城市轨道交通信号基础设备维护课件：轨道电路工作状态和参数

城市轨道交通信号基础设备轨道电路工作状态和参数目录轨道电路的基本工作状态一轨道电路分路的术语二轨道电路的基本参数三课后小结及课后安排四1.掌握轨道电路的基本工作状态；2.了解轨道电路相关术语；3.了解轨道电路基本参数；学习目标1

轨道电路的基本工作状态一、轨道电路的基本工作状态轨道电路的基本工作状态可以分为调整状态、分路状态和断轨状态。轨道电路在各种工作状态下工作，要受到许多外界因素的影响，其中受道砟电阻、钢轨阻抗和电源电压三个可变参数的影响最大，但这三个参数的变化，对上述的各种工作状态造成的影响又各不相同。轨道电路1轨道电路的工作状态1、轨道电路的调整状态轨道电路的调整状态，就是轨道电路完整和空闲(无车占用)、接收设备(如轨道继电器)正常工作时的状态。在调整状态，对轨道继电器来讲，它从钢轨上接收到的电流值越大，它的工作就越可靠。但是这个电流值将随着钢轨阻抗、道砟电阻、发送电压的变化而改变。轨道电路1轨道电路的工作状态轨道电路调整状态的最不利工作条件是：1.发送电压最低；2.道砟电阻最小；3.钢轨阻抗最大；4.同时轨道电路长度为极限长度。在最不利条件下，要求轨道接收设备应能可靠工作，反映轨道电路的空闲状态。轨道电路1轨道电路的工作状态2、轨道电路的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。当列车占用轨道时，它的轮对在两钢轨之间形成的电阻，按一般电路的分析，可以看成是短路作用。但轨道电路本身就是低电阻电路，所以在列车占用时，只能看作是在两钢轨间跨接了一个分路电阻，故称为分路状态。轨道电路1轨道电路的工作状态分路状态的最不利工作条件是：1.发送电压最高、2.钢轨阻抗最小、3.道砟电阻最大、4.列车分路电阻也最大（车轻、轮对少、车轮与钢轨接触面不洁）。在分路状态的最不利条件下，轨道接收设备应能可靠地停止工作，反映轨道电路区段有车占用。轨道电路1轨道电路的工作状态3、轨道电路的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。此时虽然钢轨已经折断，但轨道电路仍旧可以通过大地而构成回路，接收设备中还会有一定数量的电流流过。为了确保安全，断轨时接收设备应不能工作。轨道电路1轨道电路的工作状态对于断轨状态来讲，其最不利的工作条件是：断轨时轨道电路的参数变化使得轨道接收设备中获得最大电流。它除了与钢轨阻抗模值最小、发送电压最大有关外，断轨地点与道砟电阻的大小也有一定的影响，即有一个使轨道接收设备中电流值变得最大的最不利的数值，这两个数值一般称为-临界断轨地点和临界道砟电阻。轨道电路1轨道电路的工作状态2轨道电路基本术语1、列车分路电阻列车占用轨道电路时，轮对跨在两根钢轨.上形成的电阻，就称为列车分路电阻。它由车轮和车轴本身的电阻，以及轮缘与钢轨顶部的接触电阻组成。由于车轮和车轴本身的电阻要比接触电阻小得多，可忽略不计，所以列车分路电阻，实际上就是轮缘与钢轨顶部的接触电阻，它是纯电阻。轨道电路2轨道电路的基本术语列车分路电阻的大小与在轨道上分路的车轴数、车辆的载重情况、列车的运行状态、轮缘的装配质量和磨损程度、钢轨顶部的洁净程度等因素有关，它的变化范围很大，可以从千分之几Ω变化到0.06Ω。轨道电路2轨道电路的基本术语2、分路效应由于列车分路使轨道电路接收设备中电流减少，并处于不工作状态，称为有分路效应。在分路状态最不利工作条件下，有列车分路时，对于连续式轨道电路，要保证轨道继电器的端电压不大于它的可靠释放值。对于脉冲式轨道电路，要保证轨道继电器的端电压小于或等于它的可靠不吸起值。分路效应在很大程度上确定了轨道电路的质量。轨道电路2轨道电路的基本术语3、分路灵敏度分路灵敏度是指在轨道电路的钢轨上，用一电阻在某一点对轨道电路进行分路，此时恰好能够使轨道继电器线圈中的电流减小到释放值(脉冲式轨道电路为不吸起值)，则这个分路电阻值就叫做轨道电路在该点的分路灵敏度。轨道上各点的分路灵敏度是不一样的，分路灵敏度用电阻值Ω来表示。在轨道上不同的地点分路时，为保证轨道继电器恰好落下或不吸起，所需的分路电阻阻值是不相等的。轨道电路2轨道电路的基本术语4、极限分路灵敏度对某一轨道电路来说，各点的分路灵敏度中的最小值，就是该轨道电路的极限分路灵敏度。5、标准分路灵敏度标准分路灵敏度是衡量各种轨道电路分路状态情况优劣的标准。轨道电路2轨道电路的基本术语我国规定一般的轨道电路标准分路灵敏度为0.06Ω。

对于一轨道电路，在分路状态最不利的工作条件下，用0.06Ω的标准电阻线，在任何地点分路时轨道电路的接收设备都必须停止工作，这样该轨道电路的分路效应才符合标准。无绝缘轨道电路标准分路灵敏度为0.15Ω。轨道电路2轨道电路的基本术语3轨道电路基本参数1、轨道电路的一次参数轨道电路是通过钢轨传输电流的，钢轨铺设在轨枕上，轨枕又安置在道床中，所以轨道电路是具有低绝缘电阻的电气回路。钢轨阻抗Z(钢轨电阻R和钢轨感抗wL的向量和)和漏泄导纳Y(漏泄电导G和漏泄容抗1/wC的向量和)是轨道电路固有的电气参数。轨道电路的一次参数是Z、Y、R、L、G、C的总称。轨道电路3轨道电路的技术参数如图所示，轨道电路的漏泄电流是由一根钢轨经轨枕、道砟和道床流往另一根钢轨的，其值大小是由钢轨线路的绝缘阻抗，即道砟电阻决定的。道砟电阻是一个分布参数，通常以每千米钢轨线路所具有的漏阻值表示，称为单位道砟电阻或简称道砟电阻，用Rd表示，其单位是Ω*km。轨道电路3轨道电路的技术参数由于漏泄电流是通过不同性质的导电介质流过的，钢轨和线路上部建筑的金属配件都具有电子导电性。道砟、轨枕和道床土壤内均含有水分，所以它们具有离子导电性，并可把它们作为特殊的电解质来看待。因此，道砟电阻的数值，一方面取决于线路上部建筑的结构，即取决于道砟的材料、道砟层的厚度和清洁度，轨枕的材质和数量。轨道电路3轨道电路的技术参数另一方面还取决于温度和湿度的变化，以及道床土壤的导电率等因素。可以用作道砟的材料很多，我国大部分地区都是用碎石做道砟，它不太吸收水分，本身又不易导电，所以对提高道砟电阻值是有利的。当道床中混有炉渣、煤屑、列车制动所产生的金属粉末、盐质溶液等杂质时，道砟电阻值就会下降。轨道电路3轨道电路的技术参数我国使用的轨枕，有木枕和钢筋混凝土轨枕。为提高道砟电阻值，木枕应该用绝缘的防腐剂来处理。当木枕有裂缝和腐朽等情况时，电阻值要降低。每根木枕的绝缘电阻值约在几十千欧，当每公里铺设1600-2400根时，则每公里轨枕绝缘电阻在20Ω左右。钢筋混凝土轨枕的电导率受环境温度和湿度的影响比木枕更为显著，而且钢轨之间呈现的电容性增强，使漏泄电流增大。当信号电流的频率在千赫以内时，电容的作用很小。轨道电路3轨道电路的技术参数钢筋混凝土轨枕的钢轨底部设有绝缘垫板，它的好坏对道砟电阻值有较大的影响。每根钢筋混凝土轨枕的绝缘电阻值约70-80Ω，则每公里轨枕绝缘电阻只有0.04-0.05Ω，垫上绝缘垫板后，则每公里轨枕绝缘电阻可达50-150Ω。但实际的道砟电阻值远低于上述数值，这是因为漏泄电流是经由轨枕、道砟和大地三条并联径路构成回路的。轨道电路3轨道电路的技术参数环境温度湿度对道砟电阻的影响也非常大。经过长期大量的测量和统计，我国现行规定的最小道砟电阻值的标准如表。由于我国疆土辽阔，南北方的地质和气候差异很大，道床的状况也较复杂。造成有些区段最小道砟电阻值低于标准值。轨道电路3轨道电路的技术参数道砟电阻愈小，两钢轨间漏泄电流就愈大，轨道电路消耗的电能就会增多。而且道砟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砟电阻值。提高道床排水能力，定期清筛道砟，及时更换腐朽及破裂的轨枕等，都是提高道砟电阻值的有效措施。轨道电路3轨道电路的技术参数(2)钢轨阻抗每千米两根钢轨(回路)的阻抗，称为单位钢轨阻抗，简称钢轨阻抗，用Z来表示，单位是Ω/km。它包括钢轨本身的阻抗以及钢轨接头处的阻抗。钢轨接头处的阻抗则包括鱼尾板及接续线的阻抗和它们的接触电阻。鱼尾板和钢轨间接触电阻的大小与鱼尾板、钢轨端部表面的污垢及生锈程度、螺栓的松紧、气候条件等有关，它的变化范围很大。轨道电路3轨道电路的技术参数为了得到稳定的和尽可能小的钢轨阻抗，在钢轨接头处安装了钢轨接续线。鱼尾板和钢轨间的接触电阻与接续线阻抗及接续线与钢轨间的接触电阻相并联，因此，钢轨接头处的总阻抗就会显著地降低，并比较稳定。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。轨道电路3轨道电路的技术参数当轨道电路中通以交流信号时，在钢轨的内部和周围形成交变磁场，因而除了有效电阻外，还有感抗存在，总的阻抗比直流时要大很多。由于钢轨的相对导磁系数大，当通以很低频率的电流时，钢轨中就会出现集肤效应，使有效截面减少，有效电阻增大。它在很大程度上取决于信号电流的频率，其次还与钢轨断面形状、电导率、磁导率有关。轨道电路3轨道电路的技术参数在理论概算和实际测算的基础上，我国规定的单位钢轨阻抗标准值，如表所示。轨道电路3轨道电路的技术参数2、轨道电路的二次参数轨道电路的二次参数包括特性阻抗Zc与传输常数r，它们是轨道电路一次参数(钢轨阻抗z和道砟电阻Rd)的函数，所以称为轨道电路的二次参数。轨道电路的钢轨阻抗和道砟漏泄都是均匀分布的，它也属于均匀分布参数传输线，因此分布参数传输线的基本方程在轨道电路中也适用。轨道电路3轨道电路的技术参数它反映了轨道电路始端(送电端)的电压和电流与终端(受电端)的电压和电流的关系:轨道电路3轨道电路的技术参数(1)特性阻抗Zc当通过轨道电路电流的频率低于1000Hz时，可忽略其容性轨道电路3轨道电路的技术参数(2)传输常数对交流轨道电路来讲，传输常数为复数:轨道电路3轨道电路的技术参数其中β为轨道电路的衰耗常数，它反映了轨道电路的电压、电流每千米的衰耗程度，单位为1/km。a为轨道电路的相移常数，它反映轨道电路的电压、电流每千米的相移情况，单位为rad/km。对于直流轨道电路来讲则