1、轨道电路教学讲义本讲义分四节，分别讲述有关轨道电路的发展、基本组成、基本构成元素的日常应用分析和一些轨道电路的故障分析和处理技巧，重点为第三节和第四节内容。第一节 中国铁路的发展简史与轨道电路的发展史一、中国铁路发展简史十八世纪初，英国工业革命进入了顶盛发展时期，自然科学的发展加速了英国工业革命的进程，到1825年，世界上第一条铁路和第一台机车就在英国达林顿问世，铁路的建成使英国的工业革命进入了一个划时代的时期，此后，在长达一百多年的时间里，资本主义国家就开始了铁路工业的大革命。1840年鸦片战争前后，（大约是18761893年期间）铁路的信息和知识开始传入中国。1865年，英国商人在北京宣武2、门外修建了一条长0.5公里的铁路进行展览，遭到了当时清政府的拒绝。1876年，中国土地上出现了第一条铁路，这也是英国资本主义集团采取欺骗手段擅自修建的，是上海吴淞口的吴淞铁路。这条铁路经营了一年多时间，也被清政府赎回来拆除了。五年后，即1881年，由清政府洋务派主持，开始修建唐山至胥各庄铁路，从而揭开了中国自主修建铁路的序幕。此后又在台湾修筑了台北到基隆港和台北到新竹的铁路。但由于清政府的昏庸愚昧和闭关锁国的政策，早期修建铁路阻力很大，到1894年中日甲午战争前夕，近二十年的时间里仅仅修建大概400多公里铁路。 1894年，清政府在中日甲午战争中战败，割地赔款，国力大损，帝国主义纷纷加入剥削中3、国的阵营，铁路路权被强行霸占，在清政府执政时期（18761911年间）在中国大地上共修建铁路约9400公里，其中帝国主义直接修建经营的约占41%；帝国主义通过贷款控制的约占39%；国有铁路，包括中国自力更生修建的京张铁路和商办铁路及赎回来的京汉、广三等铁路仅占20%左右。 1911年，辛亥革命暴发，中华民国成立。在北洋军阀袁世凯篡夺革命果实后于1912年执行了“路政统一”政策，各省商办铁路公司被强行解散，各省已经建成和正在兴建的铁路全部被收缴为国有，用来抵借外债，从而形成了帝国主义掠夺中国路权的第二次高潮。从1912年到1916年资本主义国家略夺路权共达13，000多公里。在北洋政府执政的时期4、（19121927）内，关内共修聿建了约2，100公里铁路，大部分为原有铁路的扩展和延续；在东北修建了约1，800公里铁路，多数也是日本帝国主义采用借款、垫款或“合办”等方式修建和控制的；还有一些是官商合办的铁路。1928年，南京国民党政府执政以后，又出现了以官僚买办资本和帝国主义垄断资本“合资”的方式修建铁路，从而又出现了帝国主义掠夺中国路权的第三次高潮。1928年到1937年间，在关内修建铁路约3，600公里；在东北以官商合营方式修建约900公里（19281931）。从1927年到1945年抗日战争结束前，在西南、西北“大后方”共修建铁路大约1，900公里。在这个时期，妄想独霸中国日本帝国5、主义，于1931年发动了“九。一八”事变，侵占了整个东北，成立了伪满政府。继而又在1937年发动了“七。七”事变，掀起了全面的侵华战争，中国大部分铁路伦于日寇的股掌之间。从1931到1945年，日本侵略者在东北共修建了5，700公里铁路；从1937到1945年，在华北、华中和华南的占领区修建了900公里铁路。到1948时，中国大陆共修建铁路约13，000公里。京张铁路是我国自己筹款，自己勘测、设计、施工的第一条铁路。1905年，正当英、俄两国激烈争夺中国华北路权时，清政府决定修建一条从北京到张家口的铁路，任命了詹天佑作为京张铁路局会办兼总工程师，3月开工定测，8月定测完毕，同年10月开始动工。6、京张铁路自北京丰台到张家口，全长201.2公里。其中关沟段穿越军都山，最大坡度为33，最小曲线半径182.5米，隧道4座，计长1，644米，采用“之”字形线路，工程非常艰巨。经过4年奋战，1909年9月全线提前胜利完工。它的建成，揭开了我国铁路建筑史上崭新的一页。二、轨道电路发展史铁路最初的雏形是没有轨道电路的，但随着列车对数的增加和运行速度的提高，火车事故率开始飞速增加，不能明确反映列车空闲与占用轨道是导致火车事故频发的主要因素，为了检查列车占用钢轨线路状态，美国人鲁宾逊1870年发明了开路式轨道电路，1872年研制成功了闭路式轨道电路，于1873年首先在宾西法尼亚铁路试用，从此诞生了铁路自7、动信号。 我国铁路在建国前采用的轨道电路传输信息少，分布也极不平衡，建国后从50年代中期开始，轨道电路技术在我国有了长足的发展，不仅传输的信息量增加而且它的使用已遍及全国铁路各线，构成了我国铁路信号技术发展的基础。1924年，我国首先在大连金州间，沈阳苏家屯间建成自动闭塞，采用了交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是我国最早采用的轨道电路。 我国的轨道电路发展分为直流轨道电路、交流连续式轨道电路和交流计数电码、移频、高频轨道电路（包括计轴设备）、无绝缘轨道电路等几种。（一）直流轨道电路直流轨道电路又分为：普通直流轨道电路和直流脉冲轨道电路1、普通直流轨道电路京奉（现沈阳）铁路在联锁闭塞设备中8、自动控制出站信号机恢复定位，最早用的水银轨道接触器。1925年首先在秦皇岛及南大寺两站装设了直流闭路式轨道电路，取代了水银轨道接触器，这是我国最早使用的一种直流轨道电路，轨道电路器材用的是英国麦堪和荷兰德两家公司的产品。1942年，在济南站中修建了进路操纵手柄式继电电气集中联锁，轨道电路是直流闭路式的，器材为日本产品。1952年，衡阳站建成进路操纵继电式电气集中联锁。轨道电路也是直流闭路式的，器材是上海华通、新安电机厂新成电器厂的仿美制品。在50年代初，从苏联引进了HP-2型直流轨道电路，曾用在蒸汽牵引区段的小站联锁设备中。由于它抗干扰性能差，继电器不能集中管理，所以使用较少，已逐步被交直流轨9、道电路所取代。直流轨道电路没有绝缘破损防护功能，抗干扰性能差，受直流电气牵引电流的干扰，不能正常工作。1960年，我国在宝鸡-凤州段建成了第一条单相工频交流电气化铁路。为防止牵引电流的干扰，根据苏联资料仿制成一种单轨条式直流轨道电路，曾在宝凤段各站的站线上使用过。2、直流脉冲式轨道电路铁道部科学研究院从52年起便开始研究电冲轨道电路。初期在现场试验的轨道继电器为桥式磁系统的偏极继电器，它的衔铁材质性能差，接点弹力容易变化，继电器工作不够稳定，以后改为极性保持式轨道继电器。58年，TY-58型电冲轨道电路，首先在沈山线锦州-高台山间，共182Km的双线区段上装设了以TY-58型电冲轨道电路为基础10、的架空线式电冲自动闭塞。59年又将电冲分为正、负电冲及无电冲三种信息，于是实现了无架空线式电冲自动闭塞，即极性电冲自动闭塞。这种轨道电路结构简单，传输距离较运，缺点是抗干扰能力差。60年代，铁道部科学研究院曾研究利用电冲信息实现与本制式相配套的机车信号，未获成功。因为铁道部要求自动闭塞必须有与本制式相配套的机车信号，所以从此电冲轨道电路便逐步被交流计数电码轨道电路所代替。电冲轨道电路从50年代初期开始研制，到60年代初期得到广泛应用，为运输生产发挥了很好的作用。它是我国第一个自己研制的用作传输自动闭塞信息的轨道电路。从这时起，我国才有直流脉冲轨道电路。为发展脉冲式轨道电路提供了宝贵的经验，是我11、国轨道电路技术的一个较大的进步。1968年初，铁道部科学研究院与沈阳、北京等铁路局协作，开展了极性频率脉冲轨道电路的研究，到1972年初，我国用不同方案的极性频率脉冲轨道电路作为基础设备，修建了666Km的双线自动闭塞。极性频率脉冲轨道电路在试用中曾发生过以下问题：邻线干扰两线一地输电线干扰断轨检查性能差。为此提出了采用低压脉冲传输的设想。1974年，完成了统一方案试验，统一方案集各铁路局的成熟经验，采用了热机备用的冗余技术，并着重解决了轨道电路的调整、分流及断轨状态所存在的问题，同时也解决交流侵入、邻线干扰及高压线路接地干扰等问题，经试用后，于1980年通过铁道部初步技术鉴定，以后便得到了进12、一步推广。（二）交流连续式轨道电路交流连续式轨道电路又分为交直流轨道电路、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路和相敏轨道电路。1、交直流轨道电路满铁从1925年开始，在长大线主要车站修建了电气集中联锁，轨道电路用的是N-8型交直流轨道电路和二元二位式轨道电路。交直流轨道电路装在站内道岔区段上，这是我国最早使用的一种交直流轨道电路，它的器件是日本产品。我国在50年代中期开始引进信号技术，这时由沈阳信号工厂仿制出KHP-5型和HBP型交直流轨道电路器材。这种轨道电路，在非电化区段的中、小站色灯电锁器联锁和小站电气集中联锁中得到应用。1959年，我国第一个采用大插入继电器的590型组合式电13、气集中，在北京站建成并交付使用。站内采用HBTIII-200型交直流轨道电路，这种轨道电路与HBP-250型交直流轨道电路相似，器材是沈阳信号工厂仿苏产品。1964年我国研制成功AX系列安全型继电器，1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，首先在南翔站使用，此后JZXC-480型交直流轨道电路在非电化区段的车站上迅速大量推广，取代了所有其他制式的交直流轨道电路，从而使我国的交直流轨道电路的制式得到统一。2、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路JW-2型驼峰轨道电路，应变速度较慢，调整困难，不甚适合驼峰轨道电路的技术要求。1969年研制成功了驼峰轨道电路用的J14、ZXC-2.3型交直流轨道电路。我国早在1960年，有些铁路局为了节省电缆，在牵出线、接近区段，就安装了一种阀式轨道电路，到70年代中期，因平交道口事故有所增加，有些铁路局又开始使用阀式轨道电路设计道口信号。北京铁路局科研所和天津铁路运输学校合作，于1982年研制成使用阀式轨道电路的道口信号，同年通过部级鉴定。为了解决在继电半自动闭塞区间自动检查列车是否完整到达，铁道科学研究院参照苏联和日本25Hz轨道电路的工作经验，开展了25Hz长轨道电路的研究，1978年，在原齐齐哈尔铁路局昂昂溪电务段的协助下，试制出一套样机。1979年，在成都北站与天回镇站间电化区段安装试用。1983年通过了铁道部鉴定15、。与此同时，原齐齐哈尔铁路局仿效日本电路在本局非电化区段也进行了25Hz长轨道电路的试验，并于1980年10月，通过铁路局鉴定。3、相敏轨道电路1924年满铁在大连-金州间和沈阳-苏家屯间修建的自动闭塞，轨道电路采用二元三位式相敏制，这是我国最早使用的轨道电路，器材用的是美国产品。至1942年，长大线全线建成自动闭塞，器材是日本仿美制品。二元三位式轨道电路工作稳定，直至1984年在长大线的沈阳-四平段仍然残留有这种轨道电路制式的自动闭塞。轨道继电器接点有三个位置，所以以它为基础修建的自动闭塞无需架空线，就可实现三显示自动闭塞。我国从1925年开始在长大线主要车站上修建了电气集中联锁。在这些车站16、的到发线上，采用50Hz交流二元二位式轨道电路。1937年后，在京奉铁路个别车站上也安装有50Hz交流二元二位式轨道电路。在50年代，从苏联引进了50Hz二元二位式轨道电路。1954年由铁道科学研究所、电务设计事务所及天津铁路管理局组成的试验小组，在京山线具有迷流干扰的古冶地区和道床电阻很低的北塘盐碱地段，进行了不同类型轨道电路的特性比较及电气参数测试和采集，以便为这种地区的轨道电路设计提供依据。为配合修建交流电气化铁路，考虑到站内没有合适的轨道电路制式，从78年开始研制双轨条25Hz相敏轨道电路，它实质上也是二元二位式轨道电路，不同点是信号频率为25Hz。 25Hz相敏轨道电路是由通信信号公17、司研制的，80年首先在联平关站站内安装试点，同年同月，又在石家庄枢纽安装并投入试用。经过两年的试用和改进，于82年通过铁道部鉴定。（三）交流计数电码、移频、高频轨道电路及计轴设备1、交流计数电码轨道电路我国为了解决与自动闭塞相配套的机车信号和得到较好的轨道电路传输特性，于58年从苏联引进了交流电码轨道电路，59年开始在北京-南仓间修建的50Hz交流计数电码自动闭塞工程中使用，器材是由苏联进口的。63年我国按照苏联改进的R-36型译码器的原理制成了63型译码器，在长大线沈阳-鞍山、京广线广武-南阳寨间的自动闭塞工程中安装并投入运用。轨道电路器材是沈阳信号工厂生产的。1960年在宝鸡-凤州段建成我18、国第一条单相工频交流电气化铁路。信号设备安装了单线调度集中，其中的轨道电路为了防止牵引电流干扰，采用了75Hz交流计数电码轨道电路。2、移频轨道电路66年铁道部科技委在北京召开了自动闭塞选型会议，会议提出研制一种能够适应地上和地下、电化与非电化区段通用的自动闭塞制式，确定了以移频作为主攻方向，于67年在成峨段青龙场-彭山间11Km装设了第一个试验区段，75年通过铁道部技术鉴定，决定非电化移频自动闭塞作为一种自动闭塞制式推广使用。我国电化移频轨道电路的研制工作几乎是与非电化移频轨道电路的研制工作同时进行的。67年试制成交流电化移频自动闭塞和机车信号样机各一套。3、计轴设备我国早在66年就开始探索19、用计轴方式来检查分界点间线路空闲状态，78年开始研制与半自动闭塞相配套的计轴设备，同年研制出一套样机在现场进行了初步试验。在研制非电化区段用计轴设备的基础上，从81年开始研制电化区段用的计轴设备，83年经铁道部通号公司和西安铁路局组织了技术鉴定，决定进一步扩大试用。4、UM71无绝缘轨道电路UM71型轨道电路是我国引进法国的一种轨道电路制式。这种轨道电路是利用并联在钢轨两端的LC谐振槽路和一小段钢轨电感利用相邻区段发送不同频率，构成的电气绝缘节。它不但可以检测列车，而且可由钢轨线路向超速防护系统发送速度级别信息。5、ZPW2000A型（既UM2000）无绝缘轨道电路 ZPW2000A型无绝缘轨20、道电路是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进及国产化基础上，结合我国国情进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。ZPW2000A无绝缘轨道电路在轨道电路传输的安全性、传输长度、系统的可靠性以及性价比、降低工程造价等方面都有所提高。三、数字轨道电路发展方向发展新一代的轨道电路系统，可以为列车运行控制系统提供更多的信息，使列车运行更加安全，同时可以减少列车司机的劳动强度，对提高劳动生产力具有重要的意义。1、数字轨道电路系统的构成 对于铁路的数字化来说，是一个复杂的大系统，包括许多子系统，数字铁路是一个全方位数字化的铁路系统，而不是简简单单的使用几个计算机系统就可以达到的。对于铁路21、的数字化来说，应该包括铁路各个系统的数字化，如工务系统、车务系统、电务系统、调度系统等等从铁道部到下属的路局、分局一个至下而上的数字系统。具体的系统构成如下图所示。 对于铁路的数字化这一系统工程来说，需要各方面合作进行。目前，数字铁路信号系统，主要包括以下几个主要的组成部分：数字化轨道电路、轨道电路集中检测系统、主体化机车信号、列车运行控制系统。系统的组成结构图如下所示： 发展数字电路具有以下优势： 、符合信号系统的发展方向 、符合网络化、数字化、计算机化、通信信号一体化的发展进程 、符合数字轨道电路的发展方向的要求： 即无绝缘（无死区段）、连续传输、全部通过钢轨、信息量大、车地间实现双向通信22、(可考虑单向)的要求 、符合列控的发展方向 包括适应提速和高速要求、适应高低速混跑、确保安全、 提高效率、定位准确和提高旅客舒适度等、符合铁路信息现代化的要求 即实现调度中心对移动体的直接控制、实现车、机的维修现代化 2、 数字轨道电路的三种制式 这三种制式，为自然衰耗时序数字化轨道电路、谐振隔离式频率编码轨道电路、谐振隔离式时序编码数字化轨道电路 三个国家的“数字轨道电路”方式 a) 日本数字ATC轨道电路 频率：400-700Hz 带宽：25Hz 码长：56 bits 信息量：56bits 传输速率：25bps 信息流向：地对车单向传输 b) 法国UM71-TVM430系统 TVM430是23、一个完整的列车自动控制系统，在法国北线及海峡隧道（英吉利海峡）的TGV高速铁路上得到应用，它以UM71传输为基础，利用安全数字计算系统机进行工作，易于适应铁路的特定需求。 TVM430 RB BUC是法国CS公司运输部为中国高速铁路或现有改造提出的建议方案。 TVM430系统按“行驶距离原则”（“目标距离、目标速度”）工作，利用车载设备，无地面信号，线路分成若干区间，但间隔时分和区间长度联系，无缓冲防护区段，ATP功能主要由车上安全设备进行，因此系统性能仅受线路速度和列车特性（最大速度和紧急制动能力）的制约。 TVM430 RB BUC 能使混合运输或单一运输发挥最大性能。 车上系统与中国已装24、设的TVM-300或中国制式（移频4信息或18信息）兼容。 载频：1700-2600 Hz 带宽：±30 Hz 码长：27 bits 信息量：21 bits 编码频率间隔：0.64 Hz 信息流向：地对车单向传输 c) 意大利SASIB数字轨道电路 载频：2100-4100Hz 带宽：±200Hz 码长：200bits 信息量：100bits 传输速率：400bps 信息流向：车地双向通信第二节 轨道电路的基本原理和基本理论一、轨道电路的基本原理1、轨道电路的命名：轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，用引接线连接电源和接收设备所构成的电气回路，它是监督铁路线路是否空闲，25、自动地和连续地将列车的运行和信号设备联系起来，以保证行车的安全，在线路上安设的电路式的装置。轨道电路由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线、引接线、送电设备及受电设备等主要元件组成。2、轨道电路的技术要求当轨道电路空闲且设备良好时，轨道电路继电器衔铁应可靠吸起。轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一个轮对进入轨道电路，轨道继电器应立即释放衔铁。当轨道电路不完整时，断轨、断线或绝缘破损时，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号。对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。3、轨道电路的分类轨道电路按接线方式分可分为闭路式和开路式（均是以轨道电路平时无车占用时所处的状态来确认）。轨道电路按供电方式分26、可分为直流轨道电路和交流轨道电路，其中直流轨道电路又分为直流连续式轨道电路和直流脉冲式轨道电路（包括极性脉冲轨道电路、极频脉冲轨道电路和不对称脉冲轨道电路）；交流轨道电路又分为交流连续式轨道电路（包括工频50HZ整流轨道电路、25HZ相敏轨道电路、工频二元二位感式轨道电路、75HZ轨道电路、音频轨道电路也叫移频或无绝缘轨道电路）和交流电码式轨道电路（包括50HZ交流计数电码轨道电路、75HZ交流计数轨道电路、25HZ电码调制轨道电路）。按电气牵引区段牵引电流的通过路径分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。单轨条轨道电路是以一根钢轨作为牵引电流回线，在绝缘处用抗流线引向相邻轨道电路的钢轨上的一种轨27、道电路（如下图1所示），因其牵引电流流过钢轨时在钢轨间产生较大的电位差，成为信号电路外界的主要干扰源，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，并且由于单轨条轨道电路轨抗较大传输距离相对缩短，但单轨条轨道电路构造简单，建设成本低，相对功耗小。防护设备防护设备接收设备信号源 抗流线轨道箱连接线牵引电流路径信号电流路径图1 单轨条轨道电路图双轨条轨道电路是针对单轨条轨道电路不利于信号设备稳定的缺点而设计的又一种轨道电路。双轨条轨道电路牵引电流是沿着两根钢轨流通的，在钢轨绝缘处为导通牵引电流而设置了扼流变压器，信号设备通过扼流变压器接向轨道（见下图2）扼流变压器防护设备防护设备信号源接28、收设备中心连接板及抗流线轨道箱连接线牵引电流路径信号电流路径图2 双轨条轨道电路图双轨条轨道电路是由两根钢轨并联传递牵引电流的，两钢轨间产生的不平横电流比单轨条要小得多，因此对于牵引电流的阻抗较低，利于信号的传输，设备运行也相对稳定，缺点是造价较高，维修较复杂。按有无分支分，分为一送一受和一送多受轨道电路，道岔区段均为一送多受区段。按轨道电路结构分，可分为并联式和串联式两种。并联式轨道电路结构简单（如下图），当有车占用直股或侧线时轨道电路继电器均被分路而衔铁落下，能起到监督作用，但无车时则侧线成为开路状态，只有电压而没有电流，将不能分路轨道电路。这种情况，是极其危险的。另外，在空闲时侧线钢轨折29、断，轨道继电器也不会落下，使信号设备导向安全，因此，这种一送一受轨道电路从安全角度来说，并不理想。RDDBZ4DGJBZ4RDD车体图 并联式轨道电路串联式轨道电路是道岔区段的另一种形式，其电路如下图BZ4DGJBZ4RDDRDD车体图 串联式轨道电路串联式道岔区段轨道电路可以检查所有的跳线和钢轨的完整性，所以比较安全，但这种电路并没有被广泛使用，因为这种电路的轨道绝缘比较多，连接线往往要用电缆来构成，因而使施工和维修都比较困难，所以这种电路就用得少了。鉴于一送一受电路的主要缺点：由于轨道继电器装设位置的不同，有时轨道电路会检查不到跳线折断的情况，从而导致不能监督轨道被占用的状态；另外，这种电30、路对断轨状态的监督也是不理想的，因此，就提出了并联式一送多受电路，如图所示DGJ2DGJ1BZ4BZ4RDDRDDBZ4DGJ2并联式一送多受图并联式轨道电路设有 设有送电端，并在每一个分支轨道的端部，都设置了一个受电端（即每一处都装设一个轨道继电器）。通过DGJ2线圈的电流要流经跳线，一但跳线折断，DGJ2就会失磁落下，DG1也会失磁落下，从而可以确保行车安全。把DGJ2的接点串入DGJ1后，用一个DGJ1来反映道岔区段的工作情况。并联式一送多受电路的安全程度高，为了提高道岔区段轨道电路的可靠性，现在已在所有的区段中推广使用。但对于比较复杂的道岔区段，如设有交叉渡线和复式交分道岔的区段，则也31、可不必采用一送多受电路。而可采用一般的并联轨道电路。4、轨道电路的基本原理JZXC480型轨道电路原理JZXC480型轨道电路是非电化区段使用的一种非电码化安全型交流连续式轨道电路，这种轨道电路构成简单，电路采用干线供电方式，由信号楼引出一对或两对电缆向各轨道区段送电端轨道变压器BG5供电，由受电端1：20的BZ4升压变压器升压后送到室内JZXC480型继电器。JZXC480型轨道电路一送一受只有送端串有可调电阻，一送多受时各受电端都加一只电阻，送受端电阻均为2.2/220W型。25HZ相敏轨道电路原理25HZ相敏轨道电路是电力牵引区段较为常用的一种轨道电路，它也可用于非电化区段，是应用较为广32、泛的一种轨道电路制式。由于25HZ相敏轨道电路采用低频传输，终端设备采用相位鉴别方式，且频率限为25HZ，因此具有相对传输损耗小（既轨损小，下一节讲），执行设备灵敏度高，抗干扰能力强等优点，缺点是设备故障点多，工作电源需两种（局部110V及轨道220V）。UM71轨道电路原理UM71轨道电路是通用调制的电气绝缘的轨道电路，它是由发送器EM在编码系统指令控制下，产生低频调制的移频信号，经过电缆通道、匹配单元TDA及调谐单元BA，送至轨道，从送电端传输到受电端调谐单元BA再经接收端的匹配单元、电缆通道，将信号送到接收器RE中，接收器将调制信号进行解调放大后，动作轨道继电器，用以反映列车是否占用轨道33、电路。钢轨上传输的低频信息，经机车接收线圈接收送给TVM300系统，供机车信号、速度监控使用。ZPW2000A型无绝缘轨道原理ZPW2000A型无绝缘轨道电路同UM71轨道电路基本相同，只是在调谐区内增加了小轨道电路，用来实现无绝缘轨道电路全程断轨检查，避免了UM71轨道电路调谐区存在的“死区段”（它的“死区段”只有调谐区内小于5米的一小节）从而大大地提高了轨道电路的安全性、传输性、稳定性。ZPW2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路电路两部分，并将小轨道电路看作是列车运行方向主轨道电路的“延续段”。主轨道电路发送器产生的移频信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道电路传送。主34、轨道信号经过钢轨送到轨道电路受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道，将信号传到本区段接收器。调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成的小轨道电路执行条件送到本轨道电路接收器，做为轨道继电器励磁的必要检查条件之一。本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判断无误后驱动轨道电路继电器吸起，由此来判断区段的空闲与占用情况。二、轨道电路的基本工作状态与基本参数1、轨道电路的基本工作状态我们知道，轨道电路的三种工作状态为调整状态、分路状态和断路（轨）状态，这三种状态又各自有不同的工作条件和最不利工作条件，最不利工作条件包括调整状态下的钢轨阻抗最大、35、道碴电阻最小、电源电压最小；分路状态下的钢轨阻抗最小、道碴电阻最大、电源电压最大；断路状态下的钢轨阻抗最小、电源电压最大、临界断轨点和临界道碴电阻最大等等，但无论那一种状态，主要因素为三个变量，即轨道电路的道碴电阻、钢轨阻抗和电源电压，关于轨道电路是如何受这三种变量的影响的，下一节我们再讨论。2、轨道电路分路灵敏度列车分路电阻：列车占用轨道电路时，列车轮对跨接在轨道电路的两根钢轨上构成轨道分路，这个分路的轮轴电阻就是列车分路电阻，它是由车轮和轮轴本身的电阻和轮缘与钢轨头部表面的接触电阻组成，由于轮缘与钢轨头部表面的接触电阻很小，因此车轮和车轴形成的电阻比接触电阻小很多，可以忽略不计。实际上列车36、分路电阻就是轮缘与钢轨头部的接触电阻，它是纯电阻。列车分路电阻与钢轨上分路的车轴数、车辆的载重情况、列车的行驶速度、轮缘装配质量、钢轨表面的洁净程度、是否生锈，有无撒沙及其它油质化学绝缘层等因素均有关系，它的变化范围很大，可以从千分之几欧变化到0.06欧母，对于轻型车辆或轨道车还要更大。分路灵敏度：当轨道电路被列车车轮或其它导体分路，恰好使轨道电路继电器线圈电流减少到落下值时的列车分路电阻值（或导体的电阻值）就是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不同，对于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度为准，称为极限分路灵敏度。标准分路灵敏度：我国现37、行规定标准分路灵敏度为0.06欧母，是和国际上规定的分路灵敏度是一致的。任何轨道电路在分路状最不利的条件下，用0.06欧母电阻进行分路时，轨道继电器应释放衔铁（连续式轨道电路）或不吸起（脉冲式）。否则不能保证分路状态的可靠工作。3、轨道电路的参数道碴电阻：轨道电路在电能传输中，电流是由一根钢轨经过枕木、道碴以及大地漏泄到另一根钢轨上的漏泄电阻，称为道碴电阻，如下图a所示。钢轨枕木间的漏泄路径钢轨、枕木、道碴间的漏泄路径钢轨枕木路基图a 道碴电阻（轨道电路漏泄电流图）这些漏泄电流是沿着轨道线路均匀分布在各个点上的，因此轨道电路在电能传输上，属于均匀传输线。由下图b1可以看出，沿线各点的电压，不是38、按直线的规律，而是以双曲线函数的规律下降的（见下图b2）。这是因为在每一个单位长度中，都有漏泄电流，所以使轨道电流逐渐减小，电压也逐渐下降，只有在没有漏泄的情况下，沿线路各点的电压才按照直线规律传输。RDDIbIcIaRxDGJBZ4RDDBZ4道床漏泄电流图b1tLUuaubu6u5u4u3u2u1ua图b 轨道电路泄漏电流分布规律图2道碴电阻与道碴材料、道碴层的厚度、清洁度，枕木的材质和数量、土质以及因气候影响的温度、湿度等有很大的关系，尤其是在气候变化时，道碴电阻也随之变化。对某一轨道电路来说，它的道碴电阻受外界影响可以从每公里12欧母变化到每公里100欧母，通常在夏季湿热，降雨后81039、分钟时的道碴电阻最低，而严冬季节道碴冰冻时的道碴电阻最高。我国铁路线路大部分是碎石道碴，在区间道碴表面清洁时，单位道碴电阻都高于1欧母，目前，我国现行规定标准见下表单位道碴电阻（欧母/km）道床种类交流（50HZ）直流区间碎石1.01.2站内碎石0.60.7混合道床0.40.5由于我国南北方地质和气候差异很大，道床状态也比较复杂，沿海是盐碱地区；西北是戈壁砂滩道床；隧道内潮湿腐蚀，道碴电阻低于国家标准值；站内道床排水能力差、站场肮脏、还有的有矿碴和化学污染，造成道床电阻可低到0.2欧母/km，在这些地方，要保证轨道电路稳定工作，就须要采用实际的最小道碴电阻进行设计与计算。道碴电阻越小、两根钢轨40、间的电导（电阻的倒数称为电导，它是表征材料导电能力的一个参数，用G表示，G=1/R，电导的单位是西门子，用符号“S”表示）越大，泄漏电流也越大，轨道电路工作也越不稳定。因此，要提高轨道电路工作质量，应该尽可能地提高最小道碴电阻，例如提高道床的排水能力，定期清筛道碴和更换陈腐的轨枕等。钢轨间的分布电容也是与道床性质（介质状态）和使用电流频率有关，一般在千赫以下频率，因分布电容很小，普通轨道电路可以忽略不计，但在UM71轨道电路中也是一个需要考虑的范围，尤其是在有护轮轨的处所，当护轮轨绝缘破损时相当于两轨间放入了一个宽大的铁板，形成“有电介质的平行板电容（下一节讨论电容）”，在轨间高频率的信号幅射41、下，使得轨间阻抗变小，电导增大，泄漏电流增大，轨面电压降低，影响轨道电路信号传输。近年来，我国铁路已大量采用混凝土轨枕，试验表明混凝土轨枕的导电率受环境、温度、湿度的影响比木枕要大，采用这种轨枕后，钢轨间的分布静电容也比较显著，因此它的最小道碴电阻会有所降低，分布电容也不容忽视，不过改进轨枕上的扣件和轨枕的联接方式和改善绝缘垫板的材质，可以在一定程度上提高它的最小电阻值。钢轨阻抗钢轨阻抗包括钢轨条本身阻抗和两节钢轨联接处的各种阻抗（具体钢轨阻抗下节讨论），如下图所示。Zg钢轨轨条本身阻抗 Zd钢轨导接线阻抗Zdj导接线与钢轨间的接触电阻 Zyj鱼尾板与钢轨 间的接触电阻ZyjZgZdjZdZg42、钢轨阻抗构成图在钢轨阻抗（电阻阻抗下节讨论）构成的各个元素中，各联接处的接触电阻随着接触面的大小，清洁程度、接触压力等因素也会改变。它在整个接头阻抗中占主要成分，在直流和低频交流时，不易精确计算，实际上钢轨阻抗只能通过多次实际测量来确定，我国目前采用的单位钢轨阻抗标准值见下表接续线型式电源种类钢轨阻抗（欧母/km）区间车站塞钉式（接续线直径为5×2）交流（50HZ）1.01.2直流0.60.8焊接式（0.508×7×19）交流（50HZ）0.80.8直流0.20.2焊接长钢轨交流（50HZ）0.650.65三、轨道电路的划分与绝缘布置轨道电路的划分就是确定轨道电路43、的范围，利用轨道绝缘节（包括机械绝缘和电气绝缘）来划分区间轨道电路的划分：区间轨道电路的极限长度是根据不同的轨道制式来确定的，如移频为2.2km,直流无极电冲为3km等，但无论那一种制式，都应保证列车停车时要有足够的停车制动距离，根据技规规定“两架通过信号机间的距离不得小于1200米，当采用8分钟列车追踪运行间隔时间，在满足列车制动距离及自动停车装置动作过程中，列车走行距离的要求时，可小于1200米，但不得小于1000米”。站内轨道电路区段的划分站内轨道电路区段的划分，首先要保证轨道电路的可靠工作，并应满足排列平行进路和不影响作业效率为原则。电气集中车站，凡有信号机防护的进路中道岔区段与股道，44、以及信号机的接近区段，均应装设轨道电路，用以反映进路和接近区段内是否空闲和车辆所在的位置，并满足提高站内作业效率的要求，站内轨道电路的具体划分原则有以下几点：a、信号机前后应划分成不同的区段，凡有信号机的地方均设有轨道绝缘，其前后为两个不同的轨道电路区段。b、凡能平行运行的进路，其间应设轨道绝缘隔开，渡线上的绝缘，及能构成平行进路的前后道岔，中间都应装设轨道绝缘。c、每一道岔区段的轨道电路内所包括的道岔数不得超过三组，交分道岔不得超过两组。这是因为道岔太多了，轨道电路分支漏阻影响大，不易调整。d、在站上，有时为了适应列车通过道岔后及时使道岔解锁，为排列新的进路创造条件，要将轨道电路区段划短，以45、提高咽喉通过能力。e、轨道电路的两组绝缘，应装设在同座标处，也就是要求并置，当不能设在同一座标处而需要错开时，就会出现“死区段”。若有列车轮对在“死区段”内时，轨道电路是不会被分路的。“死区段”是轨道电路的又一个重要关切的问题。这是因为在“死区段”中，两条钢轨所接的电源极性不同（或频率不同），列车占用时不能明确反映轨道占用情况，也就是不能压红轨道电路；另一种情况是两条钢轨的电源（或电路）不能构成有效的闭合电路（比如两个不同的轨道区段），同样使轨道电路不能明确反映列车占用情况，也视为“死区段”，如下图1：另一区段大于18米死区段视为死区段图1 轨道电路“死区段”示意图2.5m维规规定“轨道电路的46、两钢轨绝缘应设在同一坐标处，当不能设在同一坐标处时，其错开的距离应不大于2.5米”。之所以这样规定，是为了防止轨道电路的“死区段”上有小车时，检查不出来，因为据查，两轴守车，轴间距最小是2.743米，“死区段”如果大于2.5米，达到或超过2.743米时，两轴守车就正好掉入此“死区段”时，轨道电路就对它失去检测了。维规4.1.8c又规定“两相邻死区段或与死区段相邻的轨道电路一般不小于18米”（见上图1和下图2a）：1图2a “死区段”示意图大于18m2.5m死区段234死区段之所以规定不小于18米，是因为据查最长车体为双层客车，其第二轴与第三轴之间距离是16.3米，其铸钢侧架曲梁式转向架最小轴距47、为2.4米（见图21），定距（有转向架的车辆，底架两中心销或牵引销中心线之间的水平距离）为16.32.4=18.5米，这样当的车体正好进入两相邻16.3米或小于16.3的 “死区段”时，由第一轴、第二轴与第三轴、第四轴构成的两个轮对区内有可能正好进入两个“死区段”里，而得不到检查，（如下图2b中），所以维规要规定两相邻“死区段”间隔不能小于18米，以满足各种机车车辆的最大定距。 416.3m的轴距3小于18m时2.5m21图2b 小于18米的车体在“死区段”内的示意图1维规4.1.8c还规定，“当死区段的长度小于2.1米时，其与相邻死区段的间隔或与相邻轨道电路之间的间隔允许小于18米，但不得小48、于15米”。这是因为当“死区段”小于2.1米时，虽然一般最长车定距有18.5米的，有可能跨越两“死区段”，但定距超过18米的车体（见图21）其转向架均大于2.4米，车轴区在“死区段”内根本放不下；而转向架小于2.1米（转向架最小为1.65米）的车体，定距则没有超过17米的，此类车体定距即便是17米，其第二轴与第三轴间距也只有171.65=14.9米，也就是说这一类车车轴区即使进入了“死区段”，车体也没有足够的长度跨到另一“死区段”（见下图c2）。所以在“死区段”小于2.1米时，允许两相邻“死区段”间隔小于18米、大于15米是完全可以保证列车安全的，小于15米时，列车就可能跨入两相邻“死区段”了49、。134第二“死区段”图2c 长车体在“死区段”内的示意图22.1m定距17m的车体死区段15m时2第一“死区段”3.088米4321939880±105467124002400265761800025500图21 YZ25G型空调硬座车主要结构尺寸图 f、当轨道绝缘安装于警冲标内方小于3.5米处的位置时，称为“超限绝缘”或“侵限绝缘”。之所以要小于3.5米是因为我国的各种车辆中第一轮对（或第四轮对）中心至本侧车箱尾端的距离最大的YZ25G型（见上图21红线所示）这一距离为3.088米，车底最多的YZ22也有2.638米，新型双层客车这一距离则更长，为3.207米，加上车钩缓冲行程850、3mm之后，这一距离为3.290米，也就是说在最未车轮刚刚进入钢轨绝缘时，其尾端仍能越出绝缘3.290米，离3.5米的警冲标距离仅仅为0.210米，如果钢轨绝缘小于3.5米，车辆的车钩以及车体极有可能侵入邻线限界，所以要规定不得小于3.5米，实际设置距离应为3.54米才能保证车辆走行安全。另外，相邻两组道岔的警冲标之间的距离不足7米时，安装于其间的分界绝缘不可能满足上述要求时，也称为侵限绝缘。如下图所示，7米时为侵限绝缘g、在轨道电路内的轨距杆、道岔连接杆、道岔连接垫板、尖端杆、各种转辙设备的安装装置和其它具有导电性能的连接钢轨的配件均应装设轨道绝缘。四、无分支轨道电路和有分支轨道电路的切割问51、题道岔轨道电路的道岔绝缘的两种安装方法。如下图a1和a2所示的道岔绝缘安装在钢轨直股上的为“直股切割”；下图中b1和b2所示的道岔绝缘安装在钢轨弯股上的为“弯股切割”。RDDBZ4DGJBZ4RDD车体图a1 直股切割图上图中，轨道电流能检查跳线DGJRDDBZ4RDDBZ4车体图a2 直股切割图上图中轨道继电器线圈的电流不经过跳线，这就是道岔电流不能检查跳线。不能检查跳线的，在跳线断时，分支轨道上有车将不能反映，所以要用两根跳线，作为断线保护，下图b1和b2中为同样道理RDDBZ4DGJBZ4RDD车体图b1 弯股切割图BZ4RDDRDDDGJBZ4车体图b2 弯股切割图道岔绝缘，可以装在直52、股，也可以装在弯股，但在自动闭塞区段的中间站或正线装有机车信号的电气集中车站上，因机车信号的关系，道岔绝缘必需都放在弯股上，以接通发码电路，便于机车信号的传输。对于非自动闭塞区段内的中间站上，可把道岔绝缘放置在弯股上，以延长轨道电路的使用年限，方便维修。五、轨道电路的极性交叉1、极性交叉的定义和要求目前，我国所采用的轨道电路，大部分都是以轨道绝缘分割的。绝缘两侧，要求轨面电压具有不同的极性（直流）或相反的相位（交流），即轨道电路要“极性交叉”。站场平面示意图上，接通电源正极的轨条用粗线表示，接通负极性的则用细线表示。采用交流供电时，粗细线代表两种相差180度的相位，由假定的正极与负极构成，一般53、称为GJZ和GJF。交流或直流供电的轨道电路，在轨道绝缘的两侧，都要按极性交叉的原则进行配置。目的是要遵循：“故障安全”的原则。闭路式轨道电路“故障安全”原则要求，在发生故障时，设备应自行转向安全的位置，即轨道继电器衔铁应当可靠地处于落下状态。二、极性交叉的作用轨道电路如果不按“极性交叉”的要求来配置极性，当相邻两区段中有一个区段为轮对所占用时，则在绝缘破损的情况下，经破损处电流在两个区段形成的回路（由于存在电势差，下一节讲）中串电流将使相邻两区段发生电流相加的现象，见下图1GDGJBZ4BZ4RDDRDDBZ4RDDRDDDGJBZ4车体3G破损处占用区段虽然处于分路状态，但由受端与占用列车54、构成的电路是并联电路，受电端仍然能接收到部分电流，轨道继电器就会在串电流的作用下有可能保持在吸起状态，这是不安全的。按照“极性交叉”来配置后，则在绝缘破损的条件下，轨道继电器线圈中的电流就呈现相抵（即相减）状态，（见下图），在有车占用状态下，串电流将占用区段剩电流全部抵消，使占用区段轨道继电器不可能吸起。1GDGJBZ4BZ4RDDRDDBZ4RDDRDDDGJBZ4车体3G破损处两个轨道区段都处于空闲的状态下时，绝缘破损后，由两个轨道区段提供的电源向轨道继电器输送的电流相反，只要调整得当，两区段的继电器衔铁也都会落下，以实现“故障-安全”原则。 由交流供电时，产生的结果和直流供电时的情况一样，也是相加或相减的关系。不同的是，交流供电的轨道电路是以相位交叉防护配置的。有些类型的轨道电路，象交流计数电码轨道电路和移频轨道电路等，尽管也都是属于交流供电的范畴，但由于电路设计中的特殊情况，而无法构成极性交叉。对这一类电路的轨道绝缘破损时，相邻的轨道电路也会串通而互相送电（移频电路里讲）。为防止可能出现的恶性后果，采用另一种防护措施，方法是：在相邻轨道电路发送不同周期的电码信息，用不同的频率来加以区分，如移频轨道电路包括UM71、UM2000等轨道电路就是这样的。三、站内轨道电路的配置与极性交叉的方法和步骤目