3.2、3.3、3.4、3.5,4.2、4.3、4.4,5.2、5.3,6.2）采用移频键控方式两轨道区段之间采用S棒进行电气绝缘分割2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路1、概述位模式2.3调制9.5KHz频率所得的移频键控（FSK）波形示意图2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路2、结构组成室内设备室外设备棒轨旁盒室外设备轨旁盒内含有调谐单元和方向转换电路。棒及部分钢轨同轨旁盒内的元件构成谐振回路。2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路2、结构组成室内部分的发送和接收组成一个轨道电路组合，每一组合有一专用电源为它提供+15V和+5V电压。允许室内到室外的最大传输距离6.5km。室内设备室外设备发送部分：发送、放大、滤波等电路接收部分包括接收、解调、轨道继电器等电路室内设备FTGS轨道电路室内设备安装在信号机械室内。每一个轨道组合对应一个轨道区段。每个轨道区段组合背面有一个独立的直流稳压电源。每个轨道区段组合有发送单元、接收单元、继电器单元组成。2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路2、结构组成室内设备室内设备由FTGS组合框架构成。每个组合框架有正反两面，每面可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N共13层。2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路2、结构组成A～K层：轨道电路标准框架层，每一层代表一个轨道区段。每层都与L层的一块方向转换板相对应：A层轨道电路与左数第一块方向转换板相对应；B层轨道电路与左数第二块方向转换板相对应……。L层：方向转换板框架层；M层：24V电源层及保险层；N层：230V电源入线、各轨道电路电源分线排FTGS组合框架正面：2.3.3FTGS型数字编码式轨道电路2、结构组成A～K层：轨道电路电源模块层，每个电源模块输出12V和5V直流电供给两个