城市轨道交通信号基础课件——第二章之轨道电路

与列车的位置、速度比较
制动控制
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第二章 信号系统基础设备
三、轨道电路的分类
1、按动作电源分为：
已淘汰 直流轨道电路 工频连续式轨道电路 交流轨道电路 音频轨道电路 模拟式音频轨道电路 只用于监督轨道占用， 不能传输列车控制信息
数字编码式轨道电路
（低频300HZ以下，音频300—3000HZ，高频10—40KHZ）
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
满足了城市轨道交通电化牵引和 采用无缝线路的要求，在正线线
图17 电气绝缘节
路上得到广泛应用。
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第二章 信号系统基础设备
三、轨道电路的分类
5、按设置地点分为：
用于正线，监督各闭 塞分区空闲，传输有关行 车信息 区间轨道电路
车辆段轨道电路的划分
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
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第二章 信号系统基础设备
划分原则：
（ 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）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。
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第二章 信号系统基础设备
闭路式轨道电路：
送、受电端放两端，平时闭合回路无车 ，有车 ，故障
图15 闭路式轨道电路
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第二章 信号系统基础设备
三、轨道电路的分类
3、按电流特性分为：
连续式 传送断续电流 脉冲式 传送连续交流，只能监督轨 道占用与否，不传送信息
传送断续电流脉冲
交流计数电码式 调频方式，不是单 一低频调制频率 数字编码式
城市轨道交通信号基础
主讲： 冯博 老师
机电工程系
第二章 信号系统基础设备 本章内容
项目一
轨道电路 信号机 继电器及继电电路
项目二
项目三
项目四
转辙机和道岔控制电路
计轴器和应答器
项目五
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第二章 信号系统基础设备
项目一 轨道电路
[知识要点]
1．掌握轨道电路的工作原理。 2．掌握轨道电路在轨道交通信号系统中的作用。 3．了解各种常用轨道电路的特点 4. 怎样确保轨道电路可靠工作。
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第二章 信号系统基础设备
小提示
习惯上交流轨道电路就是指工频50Hz电源的交流连续式 轨道电路（480型轨道电路），电源频率为25Hz和75Hz的轨 道电路，也属于交流轨道电路的范畴，要在名称上注明电源 的频率。 ★ 国产移频轨道电路：495～905HZ ★ UM71轨道电路：1689～2611HZ ★ 道口用轨道电路：14～40KHZ
绝缘节
轨道 电阻 轨道继 电器 轨道电源
图1 轨道电路组成示意图
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第二章 信号系统基础设备
传送电信息 保持电信息延续
导体：钢轨、接续线（减少接触电阻）
划分各轨道区 段
绝缘节：安装在相邻两轨道电路衔接处 送电设备：电源或电子设备（能够发送一定信息） 受电设备：轨道继电器、电子设备（能够接收 并鉴别电流特性） 限流电阻：可调电阻器（调整轨道电路的电压）
一般用于股道、尽头调车信号机前方接近区段、进站信号
机内方、两差置调车信号机之间。
道岔区段轨道电路:
包含了岔前线路、岔后直向位置线路和岔后侧向位置线路。 根据道岔结构，不仅有关钢轨、杆件要增加绝缘，还要增加道 岔跳线和连接线，当分支超过一定长度时，还必须设置多个受
电端。
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第二章 信号系统基础设备
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渡线
1 图20 渡线处钢轨绝缘
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第二章 信号系统基础设备
（ 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。
三、轨道电路的分类
4、按轨道区段分割方式分为：
钢轨绝缘（增加乘客不 舒适感，不利于牵引回 流），多用于车辆段
有绝缘轨道电路
无绝缘轨道电路 谐振式电气隔离，正线 线路上得到广泛应用
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第二章 信号系统基础设备

无绝缘轨道电路
无绝缘轨道电路在分界处不
设置钢轨绝缘，轨道电路电流采 用不同信号频率，根据谐振的原
图18 道岔区段轨道电路
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第二章 信号系统基础设备
三、轨道电路的分类
7、按列车牵引方式分为：
无抗干扰要求 非电化区段轨道电路
电化区段轨道电路
既要抗电化干 扰，又要保证 牵引回流畅通
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第二章 信号系统基础设备

电气化区段
钢轨内即有50HZ
牵引电流，又有轨道 电路电流。有绝缘的 轨道电路，必须安装 扼流变压器，使牵引 电流顺利越过绝缘节。
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第二章 信号系统基础设备 ZC
1. 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
ATS
3. CC计算制动曲 线，防止列车超 速。
AP
AP
联锁
Radio Radio CC
MR
车载控制器 （ CC）
XX地铁正线信号系统组成
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第二章 信号系统基础设备
列车在线位置＋进路条件
ATC 生成移动授权终点 停车点的信息 追踪列车的停车点 车尾位置 列车位置信息 车头位置
制动曲线 车载控制设备
防护距离
基于线路数据 和停车点信息逐 次生成制动曲线
计算制动曲线
车载设备
XX 地铁 二号 线正 线信 号系 统原 理示 意图
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图7 扼流变压器示意图
第二章 信号系统基础设备
图8 BG1-80型轨道变压器、 BZ4-U型中继变压器
图9 扼流变压器实物图
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第二章 信号系统基础设备
(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；或者当轨道 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。
图10 继电器实物图
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第二章 信号系统基础设备
图11 轨道电路及其电子设备
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第二章 信号系统基础设备
(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。
图12 可调电阻器原理图
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第二章 信号系统基础设备
一、轨道电路的工作原理
1、什么是轨道电路
轨道电路是以钢轨为导体，两端加上机械绝缘（或电
气绝缘），接上送电和受电设备所构成的电路。
2、轨道电路的组成
轨道电路是由导体（钢轨）、钢轨绝缘、送电设备、 受电设备、限流电阻组成的。
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第二章 信号系统基础设备
一、轨道电路的工作原理
2、轨道电路的组成
站内轨道电路 只监督本区段空闲， 不发送其他信息。
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第二章 信号系统基础设备
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第二章 信号系统基础设备
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第二章 信号系统基础设备
三、轨道电路的分类
6、按是否包含道岔，站内轨道电路分为：
钢轨无分支， 结构简单 无岔区段轨道电路
道岔区段轨道电路
结构复杂
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第二章 信号系统基础设备
无岔区段轨道电路：
Wayside Backbone network
Si Si
Si Si
接入交换机 AS 轨旁AP Wayside AP
图例
以太网电缆 Twisted pair 光纤 Fiber 无线信道 Wireless tunnel
车地无线通信网络
MR
Wireless Network
车载数据 通信网络
车载控制器 （ CC）
图3 轨端接续线
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图4 塞钉式钢轨接续线
第二章 信号系统基础设备
(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。钢轨绝缘多采用机械强度高、绝缘性能 好的材料，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。
三、轨道电路的分类
2、按工作方式分为：
发送、接收设备安装在 轨道电路同一端，无车 占用时不构成回路
开路式轨道电路
闭路式轨道电路
发送、接收设备安装在 轨道电路两端
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第二章 信号系统基础设备
开路式轨道电路
发送和接收设备在轨道电路同一端，有车 GJ，无车 GJ，
遇有断轨GJ ，不能及时发现
图14 开路式轨道电路
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第二章 信号系统基础设备
移频式轨道电路：传送移
频电流，在发送端用低频
（几赫至几十赫）作为行 车信息去调制载频（数百
赫至数千赫），使移频频
率随低频作周期性变化， 接收端将低频解调出来， 动作GJ。移频轨道电路可 传送多种信息的信号。
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图16 ZPW-2000A型移频机柜实物图
第二章 信号系统基础设备
图19 轨道电路及变压器
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第二章 信号系统基础设备
知识点
目前，我国电气化铁路：站内：25HZ相敏轨道电路；区间：无
绝缘移频轨道电路。
8、按通道分为：
普遍采用
两根钢轨 双轨条轨道电路
单轨条轨道电路
一般用于城轨交 通停车场
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一条为钢轨， 另一条由电缆
第二章 信号系统基础设备
小提示
由于城市轨道交通列车采用直流牵引供电，且都是无缝线路，
图6 钢轨绝缘(50Kg、60Kg) 图5 轨道绝缘节
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第二章 信号系统基础设备
城市轨道交通的正线多采用无缝线路，需要使用由电子电路构 成电气绝缘(又称为调谐区)来分隔相邻轨道电路。 (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。 轨道变压器 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。0.45-10.80 V。
轨 道 电 路
反映轨道的状 况
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第二章 信号系统基础设备
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第二章 信号系统基础设备
图2 最简单Байду номын сангаас轨道电路
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第二章 信号系统基础设备
(1)导体 轨道交通系统的两条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问的接触电阻， 用接续线连接，如图3所示。 钢轨接续线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图4所示。
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第二章 信号系统基础设备
双保险
可调电阻器
变阻器
图13 变压器厢内可调电阻器实物图
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10 A、容许温度为105℃
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第二章 信号系统基础设备
二、轨道电路的作用
轨道电路用于监督线路的占用情况，并可以向列车传输控制信息， 将列车运行和信号显示等联系起来。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。 轨道电路的作用主要表现在以下两方面。
因此不能采用扼流变压器分割轨道电路，一般采用“S”形导线 （简称“S”Bond）作为轨道电路的电气绝缘。轨道电路有两种 方式经“S”形导线在钢轨内传输，分别为：感应式和注入式。
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第二章 信号系统基础设备
四、轨道电路的划分与命名
1、轨道电路的划分
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。
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第二章 信号系统基础设备
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。
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第二章 信号系统基础设备
正线信号原理动态示意图
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第二章 信号系统基础设备
区域控制器 （ZC） 区域控制器 （ZC） 自动列车监控子 系统（ATS） 区域控制器 （ZC）
联锁控制器 （ILC） 轨旁数据通信网 络
接入交换机AS
联锁控制器 （ILC）
Si Si
骨干交换机 BS
轨旁骨干网络
Si Si
Wayside data communication network
1、监督列车占用：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。
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第二章 信号系统基础设备
2、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。 带有编码信息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车-地之间信 息传输的通道之一。 例如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前行列车位置、运行前方信号 状态、线路条件等信息，以确定列车运行的目标速度，控制列 车在当前运行速度下是否减速或停车。