城市轨道交通通信与信号-轨道电路

项目二信号基础设备——轨道电路教学目标：•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及怎样确保轨道电路可靠工作。项目二信号基础设备——轨道电路一、轨道电路的工作原理轨道电路是以钢轨作为导体，两端加上机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。图2-1轨道电路组成示意图1.组成轨道电路的组成如图2－1所示。项目二信号基础设备——轨道电路一、轨道电路的工作原理(2)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器上的可靠隔离。(1)钢轨与钢轨接续线：在轨道电路，两条钢轨是传输轨道电流的导体，每两条钢轨接头处，用钢轨接续线连接，可以减少钢轨与钢轨夹板间的接触电阻。钢轨接续线有塞钉式和焊接式。图2-2塞钉式钢轨接续线项目二信号基础设备——轨道电路一、轨道电路的工作原理(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。(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。(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。项目二信号基础设备——轨道电路一、轨道电路的工作原理2.工作原理1）当轨道电路设备、线路完好，又没有列车、车辆占用时，轨道电路的电流从电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成闭合回路，继电器处于吸起状态，表示轨道区段内无车占用，此状态称为轨道电路的调整状态；如图所示，接通的灯为绿色。轨道电路调整状态原理图项目二信号基础设备——轨道电路一、轨道电路的工作原理2.工作原理2）当轨道电路设备、线路完好，但是有列车、车辆占用时，因为车辆的轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小，所以轨道电路被轮对分路后，流经继电器线圈的电流急剧变小，不足以使衔铁保持吸起状态，致使继电器失磁落下，表示轨道区段有车占用，此状态称为轨道电路的分路状态；轨道电路分路状态原理图3）当轨道区段内发生轨道或线路断裂时，流经继电器的电流中断，使继电器失磁落下，此状态称为轨道电路的断轨状态。项目二信号基础设备——轨道电路二、轨道电路的作用轨道电路的作用主要表现在以下两方面：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，可用于自动关闭信号等控制条件，实现信号系统的自动控制。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。项目二信号基础设备——轨道电路三、轨道电路的分类1.按传输电流特性分类按照所传输的电流特性不同，轨道电路可分为工频连续式轨道电路和音频轨道电路，其中，音频轨道电路又可分为模拟式轨道电路和数字编码式轨道电路。2.按绝缘性质分类按照绝缘的性质不同，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。3.按使用处所分类按照使用地点不同，轨道电路可分为区间轨道电路和车辆段内轨道电路。4.按是否包含道岔分类车辆段内轨道电路分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路50HZ相敏轨道电路简介•用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有50Hz相敏轨道电路，它们只有监督列车占用的功能，不能传输其他信息。由于城市轨道交通一般采用直流牵引，所以轨道电路可以采用50Hz电源，这与铁路有区别（铁路采用交流工频牵引，轨道电路只能采用50Hz以外的电源，一般为25Hz）。50Hz相敏轨道电路用于城市轨道交通的车辆段内（不需要发送ATP信息）。50Hz相敏轨道电路有继电式和微电子式两种，一般50Hz相敏轨道电路常指继电式。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路为什么叫相敏轨道电路？•轨道电路的工作频率为50HZ，接收设备在满足局部电压超前轨道电压0º＜θ＜180º相位角时工作，（局部电压超前轨道电压90º相位角时为最佳可靠工作状态）的轨道电路均称为50HZ相敏轨道电路。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路为什么使用50HZ?•地铁工程车辆段内的列车无机车信号显示，因此其轨道电路的功能仅为列车占用检查，由于其电力机车为直流牵引，且牵引回流为单条钢轨，50HZ交流连续式轨道电路需加滤波器防护，滤波器故障不能保证安全，故轨道电路采用单轨条回流方式的50HZ相敏轨道电路。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路50HZ相敏轨道电路由送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、钢轨接续线、回流线以及钢轨组成。送电端包括：轨道变压器、变阻器以及断路器，安装在室外的变压器箱内。轨道电源从室内通过电缆送至送电端。受电端包括中继变压器、变阻器、断路器、轨道继电器、电容器、防雷原件等，其中中继变压器、变阻器及断路器安装在室外的变压器箱或电缆盒内，其他安装在室内的组合架上。220GJF220GJZ~~220GJF220GJZ341210A10ABG-D1A1A10A10ABZ-DCCARD送电端受电端项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路(1)送电端送电端一般安装在室外变压器箱内，包括BG5-D型轨道变压器、R—2.2/220型变阻器、熔断器，轨道电源从室内通过电缆送至送电端。(2)受电端受电端包括安装在室外变压器箱内的BZ-D型中继变压器、R—2.2/220型变阻器、熔断器，安装在室内组合架上的电容器、防雷元件、交流二元继电器。(3)绝缘钢轨绝缘设置于轨道电路分界处，用于隔离相邻的轨道电路。(4)接续线和引接线接续线用于连接相邻钢轨，引接线用于将变压器箱或电缆盒接向钢轨。(5)回流线回流线连接相邻的不同侧钢轨，为牵引回流提供越过钢轨绝缘节的通路。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路50HZ相敏轨道电路的组成•送电端、受电端视相邻轨道电路的不同组合，有双送、一送一受、双受以及单送、单受等不同情况，除双受、单受可采用电缆盒外，其他情况必须采用变压器箱。•变压器箱或电缆盒在钢轨引接线接向钢轨。•钢轨接续线用来连接相邻钢轨，以减小钢轨接头处的接触电阻。•钢轨绝缘设于轨道电路分界处，用以隔离相邻的轨道电路。•回流线连接相邻的不同侧钢轨，为牵引回流提供越过钢轨绝缘节的通路。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路电源屏分别供出50Hz相敏轨道电源和局部电源。送电端轨道电源经轨道变压器降压后送至钢轨。受电端由钢轨来的电压经中继变压器升压后送至轨道继电器RGJ的轨道线圈。轨道继电器RGJ的局部线圈接局部电源。当轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时RGJ吸起，轨道电路处于调整状态，表示轨道电路空闲。列车占用时，轨道电源被分路，RGJ落下；若频率、相位有一个不符合要求时，RGJ也落下。项目二信号基础设备——轨道电路四、交流工频轨道电路2.工作原理电源屏分别供出50Hz轨道电源和局部电源。送电端轨道电源GJZ220、GJF220经轨道变压器降压后送至钢轨。在受电端钢轨电压经中继变压器升压后送至轨道继电器的轨道线圈3-4端子。轨道继电器的局部线圈1-2接局部电源GJZ220、GJF220。当轨道继电器RGJ的轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时，轨道电路处于调整状态，RGJ吸起，表示轨道区段空闲。列车占用使轨道区段处于分路状态时，RGJ落下。当轨道电源和局部电源频率、相位不符合时，RGJ落下。项目二信号基础设备——轨道电路五、数字轨道电路1.设备组成(1)轨旁设备轨旁设备由轨道耦合单元、棒线和耦合环线三部分组成，在轨道之间或者沿轨旁安装，采用互耦方式，如图2-4所示。轨旁连接箱送电受电环线S棒至发送电路至接收电路耦合单元项目二信号基础设备——轨道电路五、数字轨道电路(2)室内设备室内设备主要是安装在室内控制柜内的控制机箱，如图2-5所示，每个机箱内包括多个PCB电路板，每个轨道电路包括控制板、辅助板、电源板。图2-5音频轨道电路机箱项目二信号基础设备——轨道电路五、数字轨道电路2.工作原理(1)对列车的检测音频系统不间断地向轨道发送数字编码信息，并监视其接收器感应到的信号，作为对列车占用的检测。(2)发送ATP信息音频系统与联锁系统之间通过RS485接口进行通信，接收来自联锁系统的信息，如目标速度、目标距离等，再加上本轨道区段信息，如轨道电路ID号、线路速度等，构成复合信息。项目二信号基础设备——轨道电路六、道岔区段轨道电路1.道岔区段轨道电路结构的特点项目二信号基础设备——轨道电路六、道岔区段轨道电路一送双受轨道电路如图2－6所示。图2-6道岔区段轨道电路示意图项目二信号基础设备——轨道电路六、道岔区段轨道电路采用一送多受轨道电路时，应注意以下问题：1)与停车线相衔接的道岔轨道电路的分支末端，应设置受电端。2)道岔区段分支长度超过65m时，该分支末端应设置受电端。3)一送多受轨道电路最多不应超过三个受电端，必要时应分为两个轨道电路。4)一送多受轨道电路任一地点有车占用时，必须保证有一个受电端被分路。项目二信号基础设备——轨道电路六、道岔区段轨道电路项目二信号基础设备——轨道电路六、道岔区段轨道电路3.道岔区段轨道电路工作原理(1)调整状态道岔区段设备完好、没有车占用时，DGJ处于吸起状态。(2)分路状态道岔区段有车占用时，DGJ处于落下状态。(3)断轨状态道岔区段断线或直股断轨时，DGJ处于落下状态；弯股断轨时，由于DGJ1落下，使DGJ处于落下状态。4.道岔区段轨道电路的作用主要作用是监督道岔区段是否有车占用项目二信号基础设备——轨道电路七、轨道电路的划分和命名1.正线轨道电路划分2.车辆段轨道电路的划分1)凡有信号机的地方，均装设钢轨绝缘，将信号机的内外方划分为不同区段。2)凡能平行运行的进路，其间应设钢轨绝缘。3)在一个轨道电路区段内包含的道岔原则上不应超过三组。4)为了提高咽喉区使用效率，应将轨道区段适当划短，使道岔区段能及时解锁允许办理其他进路。项目二信号基础设备——轨道电路七、轨道电路的划分和命名3.车辆段轨道电路的命名(1)道岔区段轨道电路命名方法：道岔区段轨道电路根据所包含的道岔名称来命名。1)包含一组道岔：如图2-7中包含6号道岔的轨道区段为6DG；2)包含二组道岔：如图2-7中包含15、16号道岔的轨道区段为15-16DG，包含8、10号道岔的轨道区段为8-10DG；3)包含三组道岔：当轨道区段中包含三组道岔时，取其中最大和最小道岔号命名。图2-7轨道电路的命名项目二信号基础设备——轨道电路七、轨道电路的划分和命名(2)无岔区段轨道电路的命名方法1)停车线股道轨道电路：按照股道编号命名，一般停车线划分为两个轨道区段，可停放两列车。2)进、出段口处的无岔区段：根据其功能等命名，例如附录B中进、出车辆段处的轨道电路为转换轨，分别命名为ZHG1、ZHG2；3)牵出线等处调车信号机外方的接近区段：在调车信号机名称后加G表示。4)位于咽喉区的无岔区段：以两端道岔编号写成分数形式加G表示。项目二信号基础设备——轨道电路八、拓展(1)轨道电路的极性交叉有钢轨绝缘的轨道电路，当钢轨绝缘双破损时，可能引起轨道继电器的错误动作。项目二信号基础设备——轨道电路八、拓展(1)轨道电路的极性交叉项目二信号基础设备——轨道电路八、拓展(2)轨道电路常见故障分析(1)分路不良“分路不良”故障指的是轨道区段有车占用时，有关轨道继电器不落下，控制台或显示器相对应的区段不显示红色光带。分路不良对车站作业的影响主要在安全方面。①当线路出现分路不良的现象时，列车行驶至该区段后，轨道电路不显示红光带，在车站计算机或调度终端上不能监控列车的运行状态②当后续列