轨道电路

02年技术鉴定、审查
03年停止18信息 统一发展ZPW-2000
03年济南局示范段运用
第二次： 无砟、站内、通信控制需求注入
技术改进
把握新的市场需求 +准确的实现 =实现技术变革
03年京广隧道群恶劣环境运用
04年辅助设计软件
关键技术解决
05年大秦线站内方案
站内一体化方案技术
第三次： 解决站内分路不良需求注入
应答器提供
ETCS1级
无线通信提供
ETCS3级
3
所有的C3线路均已C2作为降级模式。
2 、铁路信号系统
调度所
行车指挥
联锁
车站 区间
闭塞 占用检查
列控系统
3、CTCS-2区段追踪运行模拟
目标停车点
时 速 (km/h)
目标停车
速度限制曲线
为了提高行车效率，将钢轨线路划分为1km~2km左右长度的区段， 区段内装设占用检查设备，实现该区域内的列车占用检查。
为了检查线路占用，美国人鲁宾逊1870年发明了轨道电路， 从此诞生了铁路自动信号。 2010年
苏联、日本
法国、日本
1956~2003
1989年
2002年
扩大适用性 提高分路效果 传送控制信息 断轨检查 提升安全性
电气化铁路
25Hz相敏 75Hz
高压不对称
4信息国产移频 8信息国产移频
UM71
ZPW-2000A
客专应用成熟经验
邻线干扰、断轨分析技术
客专、高铁 运用新问题
11~12年分路不良整治
10年下辛店 双元素轨道电路试验
12年立项进行技术优化
二
ZPW-2000A轨道电路介绍
14
1 系统构成 （1）关键技术指标 电源：DC24V 载频：8种，4种用于上行线，4种用于下行线
低频：18种，作为向车载传送的控制信息，表示不同含义
接收器 ZPW.J-K
17
（4）设备构成 室外设备：
调谐匹配单元： ①相邻区段隔离；
空心线圈：
站内匹配变压器
①稳定电气绝缘节阻抗； ①车站内电缆与 ②电缆与钢轨匹配连接。 ②平衡电气化牵引回流； 钢轨匹配连接 ③辅助进行防雷接地。
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（4）设备构成
室内设备机柜：装设发送器、接 收器和衰耗冗余控制器
1
一
轨道电路概述
2
1、中国铁路列控系统技术框架及建设规划 2002年12月，在中国召开的UIC国际大会上，铁道部向世界宣布了发展中 国列车运行控制系统（简称CTCS）的规划，明确了采用轨道电路实现占用检
查基础设备，并传送动态实时信息的整体发展框架，C0~C4如下表所示：
应用等级 控制模式 速度控制 轨道占用 检查 地对车信 息传输 线路数据 来源 对应ETCS 级 C0 目标距离 分级式 轨道电路 多信息轨 道电路 贮存于车 载数据库 无 C1 目标距离 分级式 轨道电路 多信息轨 道电路 贮存于车 载数据库 无 C2 目标距离 一次连续 轨道电路 多信息轨道电 路+点式设备； C3 目标距离 一次连续 轨道电路 无线通信双 向信息传输 无线通信提 供 ETCS2[1]级 C4 目标距离 一次连续 无线定位，应答 器校正 无线通信双向通 信传输
fB
对FB 等效电路
调谐单元A 2300Hz
调谐单元B 1700Hz
3 基于调谐区的小轨道电路
A区段
模糊区
B区段
A区段信号
B区段信号
构成小轨 道，由相 邻接收器 完成信号 识别 A信号源 A接收器 B信号源
3 基于调谐区的小轨道电路
小轨道最为本区段主轨道部 分前方的延续段
列车运行正方向
本区段
主轨道
4 钢轨补偿的作用
国产移频几次重大事故 1 1997年4月28日，上海局新桥车站轨道电路钢轨接地故障，列车 丧失占用检查，信号机失去防护功能。 2 1998年济南局钢轨扣件与待更换长轨相碰，导致丧失列车占用 检查，信号机失去防护功能。 3 2000年10月下旬，郑州东—蒲田间，钢轨断轨分离，国产移频 轨道电路不能检查，信号机失去防护功能，造成运行客车脱轨重 大事故。 4 2000年10月下旬，南昌局工务维修中拆除一根钢轨，轨道电路 不能检查，信号机失去防护功能，再次造成运行客车脱轨重大事 故。
电缆模拟网络
总长10km
总长10km
电缆模拟网络
电缆模拟网络
站防雷
室内
(XGJ、XGJH)
站防雷
站防雷
衰耗器
发送器
衰耗器
接收器
(XG、XGH)
接收器
GJ
GJ
6 发送器的N+1冗余
+24-2 01-1-1 01-1-2 F1 F2 1 2 3 4 5 01-1-18 F18 9 11 12 S1 S2 FBJ-2 FBJ-1 01-2-3 01-2-1 01-2-2 d e 1 +24 024 10A 01-2-17 01-2-18 a c +24-1 024-1
4、什么是轨道电路
轨道电路是信号基础安全设备，轨道电路是利用钢轨作为导体构 成的电路系统，通过列车轮对与钢轨接触形成电气短路，引起接 收端电气状态变化实现区段占用空闲检查。
1、通过列车轮对短路钢轨引起接收端电气状态变化实现区段占用空闲检查 2、通过钢轨回路，向车载设备传递控制信息 3、通过钢轨电气断离造成的电气状态变化实现钢轨完整性检查
既有线区间采用ZPW-2000系列，站内主要是25Hz相敏轨道电路，很快站内 将由脉冲轨道电路替代。 客运专线区间和站内统一采用ZPW-2000系列，新研制的ZPW-2000A站内轨 道电路将成为唯一的站内统一制式。
89年技术引进消化 97~00年4件事故
89年高压不对称脉冲制式
第一次： 断轨检查的需求引入
调 谐 单 元
匹配单元
匹配单元
匹配单元
室外
SPT电缆 SPT电缆 SPT电缆
电缆模拟网络
总长10km
总长10km
电缆模拟网络
电缆模拟网络
站防雷
室内
(XGJ、XGJH)
站防雷
站防雷
衰耗器
发送器
衰耗器
接收器
(XG、XGH)
接收器
GJ
GJ
（3）站内有绝缘方式轨道电路系统结构 区段间用机械绝缘节分割，室内设备与区间无绝缘轨道电路相同。
站内 ZPW-2000A
18信息国产移频
18信息无绝缘
轨道电路发展各关键阶段
6、 轨道电路分类
按绝缘方划分：
轨道电路信号电流
有绝缘方式：
轨道电路信号电流
无绝缘方式：
9
6、 轨道电路分类
按信号类型划分： 工频轨道电路 音频轨道电路 脉冲轨道电路
25Hz相敏轨道电路
按信息传送内容划分： 模拟轨道电路
调谐区段 小轨道
BA
V1 E1 V2 E2
SVA
BA
V1 E1 V2 E2
BA
V1 E1 V2 E2
SVA
BA
V1 E1 V2 E2
TAD
TAD
TAD
TAD
传输 电缆 室内分 线端子 FS
传输 电缆
传输 电缆
传输 电缆
FS
XG XGH
JS
XGJ XGJH
XG XGH
JS
XGJ XGJH
GJ
GJ
GJ吸起的条件： 主轨道信号量满足吸起门限 XGJ,XGJH条件具备
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6 、我国轨道电路应用现状
铁道部统一发展ZPW-2000系列轨道电路后，我院轨道电路在全路的工
程中全面推广，目前在中国市场分额达到95%：
既有线应用近3万公里。 所有的客运专线（仅石太除外）均装备ZPW-2000A轨道电路，达1万公里。
从近年的发展趋势来看，为统一标准、便于维护、管理，铁道部技术政策 倾向于减少轨道电路的类型，发展统一的制式。
机械绝缘节的作用： 1、截断本区段信号进入相邻区段
2、不短路本区段信号，使其将信号经钢轨送至接收端
轨道电路信号电流
发送端 信号源
接收端 接收器
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2 电气绝缘节原理说明
电气绝缘节绝缘节如何实现这两个功能呢？
1、截断本区段信号进入相邻区段 2、不短路本区段信号，使其将信号经钢轨送至接收端
短路
频率 响应
轨旁设备
轨旁设备
指挥 系统 列控 系统 联锁 系统
4 、什么是轨道电路 轨道电路的外接口
轮对
构成分路 电气短路
车载轨道电路读取器
轨道电路信息 电流耦合方式
列车 地面
电源
电源供给 电源电缆 工作状态配置 低频编码
轨道电路
CAN总线
联锁系统
轨道占用 继电接口 轨道占用 继电接口
列控中心
5、轨道电路发展
有电容补偿和无电容补偿轨面电 压比较，衰耗相差14倍
各种频率轨道电路选用容值： 1700Hz 55uF 2000Hz 50uF 2300Hz 46uF 2600Hz 40uF 客专：25uF
5 电缆模拟的作用
运行方向 主 轨 道 电 路 小轨道
Δ/2 调谐区29m
“电缆模拟网络”可视为室外电缆的一个延续。 Δ/2 间距Δ
发送器：按控制要求输出移频键控信号。
接收器：对钢轨引入信号进行解析、判断， 输出区段状态。
衰耗冗余控制器：完成接收信号的调整；
实现主备发送器的切换。
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（4）设备构成
模拟网络：模拟传输电缆电气特性， 实现不同位置装设的轨道电路呈现一
致电气特性；完成通过电缆进入室内
的纵向雷电干扰的抑制。
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2 电气绝缘节原理说明
执行输出：JWXC-1700安全继电器
15
1 系统构成 （2）区间无绝缘方式轨道电路系统结构 调谐区实现区段间的电气隔离 等间距布置电容完成对钢轨通道的无功补偿。
运行方向 主 轨 道 电 路
Δ/2 间距Δ Δ/2
小轨道
调谐区29m
机 械 节 空 心 线 圈
调 谐 单 元
补偿电容
调 谐 单 元
机 械 节 空 心 线 圈
道岔轨道区段 道岔轨道区段 道岔轨道区段 道岔轨道区段
适配器 扼流变压器箱
适配器 扼流变压器箱
匹配单元 ZPW.BPLN
双 体 防 护 罩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
双 体 防 护 罩
匹配单元 ZPW.BPLN
适配器 扼流变压器箱
适配器 扼流变压器箱
FST
带适配器 扼流变压器 BES(K)-1000/ZPW 带适配器 扼流变压器 BES(K)-1000/ZPW
4 钢轨补偿的作用
通过外部连接构成信号回路，丧失断轨检查
4 钢轨补偿的作用
需要补偿的区域
△/2
△
△
△
△
△/2
送 端 调 谐 单 元
受 端 调 谐 单 元
4 钢轨补偿的作用
除采用调谐式电气绝缘节外，在钢轨上安装补偿电容是ZPW(UM)系列的 第二大特点，补偿电容减小了信号在钢轨中的损耗，对于轨道电路的调 整、分路、机车信号、断轨各种状态下的功能实现和检查均起到了显著 的提升作用。
与车载通信：电流感应，单向，地面－－＞车 钢轨短路电流：500mA
区段分割方式：电气绝缘（区间），机械绝缘（站内）
电缆长度：10km（适用于站间距20km的区间线路） 轨道电路长度1500m 防雷系统：钢轨线路间横向连接且接地 发送器冗余方式：N+1(或1备1) 接收器冗余方式：成对双机并联运用 受控方式：继电编码（或CAN总线）
轨道电路信号电流
29m调谐区
?
发送端
发送端 信号源
接收端 接收器
Z
F0 f
信号源
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2 电气绝缘节原理说明
FA 2300Hz
fA
调 谐 单 元 匹配变压器
空 心 线 圈
调 谐 单 元 匹配变压器
fB
FB 1700Hz
电缆至室内
横向连接线
Z
电缆至室内
对FA 等效电路
fA
2300Hz
FB f FA
1700Hz
FST
电 缆 总长7.5km
站防雷和电 缆模拟网络 ZPW.ML-K
室 外
总长7.5km
电 缆
带适配器 扼流变压器 BES(K)-1000/ZPW
带适配器 扼流变压器 BES(K)-1000/ZPW
冗余衰耗 控制器 ZPW.RS-K
室 内
站防雷和电 缆模拟网络 ZPW.ML-K
发送器 ZPW.F-K
ZPW-2000轨道电路 的三部曲
05~06遂渝线无砟轨道
无砟轨道应用技术
06年普速线路轨道电路可靠性整治 关键技术解决 07年全国第六次大提速 脉冲轨道电路技术
07年全路站内分路不良严重
08年审多特征脉冲轨道电路
07年下辛店试验
计算机编码技术
08年京津线开通 后全路全面运用 09年广深四线并行干扰研究
数字轨道电路
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6、轨道电路特点
18世纪70年代发明轨道电路,拉开了铁路信号自动化控制的序幕，至 今已经有140多年，其经历了从机械→电气→电子等几个发展阶段,轨 道电路“长寿”的秘诀是什么？归纳如下八个特点： （1）系统结构简单：操作简单、易于设计、安装、调试、维护。 （2）实时不间断的检测：实时地反映占用状态。 （3）环境适应性强：符合全天候、全区域作业特点。 （4）中断后快速启动：失电后可以迅速重新启动，不许认为干预。 （5）固有的“故障-安全”特性：其工作具备“故障-安全”原则。 （6）精准的定位：以机械绝缘节为界，定位边界精准。 （7）连续控制信息实时上传：连续不间断的控制信息。 （8）钢轨完整性检查：唯一具备实时检查钢轨完整性功能的系统。
机 械 节 空 心 线 圈
电缆模拟网络 按0.5、0.5、1 、2、2、 2*2km六节对 称π型网络， 以便串接构成 0-10km按 0.5km间隔任 意设置补偿模 拟电缆值
调 谐 单 元
补偿电容
调 谐 单 元
机 械 节 空 心 线 圈
调 谐 单 元
匹配单元
防雷入
电缆入
匹配单元
匹配单元
室外
SPT电缆 SPT电缆 SPT电缆