2轨道电路.docx

2轨道电路.docx

《2轨道电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2轨道电路.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2轨道电路

2、轨道电路

3－1

第三篇基本常识

第一章轨道电路

第一节轨道电路的基本概念

一、轨道电路定义

RX组成。

根据轨道电路的类型不同，轨道电源可以用铅蓄电池浮充供电（或其它直流电源），也可以用轨道变压器或变频器、信号发生器供电。

限流器一般为电阻器，也可以采纳电抗器，它的作用是保护电源设备不因过负荷而损坏，并保证在列车占用轨道电路时，轨道继电器能可靠地落下，对某些交流轨道电路而言，它还兼有相位调整的功效。

轨道电源采纳由电子器件组成的信号发生器时，一般都不设限流器。

轨道电路的接收设备安装在受电端（又称继电器端或终端），目前接收器主要采纳的是继电器（称轨道继电器GJ），由它来接收轨道信号电流。

电子轨道电路的接收设备一般都采纳电子器件，其作用和轨道继电器相同。

轨端接续线是为了减小钢轨的纵向电阻，而在轨条的连接处增设的。

钢轨绝缘的作用是分割两相邻轨道电路，从电的方面加以绝缘，但是，相邻钢轨线路之间通过大地仍保持着联系，从而给电流形成了附加通路，使轨道电路的传输复杂化。

两组绝缘节之间的钢轨线路（即从送电端到受电端之间），称为轨道电路的操纵区段，也就是轨道电路的长度。

安装方式：

送电和接收设备一般放在轨道旁的继电器箱、变压器箱（分散）或信号楼内（集中），直接由引接线（钢丝绳）或通过电缆再由引接线接向钢轨。

三、原理分析

当轨道电路操纵区段内的钢轨完整，且无列车占用（即线路空闲）时，通过轨道继电器的电流比较大，轨道继电器励磁吸起，前接点闭合，利用轨道继电器前接点的闭合条件，接

3－2基本常识XX信通通信号机的绿灯电路，信号开放，表示轨道电路设备完整、没有被列车占用，同意列车进入该区段，如图3.1.1.2（）所示。

轨道电路若被列车占用，即轨道电路被列车轮对分路，因而钢轨中的信号电流同时通过机车车辆的轮对，由于轮对电阻比轨道继电器线圈的电阻小得多，所以电源输出的电流显著增大，限流器RX上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，当流经轨道继电器线圈的减少到它的落下值时，衔铁释放，后接点闭合，信号机的绿灯电路切断，信号关闭。

同时利用其后接点的闭合条件，接通信号机的红灯电路，这样就表示轨道

第二节轨道电路的分类

一、按工作原理分：

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。

⑴闭路式轨道电路：

其发送设备和接收设备分别安装在轨道电路的两端。

其特点是当发生断线、断轨或绝缘破损等故障时，由于流经轨道继电器线圈的电流大大减少，所以轨道继电器也会落下，符合信号设备一旦发生故障应倒向安全的原则。

⑵开路式轨道电路：

发送和接收设备都安装在轨道电路的同一端，轨道继电器落下表示无车占用。

该种轨道电路不符合故障—安全原则，一般情况都不采纳。

其优点是：

对列车的占用反映比较迅速，平时消耗电能较少。

因此在驼峰信号设备以及电源比较困难的半自动闭塞区段，常采纳两段开路或一段开路一段闭路的形式构成轨道电路。

⑶传导式轨道电路又称电压式轨道电路，感应式轨道电路又称电流式轨道电路。

上述所讲的均为电压式轨道电路，电流式轨道电路的原理是：

有电源送出交流信号沿钢轨流经负载阻抗时，在钢轨周围产生交变磁场，磁场中放置电感线圈，线圈中产生电动势，使电流接收器工作。

二、按信号电流的性质分：

分为直流轨道电路和交流轨道电路。

轨道电路的电源采纳直流供电的，称为直流轨道电路，它常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，今

XX信通基本常识3－3

年新安装的轨道电路很少采纳。

采纳交流供电的轨道电路，称为交流轨道电路。

下面简单介绍几种交流轨道电路。

㈠交流连续式安全型整流轨道电路：

由于该轨道电路的轨道继电器线圈的串联电阻值是480Ω，因此又称之为“480”型轨道电路。

因为该轨道电路电源的频率为50Hz，故该轨道

3－4基本常识XX信通器供电。

轨道继电器工作时，从轨道电路取得较小的功率（约0.57W），而大部分功率是通过局部线圈取自局部电源（约8W），因而轨道电路的距离可以延长。

同时该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。

㈢移频轨道电路：

可分为非电化区段、电化区段站内和电化区段区间三种轨道电路，这三

压，

接可调电阻Rt，根据轨道电路的长度及线路漏泄情况，调节Rt的阻值，就可以达到调整轨道电路接收端电平的目的。

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，音频f1和f2交替变化的频率则由低频信息决定。

移频轨道电路的中心载频频率有四种，上行线为650Hz和850Hz，下行线为550Hz和850Hz。

频偏Δf为55Hz，调制信号的频率采纳11、15、20和26Hz四种，即我们平常所说的四信息。

三、按机车牵引电流的回归方式分

分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。

大部分轨道电路采纳后者。

四、按供电方式分

分为连续式轨道电路和脉冲式轨道电路。

连续式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。

当轨道电路被车占用或断轨情况下，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。

一般电磁继电器的落下值为工作值的50％，而可靠落下值为落下值的60％。

因此，连续式轨道电路当被列车占用或断轨时，轨道继电器线圈中的电流必须减小到工作值的30％，才能保证行车安全，这样，轨道电路的极限长度被限制在1500m左右。

脉冲式轨道电路是间歇（断续）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，为了在正常情况下轨道继电器能可靠地脉动，所以此时继电器线圈中通入的电流值应是工作值的1.2倍（称可靠工作值）。

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就可以了。

由此，脉冲式轨道电路的极限长度一般可达2500m以上。

XX信通基本常识3－5

五、按轨道电路的分割方式分

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，我国采纳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

传输。

同样，b两点的L1、C1槽路也是串联谐振回路，它谐振于f1频率，故b两点对f1频率而言，也相当于一根短路线，可以阻止f1频率向f2区域传输，故b两点是f1的边界线。

因此，bcd区域既是电气绝缘接头，又是相邻信号频率的交叉区域。

在一般情况下，频率f1、f2、钢轨电感L是已知的。

cd谐振槽路的L2、C2可按图3.1.2.5

3－6基本常识XX信通

第三节轨道电路的电气特性

一、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，轨枕又安置在道碴中，所以轨道电路是具有低绝缘电阻的电气回路，因此钢轨阻抗Z（钢轨电阻R和钢轨电抗ωL的向量和）和漏泄导纳Y（漏泄电导G和漏泄容抗c

ω1的向量和）就成为轨道电路本身固有的电气参数，所以轨道电路的一次参数就是Z、Y、R、L、G、C的总称。

㈠道碴电阻

漏电流是由一根钢轨经轨枕、道碴和土壤流往另一根钢轨的，其值大小是由钢轨线路的绝缘阻抗（道碴电阻）所决定的。

道碴电阻是一个分布参数，通常以每一公里钢轨线路所具有的漏阻值表示，称为单位道碴电阻或简称道碴电阻，用rd表示，其单位是Ω·km。

㈡钢轨阻抗

每一公里两根轨条（回路）的阻抗，称为单位钢轨阻抗或简称钢轨阻抗，用小写字母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导接线的阻抗和它们的接触电阻，等效电路如图3.1.3.1所示。

图3.1.3.1钢轨接头处阻抗的等效电路

轨道电路一次参数标准值见表3.1.3.1所示。

表3.1.3.1移频轨道电路一次参数标准值

二、轨道电路的二次参数

轨道电路的钢轨阻抗和道碴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，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：

?

?

?

?

?

?

?

+=+=?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

lchIlshzUIl

shZIlchUUzczsczzsγγγγ（1－1）同样，和其它均匀分布参数传输线一样，轨道电路也可以应用四端XX的理论来分析研究

XX信通基本常识3－7它的各种问题。

图3.1.3.2以四端XX[]代替轨道线路，则：

?

?

?

?

?

+=+=?

?

?

?

?

?

z

zszzsIDUCIIBUU（1－2）式（1－1）和（1－2）中：

ssIU?

?

、－轨道电路始端的电压、电流；

zzIU?

?

、－轨道电路终端的电压、电流；

?

?

γ、cZ－轨道电路的特性阻抗、传输常数，即轨道电路的二次参数；

、

B、

C、

D－轨道四端XX的通参数而且1··=-CBD。

式（1－1）与式（1－2）进行比较，可得到下列关系；?

?

?

?

?

?

?

?

?

====?

?

?

?

?

lshZCl

shZBlchDczγγγ1（1－3）对交流轨道电路来讲，?

γ为复数：

?

γ＝β+jα（1－4）

其中β为轨道电路的衰耗常数，它反映了轨道电路的电压、电流每公里的衰耗程度，单位为1/km。

α为轨道电路的相移常数，它反映轨道电路的电压、电流每公里的相移情况，单位为rd/km。

对于直流轨道电路来讲则：

γ＝β（1/km）（1－5）

㈠特性阻抗

根据四端XX链接的理论，可把l长的轨道电路分成n段，每段长为l/n，每段可以用集中参数的Γ型或T型、Π型四端XX来代替，则l长的轨道电路就可以用n个Γ型四端XX链接来代替，当n→∞时，也能精确地算出始端电压和电流与终端的电压和电流的关系。

图3.1.3.3为一小段Γ型四端XX。

图3.1.3.2轨道电路的四端XX表示图图3.1.3.3一小段轨道电路的等效Γ型XX络始端终端

lR·lL·

3－8基本常识XX信通

四端XX11端的特性阻抗为111·DKczzz=

（1－6）式中1Kz——当22端开路时，11端的输入阻抗；

1Dz——当22端短路时，11端的输入阻抗

而nlcjGnlLjRzdK）

（1）（1ωω+++=

n

LjRzD1）

（1ω+=将1Kz、1Dz代入（1－6）式，得?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

++++=nlcjGnlLjRnlLjRzdc）

（1）（）（1ωωωcjGLjRnlLjRdωωω+++?

?

?

?

?

?

+=2

）（当n→∞时，则02

→?

?

?

?

?

nlcjGLjRzdcωω++=1（1－7）同样，22端的特性阻抗为

222DKczzz、=（1－8）

式中2Kz——当11端开路时，22端的输入阻抗；

2Dz——当11端短路时，22端的输入阻抗。

nlcjGzdK）（1

2ω+=

nlcjGnlLjRzdD）（）（11

2ωω+++=

XX信通基本常识3－9将2Kz、2Dz代入（1－8）式，得

nlCjGnlLjRnlcjGzddc）（）（11）（1

2ωωω+++?

+=

2））（）（

（1）（）（1

nlLjRCjGnlLjRn

lcjGddωωωω++++?

+=当n→∞时，则02→?

?

?

?

?

nl，C

jGLjRzdcωω++=2（1－9）因为每一小时段轨道电路等效Γ型XX的11端与22端的特性阻抗相等，则可以把l长的轨道电路由n个Γ型XX匹配链接而成，所以总的轨道电路的特性阻抗Zc为；C

jGLjRZZZdcccωω++===21（1－10）当通过轨道电路电流的频率低于1000Hz时，可忽略其容性

则）（··2/Ω==

?

?

zjcerdZrdzZ?

（1－11）

式中?

Z－单位钢轨阻抗（Ω/km）；

rd－单位道碴电阻（Ω·km）；

z?

－钢轨阻抗的幅角（rd）

。

㈡传输常数

根据定义，每一小段轨道电路的Γ型XX的传输常数为：

2

211KDKDZZZZth==?

γ（1－12）用1Kz、1Dz的值代入（1－12）式，则

nlCjGnlLjRnlLjRthd）

（1）（）（ωωωγ++++=?

1））（（））（（22

+?

?

?

?

?

++?

?

?

?

?

++=nlCjGLjRnlCjGLjRddωωωω

3－10基本常识XX信通

当n→∞时，则1））（（2=gdg

dIIK可以有断轨保障

式中：

Ig——轨道继电器工作电流值（）；

Igdmx——轨道电路断轨最不利条件下，通过轨道继电器的最大电流（）。

移轨时，对轨道继电器而言，其可靠落下的电流与实际轨道继电器的最大电流的比叫移轨系数，以Kd’表示之，一般轨道继电器的落下电流值是工作电流值的50％，可靠落下电流值又规定落下电流值的60％，则：

13.0mx'

>=gdgdIIK可以有移轨保障

从上述两式可以看出，轨道电路要实现移轨保障比实现断轨保障更困难，对一般连续供电式电路来讲，移轨状态的要求是较难实现的。

XX信通基本常识3－13

第五节轨道电路参数测试

轨道电路参数测试方法有多种，下面介绍目前常用的轨道电路参数测试方法。

一、只测试道床电阻Rd

己知：

轨道电路的钢轨阻抗Z（视为不变）。

如：

550Hz的钢轨阻抗为Z=5.1∠79°；1700Hz的钢轨阻抗为Z＝14.08∠85.2°。

移频电压衰耗法

㈠移频电压衰耗法测试电路图见图3.1.5.1；

㈡图中信号源为移频发送盒或UM7l发送器；

㈢测试：

受端开路，同时测试送、受电端轨面电压（U、Ue）；

㈣计算道床电阻公式：

U／Ue＝Kv=chγL计算出Kv与|γL|的关系曲线。

㈤测试仪表：

在非电化区段测试可用相同型号阻抗较高的数字万用表。

在电化区段测试需要移频选频表。

此方法在通号公司研究设计院图册电号9021的基础上，增加了UM7l的Kv与|γL|的关系曲线。

实践证明，此方法多次进行轨道电路道床电阻测试并与三电压表法、相位表法等几种测试方法比较，计算结果基本一致，

图3.1.5.1移频电压衰耗法测试图

二、测试轨道电路的一次参数

轨道电路的一次参数有：

R——钢轨电阻L—钢轨电感Rd一道床电阻C—轨间电容

㈠三电压表法测试

⑴三电压表法测试电路图见图3.1.5.2；

图3.1.5.2三电压表法测试电路图

3－14基本常识XX信通

⑵图中信号源可为移频发送盒，UM7l发送器，25Hz电源，50Hz电源；

⑶测试：

受端开路，测试送电端U1，U2，U3电压；

受端短路，测试送电端U1，U2，U3电压；

信号源为移频发送盒、UM71发送器时还须测试距送电端200-300米短路时，送电端U1，U2，U3电压；

⑷开路，短路阻抗计算公式：

开路阻抗Zk=U3×R／U2Фk=COS-1（U12-U22-U32）／（2×U2×U3）

短路阻抗Zd=U3×R／U2φd=COS-1（U12-U22-U32）／（2×U2×U3）

200米短路阻抗Z2d=U3×R／U2φ2d=COS-1（U12-U22-U32）／（2×U2×U3）

⑸测试仪表：

在非电化区段测试可用相同型号阻抗较高的数字万用表。

在电化区段测试需要移频选频表，UM71选频表。

⑹此测试方法为最基本方法。

㈡法国轨道电路参数测试方法

⑴法国轨道电路参数测试电路图见图3.1.5.3；

⑵图中信号源为频率发生器，调整频率为1700Hz～2600Hz；

⑶测试：

受端开路，测试送电端开路阻抗Zk；受端短路，测试送电端短路阻抗Zd；

轨道电路长度为200米-300米。

⑷开路、短路阻抗直接测试（在1250表中直读）:

开路阻抗：

Zk=实部+虚部

200米短路阻抗：

Z2d=实部＋虚部。

⑸测试仪表：

频率发生器1250；放大器BK2713；示波器QX8627；变压器、无感电阻等。

⑹此方法在我国新郑站和伊朗铁路中进行测试，确定了我国及伊朗60公斤／米，长钢轨的UM71轨道电路的一次参数。

图3.1.5.3

将三电压表法，法国轨道电路参数测试方法，计算或测试的Zk、Zd、Z2d，代入计算轨道电路的二次参数公式，求出二次参数（Zc、γ）后，再计算出轨道电路的一次参数R、L、Rd、C。