2轨道电路.docx
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2轨道电路
轨道电路
概述
车站是列车交会和避让的场所，因此在车站内铺设有道岔。
列车在站内运行的径路叫进路，进路由道岔位置决定。
为了防护进路，在进路的入口处设置有信号机。
现场设备主要由三种：
一是信号机，包括进站、出站和调车信号机；二是道岔；三是进路，它由轨道电路和道岔组成。
第一部分轨道电路
为了监督铁路线路是否空闲，自动地和连续地将列车的运行和信号设备连续起来，以便保证列车的运行，在线路上安设轨道电路。
第一节轨道电路的组成原理与种类
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，（目前所采用的类型，多以轨道绝缘在两端作为分界），并用引接线连接信号电源和接收设备所构成的电气回路。
它是由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线（减少两条钢轨接头处的电阻而增设的连线）、引接线（将设备接向钢轨所需的连线）、送电设备及受电设备等主要元件所组成。
2
1
4
35
（1-钢轨线路；2-钢轨绝缘；3-送电端；4-限流器；5-受电端）
图中一端为送电端，设置送电设备。
送电设备有轨道电源和防止过载电流的限流装置。
另一端为受电设备，受电设备主要是轨道继电器。
一般轨道电路是由三个主要部分组成的
1送电端：
主要有电源设备，限流装置和引接线
2线路：
主要为钢轨，轨端接续线和轨道绝缘；
3受电端：
主要有引接线和轨道继电器。
轨道电路的基本工作原理：
平时，列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流通过轨道继电器线圈，使它保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路。
GB
当列车进入轨道电路时，即线路被占用时，电流同时通过轮对和轨道继电器，由于轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小得多，形成很大的分流作用，并使电源输出电流显着加大，限流电阻上的压降随之增加，送向两根钢轨间的电压降低，因而流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器释放衔铁，用继电器的后接点接通信号机的红灯电路。
信号机红灯显示向续行列车发出停车信号，以保证列车在轨道电路区段内运行的安全。
由此可知，轨道继电器GJ监督着轨道电路的工作状态，继电器的接点又控制着信号机的显示，信号又指示着列车的运行，列车的运行又改变着轨道电路的工作状态，反复循环，从而实现信号自动控制。
由此可见，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。
3）种类
①按接线方式分
有闭路式和开路式轨道电路
闭路式轨道电路，它的电路平时处于闭路状态，当有列车占用或断轨，线路等故障时，接收设备都能及时反映出来，这样便符合信号设备在故障时能处于最大安全位置的基本原则。
开路式轨道电路：
它的电源和接收设备共同装在轨道电路的同一端，平时轨道完整又无列车占用时，电路处于经常开路状态，接收设备平时无电，轨道继电器落下，当列车占用轨道电路时，通过轮轴将电路闭合使得接收设备通电励磁吸起衔铁，闭合其前接点，反映列车占用情况，这种开路式轨道电路由于平时处于无电状态，故轨道发生断轨、或断线等故障时，不能及时发现，若再有列车占用轨道，由于轨道电路故障不能构成电路使接收设备工作，也不能及时反映列车占用情况，容易造成行车危险，遵循不了信号设备的“故障_安全”原则，一般不宜采用。
②按供电方式分
有直流轨道电路和交流轨道电路两类，直流和交流类型中又有连续供电式和脉冲供电式的不同，具体有：
直流连续式轨道电路
直流轨道电路
直流脉冲式轨道电路极性电冲轨道电路；
极频脉冲轨道电路；
不对称脉冲轨道电路;
交流连续式轨道电路工频50HZ整流轨道电路2.25HZ相敏轨道电路；
3.工频二元二位感应式轨道电路；
交流轨道电路4.75HZ轨道电路；
5.音频轨道电路（移频、无绝缘）]
交流电码式轨道电路1.50HZ交流计数电码化轨道电路；2.75HZ交流计数电码化轨道电路；
3.25HZ电码调制轨道电路
③电气牵引区段轨道电路按照牵引电流通过的轨条分
有单轨条和双轨条轨道电路两类。
单轨条轨道电路利用线路中的一根轨条作牵引电流的回线，牵引电流在轨道绝缘处，用铜索联结线引向相邻轨道电路的牵引轨道上。
在这种轨道电路中，牵引电流流过轨条所产生的电位差，是信号设备的外界干扰源，牵引电流越大，钢轨阻抗越大，对信号电路造成的干扰也越大。
双轨条轨道电路。
牵引电流是沿着两根钢轨流通的，在轨道绝缘处为了导通牵引电流装设了扼流变压器。
信号设备是通过扼流变压器接向钢轨。
扼流线圈对牵引电流的阻抗很小，而对信号电流的阻抗较大，沿着两根轨条流过的牵引电流在轨道绝缘处通过变压器的上部和下部线圈，再经过变压器的中心线流向第二变压器的上部和下部，然后又重新流入相邻轨道电路的两根轨条中去。
因为两根轨条中的牵引电流相等，变压器的上部和下部线圈的匝数也相同，因此牵引电流在变压器上、下两部分产生的磁通量相等而方向相反，于是牵引电流在扼流变压器铁心中所产生的总磁通等于零。
所以对次级线圈的信号设备没有影响，但是当两根轨条中流过的牵引电流不平衡时，扼流变压器铁心中总磁通不为零，因此在次级线圈中产生牵引电流的干扰，影响轨道电路的正常工作，需要增设防护设备。
4）站内轨道电路
道岔区段轨道电路从结构上分，由串联式和并联式轨道电路两种。
一送单受和一送多受
一送一受
一送二受
第二节轨道电路的工作状态与与专业术语
一、轨道电路的三种基本工作状态
调整状态——或称正常工作状态，即在轨道电路空闲，设备完好的状态。
此时，它的发送接收设备正常工作，若采用电磁继电器接收设备时，轨道继电器应当可靠地吸起，前接点闭合。
分路状态——即轨道电路在任一点被列车占用的状态。
即使只有一对轮对占用，轨道继电器衔铁也要可靠地落下，后接点闭合。
断轨状态——即轨道电路的钢轨在某处断开时的状态。
轨道继电器应可靠地落下，后接点闭合。
轨道电路在这三种状态下,往往受许多外界影响,主要有三个变量参数：
轨道电路的道渣电阻、钢轨阻抗、电源电压。
这三个参数的变化对这三种状态造成的影响各不一样,因此,对三种工作状态的最不利工作边界条件各不相同,例如:
对调整状态来说,最不利条件是轨道电路参数变化使接收设备获得电流最小;即钢轨阻抗模值为最大、道渣电阻最小、电源电压最小时是调整状态的最不利工作条件。
（也就是说：
送电端电压最小；钢轨阻抗模值最大，钢轨上消耗的电压大；道渣电阻最小，分流大，终端轨道继电器电流最小）。
对分路状态来说，最不利的条件是轨道电路参数变化使接收设备获得电流最大；即钢轨阻抗模值为最小、道渣电阻最大、电源电压最大是分路状态的最不利工作条件（也就是说：
送电端电压最大；钢轨阻抗模值最小，钢轨上消耗的电压小；道渣电阻最大，分流小，终端轨道继电器电流最大）。
对断轨状态来说，最不利的条件是轨道电路参数的变化是；即除了钢轨阻抗模值为最小，电源电压最大这两个因素外，断轨处道渣电阻最小。
二、专用术语
列车分路电阻——列车占用轨道电路，就相当于用轮轴接在轨道电路的两条钢轨上，这个分路的轮轴电阻就成为列车分路电阻，它是由车轮和车轴本身的电阻，以及轮缘与钢轨头部的接触电阻组成的。
分路灵敏度——当轨道电路被列车车轮或其它导体分路，恰好使轨道继电器线圈的电流减少到落下值时的列车分路电阻（或导体的电阻值），叫做该轨道电路的分路灵敏度。
极限分路灵敏度——在轨道电路上各点的分路灵敏度是不同的，对某一具体轨道电路来说，它的分路灵敏度应该以最小的分路灵敏为准，称它为极限灵敏度。
标准分路灵敏度——我国现行的规定标准分路灵敏度为0.06Ω、任何轨道电路在分路状态最不利条件下用0.06Ω的电阻进行分路时，轨道继电器应释放衔铁。
否则不能保证分路状态的可靠工作。
三、基本参数
1.道渣电阻
2.钢轨阻抗
第三节道岔区段的轨道电路
道岔区段轨道电路比直线段轨道电路复杂一些。
在道岔区段轨道电路中，两轨之间的一切连接物（如轨距杆、转辙杆、转辙设备安装装置中的角钢等）都要安装绝缘，同时为了防止轨道电路的电源短路，在道岔上要增设绝缘节。
为了保证道岔上各部分导电性能稳定，在道岔的尖轨与基本轨间，辙叉的翼轨与辙叉心的邻接钢轨间要加装连接线。
为了构成轨道电路回路，在两根最外侧的钢轨间还要增设跳线。
道岔轨道电路的道岔绝缘有两种安装方法：
直股切割和弯股切割
第四节轨道电路的极性交叉
一、极性交叉的定义
目前，我国所采用的轨道电路，大部分都是用轨道绝缘来分割的，在绝缘节的两侧要求轨道电压具有不同的极性（直流）或相反的相位（交流），这就是轨道电路的极性交叉，通常正极性用粗线，负极性用细线表示。
+-
-+
二、极性交叉的作用
1G--3G
++
1GJ3GJ
1G和3G是两个相邻的轨道电路，这两个轨道电路之间，没有按极性交叉的关系来配置。
当1G区段被轮对所占用时，在绝缘破损的情况下，经轨道继电器1GJ的电流等于两个轨道电源所供应的电流之和，这样1GJ就有可能保持在吸起状态。
+-
-+
1GJ3GJ
在上述绝缘破损的情况下，轨道继电器线圈中的电流就是两者之差。
当两个轨道电路都处于空闲的状态下，而绝缘破损时，由两个轨道电源向轨道继电器输送的电流正好相反，只要调整得当，那么1GJ和3GJ的衔铁就都会落下，从而实现了“故障—安全”的原则。
-++--+
+-+-
送电端受电端
第五节25HZ相敏轨道电路
当轨道电路的信号电源采用较低的频率时,钢轨阻抗的模值比较小,轨道传输信号的损失也就比较低,因此对增加轨道电路的有效控制长度有明显效果.采用25HZ作为轨道电路的电源,还便于把信号电流和50HZ牵引电流区分开来,使之具有较好的抗工频性能.
一、设备的基本组成
1、送电端设备构成
（1）BE25：
送电端扼流变压器（见下面）
（2）BG25：
送电端电源变压器
（3）R0：
送电端限流电阻
（4）RD1、RD2熔断器
2、受电端设备构成
（1）BE25：
受电端扼流变压器
（2）BG25：
受电端中继变压器
（3）RD3：
熔断器
（4）FB：
防雷补偿器
（5）HF：
防护盒（由电感和电容串联而成，并接在轨道继电器的轨道线圈上，对50HZ呈串联谐振，相当于20Ω电阻，对干扰电流起着减小轨道线圈上的干扰电压作用；对25HZ信号电流相当于16μF电容，起着减少轨道电路传输率耗和相移的作用）
（6）GJ（JRJC1-70/240）：
25HZ相敏轨道电路接收器。
采用二元二位继电器,属于交流感应式继电器，它是利用电磁铁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，其具有可靠的相位选择性和频率选择性,因而对绝缘破损和外界牵引电流和其它频率电流的干扰能可靠地进行防护.无论不平衡连续牵引电流有多大,都不可能使轨道继电器错误动作.
3、扼流变压器
（1）作用
扼流变压器在轨道电路中的作用是用以沟通牵引电流，同时配合送电端供电变压器、受电端匹配变压器和JRJC-70/240二元二位轨道继电器等设备，构成97型25HZ相敏轨道电路系统。
（2）原理
如下图，其牵引线圈分为上、下两部分，上部线圈的末端与下部线圈的始端互相连接。
当两根钢轨的牵引电流分别由上圈的始端和下端的末端流入，由中点流出时，因为上、下两线圈匝数相同。
而两线圈中电流的方向相反，在同一铁心上两线圈所产生的磁通大小相等，
123
牵引线圈
信号线圈
45
方向相反，则信号线圈中不产生50HZ感应电流。
对25HZ信号电流来说，是由一根钢轨流向另一根钢轨，从一个方向流经上、下牵引线圈，与信号线圈共同形成变压器。
97型25HZ相敏轨道电路的送电端和受电端使用同一类型的扼流变压器。
型号分别为：
①BE1-400/25、BE1-600/25、BE1-800/25采用400HZ铁心，主要用于轨道电路实施移频电码化的区段。
②BE2-400/25、BE2-600/25、BE2-800/25采用50HZ铁心，用于一般轨道电路区段。
（3）电气参数
①铁心分为400HZ和50HZ两种，其中“BE1”类型的扼流为400HZ，“BE2”类型的扼流为50HZ。
②中点允许通过连续总电流分别为400A、600A、800A（瞬间最大值分别可达600A、800A、1200A）
③变比为1：
3（牵引线圈8+8匝，信号线圈48匝）。
另外，25HZ相敏轨道电路的轨道电源和局部电源分别由独立的25HZ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电。
因此在室内单独设置了25HZ电源屏。
二、轨道电路的改进
随着我国铁路列车提速，既有线路的信号设备已不能满足要求，必须进行改造。
出现了通信信号总公司研究院研制的“97型25HZ相敏轨道电路”、铁道部科学研究院研制的“微电子相敏接收器”和北方交通大学研制的“适配器型25HZ相敏轨道电路”。
1、WXJ25型微电子相敏轨道电路的工作原理
（1）技术指标与原相敏轨道电路基本一致，WXJ25型接收器的最后执行继电器为JWXC-1700安全性继电器。
（2）WXJ25型接收器在接收25HZ为理想相角时，工作值为12.5V±0.5V，返还系数大于90%，可靠工作值为16V，可靠不工作值为10V。
2、扼流适配变压器的原理
根据25HZ相敏轨道电路的长度调整扼流适配变压器的抽头，使相敏轨道继电器的轨道线圈和局部线圈的电压相位差满足90°±4.5°。
三、工作原理
25HZ电源屏（轨道分频器和局部分频器）由室内分别供出25HZ轨道电源和局部电源。
轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，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）、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（GJ）的轨道线圈供电。
局部线圈的25HZ电源由室内供出，当轨道线圈和局部线圈所得电源满足规定的相位和频率时，二元二位继电器JRJC1-70/240吸起，轨道电路处于工作状态；反之二元二位继电器JRJC1-70/240落下，轨道电路处于不工作状态。
三、25HZ轨道电路种类
按轨道电路送电端、受电端是否设有扼流变压器可分为两种情况：
送电端、受电端均设扼流变压器和送电端、受电端均不设扼流变压器
1、带扼流变压器的一送一受原理图
2、不带扼流变压器的一送一受原理图
空扼流变压器
一送一受轨道电路可以设长度不大于65m的三个或三个以下的无受电分支，并为了沟通牵引电流的回流通路，可以在其中一个分支上设置一个空扼流变压器。
为连接吸上线或有些车站由接触网取电的馈电地线，也可在轨道电路区段内设置一个空扼流变压器。
四、调整
（一）25HZ相敏轨道电路与50HZ交流连续式轨道电路相比较,25HZ相敏轨道电路有其专用的器材:
1、送、受电端轨道变压器；
2、放变压器的变压器箱与钢轨间用扼流变压器连接；
3、室内增设25HZ组合架，轨道继电器采用二元二位继电器
4、室内单设25HZ电源屏，根据站场轨道区段长短、多少来决定电源屏的容量。
25HZ电源屏分为4.2KVA、1.8KVA、0.9KVA、0.6KVA等几种，供出220V/25HZ电源屏。
（二）调整方法
1、送、受电端都带扼流变压器，轨道电路长度小于800m时，送受端限流电阻均采用一个2.2Ω的电阻；
2、当送端无扼流变压器时，限流电阻调至1Ω左右，受端无扼流变压器时，限流电阻调至0.6Ω左右；
3、在轨道电路的长度大于800m时，一送多受区段送端带扼流变压器时，其送端的限流电阻用两个2.2Ω电阻串联调至3.3Ω左右;
4、调整时，送端的电阻值按设计不变，电阻不需调整，更不能调至零值，轨面电压通过变压器Ⅱ次侧抽头调整，受电端的变压器的变比不调整，可适当调整受端电阻。
5、调整范围，二元二位继电器线圈两端电压为18V～23v，如二元二位继电器翼板反吸，在室外送电端调整相位。
6、一送多受区段，当受电端一个带有扼流变压器，一个不带时，可能出现两受电端电压差额很大，这时，要在电压高的受电端再串联一个2.2Ω电阻进行调整，不要改变轨道变压器的变比。
7、调整注意事项
①送电端限流电阻的数量以及受电端中继变压器的变比，应按原理图的规定加以固定，不应作为调整轨道电路的手段进行调整。
若调小限流电阻，将恶化轨道电路的分路。
若改变中继变压器的变比，会使受电端连接器材的阻抗和轨道电路的阻抗匹配条件遭到破坏。
因此在调整前，应首先检查送电端限流电阻的阻值和受电端中继变压器的变比是否符合原理图的规定。
然后再调整供电变压器的二次电压，使之满足轨道电路的工作要求。
②25HZ相敏轨道电路的重要特征之一是具有相位选择性，因而具有可靠的轨端绝缘破损保护。
在调整轨道电路前，应检查元件间是否按同名端相连和钢轨的连接是否符合相位要求。
在调整供电变压器的电压时，也应注意不要将同名端接错。
如遇个别器材的同名端不符合规定时，不允许在器材的外部采取人为交叉方式解决，而应更换器材，避免日后造成错误。
③不带空扼流变压器和无受电分支的一送一受的轨道电路，在道渣电阻最高的情况下，用标准分路线在送电端及受电端分路时，应有分路检查；对一送多受的轨道电路，随道岔布置的不同，分路最不利的地点也不同，故检查分路除应在送电端和所有受电端进行外，尚需在岔尖及其它地点检查分路；如带有无受电分支，还应在无受电分支的末端检查。
（三）轨道电路的防护
1、在工频单相25KV电力牵引区段，轨道电路应能防护牵引电流的干扰，因此，该区段应采用非工频轨道电路
2、电力牵引区段吸流变压器的吸上线，可接在附近轨道电路扼流变压器的中间端子上，引接吸上线的相邻扼流变压器距离不得小于两个闭塞分区，特殊情况下吸上线距轨道电路送、受电端的距离大于500mm时，可允许在轨道电路上增设一台扼流变压器，称为空扼流，但相邻轨道电路上不得连续加设，该轨道电路的两端不允许再接其它的吸上线。
3、电力牵引电流回流线（包括开闭所、分区亭的接地网与钢轨连接线），应接在轨道电路供电端与受电端扼流变压器的中间端子上。
4、对于取自接触网供电作为车站电源的25kv变压器的回流线，如附近设有扼流变压器的情况下，可以在轨道电路上加设扼流变压器。
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