軌道電路完整版本

1軌道電路系統(tǒng)介紹2013年09月22

一軌道電路概述31、中國鐵路列控系統(tǒng)技術框架及建設規(guī)劃2002年12月，在中國召開的UIC國際大會上，鐵道部向世界宣布了發(fā)展中國列車運行控制系統(tǒng)（簡稱CTCS）的規(guī)劃，明確了采用軌道電路實現(xiàn)占用檢查基礎設備，并傳送動態(tài)實時信息的整體發(fā)展框架，C0~C4如下表所示：應用等級C0C1C2C3C4控制模式目標距離目標距離目標距離目標距離目標距離速度控制分級式分級式一次連續(xù)一次連續(xù)一次連續(xù)軌道占用檢查軌道電路軌道電路軌道電路軌道電路無線定位，應答器校正地對車信息傳輸多信息軌道電路多信息軌道電路多信息軌道電路+點式設備；無線通信雙向信息傳輸無線通信雙向通信傳輸線路數(shù)據(jù)來源貯存于車載數(shù)據(jù)庫貯存于車載數(shù)據(jù)庫應答器提供無線通信提供無線通信提供對應ETCS級無無ETCS1級ETCS2[1]級ETCS3級所有的C3線路均已C2作為降級模式。行車指揮車站區(qū)間調度所閉塞聯(lián)鎖列控系統(tǒng)占用檢查

2、鐵路信號系統(tǒng)速度限制曲線目標停車點時速(km/h)目標停車點為了提高行車效率，將鋼軌線路劃分為1km~2km左右長度的區(qū)段，區(qū)段內裝設占用檢查設備，實現(xiàn)該區(qū)域內的列車占用檢查。

3、CTCS-2區(qū)段追蹤運行模擬軌道電路是信號基礎安全設備，軌道電路是利用鋼軌作為導體構成的電路系統(tǒng)，通過列車輪對與鋼軌接觸形成電氣短路，引起接收端電氣狀態(tài)變化實現(xiàn)區(qū)段占用空閑檢查。列控系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)指揮系統(tǒng)1、通過列車輪對短路鋼軌引起接收端電氣狀態(tài)變化實現(xiàn)區(qū)段占用空閑檢查3、通過鋼軌電氣斷離造成的電氣狀態(tài)變化實現(xiàn)鋼軌完整性檢查2、通過鋼軌回路，向車載設備傳遞控制信息

4、什么是軌道電路軌道電路的外接口

4、什么是軌道電路電氣化鐵路為了檢查線路占用，美國人魯賓遜1870年發(fā)明了軌道電路，

從此誕生了鐵路自動信號。提高分路效果傳送控制信息斷軌檢查提升安全性擴大適用性線路占用檢查

25Hz相敏75Hz高壓不對稱4信息國產(chǎn)移頻8信息國產(chǎn)移頻18信息國產(chǎn)移頻18信息無絕緣UM71ZPW-2000A站內ZPW-2000A軌道電路發(fā)展各關鍵階段

5、軌道電路發(fā)展蘇聯(lián)、日本法國、日本1956~20031989年2002年2010年9按絕緣方劃分：

6、

軌道電路分類有絕緣方式：無絕緣方式：軌道電路信號電流軌道電路信號電流10按信號類型劃分：

6、

軌道電路分類工頻軌道電路25Hz相敏軌道電路音頻軌道電路脈沖軌道電路按信息傳送內容劃分：模擬軌道電路數(shù)字軌道電路11

6、軌道電路特點18世紀70年代發(fā)明軌道電路,拉開了鐵路信號自動化控制的序幕，至今已經(jīng)有140多年，其經(jīng)歷了從機械→電氣→電子等幾個發(fā)展階段,軌道電路“長壽”的秘訣是什么？歸納如下八個特點：（1）系統(tǒng)結構簡單：操作簡單、易于設計、安裝、調試、維護。（2）實時不間斷的檢測：實時地反映占用狀態(tài)。（3）環(huán)境適應性強：符合全天候、全區(qū)域作業(yè)特點。（4）中斷后快速啟動：失電后可以迅速重新啟動，不許認為干預。（5）固有的“故障-安全”特性：其工作具備“故障-安全”原則。（6）精準的定位：以機械絕緣節(jié)為界，定位邊界精準。（7）連續(xù)控制信息實時上傳：連續(xù)不間斷的控制信息。（8）鋼軌完整性檢查：唯一具備實時檢查鋼軌完整性功能的系統(tǒng)。鐵道部統(tǒng)一發(fā)展ZPW-2000系列軌道電路后，我院軌道電路在全路的工程中全面推廣，目前在中國市場分額達到95%：既有線應用近3萬公里。所有的客運專線（僅石太除外）均裝備ZPW-2000A軌道電路，達1萬公里。從近年的發(fā)展趨勢來看，為統(tǒng)一標準、便于維護、管理，鐵道部技術政策傾向于減少軌道電路的類型，發(fā)展統(tǒng)一的制式。既有線區(qū)間采用ZPW-2000系列，站內主要是25Hz相敏軌道電路，很快站內將由脈沖軌道電路替代。客運專線區(qū)間和站內統(tǒng)一采用ZPW-2000系列，新研制的ZPW-2000A站內軌道電路將成為唯一的站內統(tǒng)一制式。

6、我國軌道電路應用現(xiàn)狀把握新的市場需求+準確的實現(xiàn)=實現(xiàn)技術變革ZPW-2000軌道電路的三部曲1414

二ZPW-2000A軌道電路介紹15（1）關鍵技術指標電源：DC24V載頻：8種，4種用于上行線，4種用于下行線低頻：18種，作為向車載傳送的控制信息，表示不同含義與車載通信：電流感應，單向，地面－－＞車鋼軌短路電流：500mA區(qū)段分割方式：電氣絕緣（區(qū)間），機械絕緣（站內）電纜長度：10km（適用于站間距20km的區(qū)間線路）軌道電路長度1500m防雷系統(tǒng)：鋼軌線路間橫向連接且接地發(fā)送器冗余方式：N+1(或1備1)接收器冗余方式：成對雙機并聯(lián)運用受控方式：繼電編碼（或CAN總線）執(zhí)行輸出：JWXC-1700安全繼電器1系統(tǒng)構成1系統(tǒng)構成（2）區(qū)間無絕緣方式軌道電路系統(tǒng)結構調諧區(qū)實現(xiàn)區(qū)段間的電氣隔離

等間距布置電容完成對鋼軌通道的無功補償。17主要設備（3）站內有絕緣方式軌道電路系統(tǒng)結構區(qū)段間用機械絕緣節(jié)分割，室內設備與區(qū)間無絕緣軌道電路相同。18主要設備室外設備：調諧匹配單元：①相鄰區(qū)段隔離；②電纜與鋼軌匹配連接?？招木€圈：①穩(wěn)定電氣絕緣節(jié)阻抗；②平衡電氣化牽引回流；③輔助進行防雷接地。站內匹配變壓器①車站內電纜與鋼軌匹配連接（4）設備構成19主要設備

室內設備機柜：裝設發(fā)送器、接收器和衰耗冗余控制器發(fā)送器：按控制要求輸出移頻鍵控信號。接收器：對鋼軌引入信號進行解析、判斷，輸出區(qū)段狀態(tài)。衰耗冗余控制器：完成接收信號的調整；實現(xiàn)主備發(fā)送器的切換。（4）設備構成軌道電路20主要設備

模擬網(wǎng)絡：模擬傳輸電纜電氣特性，實現(xiàn)不同位置裝設的軌道電路呈現(xiàn)一致電氣特性；完成通過電纜進入室內的縱向雷電干擾的抑制。（4）設備構成21機械絕緣節(jié)的作用：2電氣絕緣節(jié)原理說明1、截斷本區(qū)段信號進入相鄰區(qū)段2、不短路本區(qū)段信號，使其將信號經(jīng)鋼軌送至接收端軌道電路信號電流發(fā)送端信號源接收端接收器22電氣絕緣節(jié)絕緣節(jié)如何實現(xiàn)這兩個功能呢？2電氣絕緣節(jié)原理說明軌道電路信號電流1、截斷本區(qū)段信號進入相鄰區(qū)段發(fā)送端信號源接收端接收器短路2、不短路本區(qū)段信號，使其將信號經(jīng)鋼軌送至接收端29m調諧區(qū)?發(fā)送端信號源頻率響應2電氣絕緣節(jié)原理說明調諧單元A2300Hz調諧單元B1700HzFA2300HzFB1700Hz對FA等效電路2300Hz對FB等效電路1700HzA區(qū)段信號B區(qū)段信號A區(qū)段B區(qū)段模糊區(qū)B信號源A接收器A信號源構成小軌道，由相鄰接收器完成信號識別3基于調諧區(qū)的小軌道電路GJ吸起的條件：主軌道信號量滿足吸起門限XGJ,XGJH條件具備小軌道最為本區(qū)段主軌道部分前方的延續(xù)段3基于調諧區(qū)的小軌道電路國產(chǎn)移頻幾次重大事故

11997年4月28日，上海局新橋車站軌道電路鋼軌接地故障，列車喪失占用檢查，信號機失去防護功能。

21998年濟南局鋼軌扣件與待更換長軌相碰，導致喪失列車占用檢查，信號機失去防護功能。

32000年10月下旬，鄭州東—蒲田間，鋼軌斷軌分離，國產(chǎn)移頻軌道電路不能檢查，信號機失去防護功能，造成運行客車脫軌重大事故。

42000年10月下旬，南昌局工務維修中拆除一根鋼軌，軌道電路不能檢查，信號機失去防護功能，再次造成運行客車脫軌重大事故。4鋼軌補償?shù)淖饔?鋼軌補償?shù)淖饔猛ㄟ^外部連接構成信號回路，喪失斷軌檢查4鋼軌補償?shù)淖饔贸捎谜{諧式電氣絕緣節(jié)外，在鋼軌上安裝補償電容是ZPW(UM)系列的第二大特點，補償電容減小了信號在鋼軌中的損耗，對于軌道電路的調整、分路、機車信號、斷軌各種狀態(tài)下的功能實現(xiàn)和檢查均起到了顯著的提升作用。各種頻率軌道電路選用容值：1700Hz55uF2000Hz50uF2300Hz46uF2600Hz40uF客專：25uF有電容補償和無電容補償軌面電壓比較，衰耗相差14倍4鋼軌補償?shù)淖饔梅览兹腚娎|入“電纜模擬網(wǎng)絡”可視為室外電纜的一個延續(xù)。電纜模擬網(wǎng)絡按0.5、0.5、1、2、2、2*2km六節(jié)對稱π型網(wǎng)絡，以便串接構成0-10km按0.5km間隔任意設置補償模擬電纜值5電纜模擬的作用發(fā)送器“N+1”冗余是多臺發(fā)送器熱備一臺發(fā)送器，每臺發(fā)送器輸出FBJ，表征自身的正常工作診斷結果，故障后，通過FBJ接點，將通道導接至“+1FS”，需要切換的電路包括：載頻條件低頻條件發(fā)送電平級客專后采用1+1，是N+1的一個特例6發(fā)送器的N+1冗余雙機原理框圖接收器外線連接7接收器的成對雙機并用系統(tǒng)框圖—防雷環(huán)節(jié)防雷變壓器~280V~75V~75V電化區(qū)段：~385*2非電化區(qū)段：~280V或275v8系統(tǒng)的防雷

三多特征脈沖軌道電路3535列車壓入后，區(qū)段占用不能得到檢查，將導致聯(lián)鎖、列控、CTC等上層系統(tǒng)防護功能實效，出現(xiàn)危險。脈沖軌道電路通過周期性的觸發(fā)儲能電容放電，形成周期不對稱脈沖信號，占空比約100：1，鋼軌上瞬間功率最大能夠達到近萬瓦（100V、100A），適于解決分路不良。系統(tǒng)頻率類型增加到4個，通過循環(huán)校驗實現(xiàn)了對脈沖出現(xiàn)時機的判斷，保留了脈沖峰頭和峰位比例特征，擴展了特征量，故稱之為“多特征”，應用中，相鄰區(qū)段除極性交叉外，頻率間隔設置。脈沖發(fā)送器軌道變壓器脈沖接收器（8路雙機并聯(lián)）通用衰耗器電碼化脈沖隔離盒脈沖接收器（8路雙機并聯(lián)）具有與上位機通信接口（CAN*2）具有以繼電器輸出接口（1700Ω）標準組匣能安裝于既有繼電器組合信息顯示窗口，電壓、頭尾比顯示具有防護移頻能力，可直接疊加

四ZPW-2000A站內軌道電路基于ZPW-2000A軌道電路技術，結合脈沖和移頻軌道電路技術，全面提升站內安全性，全面提升站內軌道電路技術水平，構造新系統(tǒng)，一并克服站內幾十年的難題：（1）解決站內分路不良（2）絕緣破損檢查（3）斷軌及扼流單端斷線檢查（4）股道雙端回流（5）改善岔區(qū)彎股跳線缺失后的分路性能

新型的移頻與脈沖信號混合制式軌道電路4141

新型的移頻與脈沖信號混合制式軌道電路兩種信號判斷結果按照“與”邏輯關系驅動軌道繼電器同制式軌道電路移頻信號移頻+脈沖混合信號兩種信號通過共同通道傳輸新型的移頻與脈沖信號混合制式軌道電路ZPW-2000A站內軌道電路系統(tǒng)構成解決分路不良絕緣破損檢查道岔分支跳線斷線機車信號發(fā)碼斷軌扼流斷線檢查

移頻信號

脈沖信號占用檢查兩種信號按照“與”關系工作，充分發(fā)揮兩種信號的各自優(yōu)勢，提高軌道電路安全性，彌補單一信號軌道電路功能上的不足。2010年9月至今：武漢局下辛店進行全站試驗，后續(xù)將進入工程推廣，必將成為我國站內軌道電路的一個“里程碑”，新型的移頻與脈沖信號混合制式軌道電路

五電氣化區(qū)段的運用及特點在ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)中，采用等電位連接方法保護線路作業(yè)人員和設備安全。（1）軌條間等電位在ZPW-2000A區(qū)段調諧區(qū)內空心線圈設備，對于50Hz阻抗小于10mΩ，作為兩鋼軌條間的等電位連接，保證鋼軌存在不平衡時，軌旁設備及軌道作業(yè)人員安全；從另一角度，牽引電流每經(jīng)過一次調諧區(qū)完成牽引電流的平衡。1、連接線定義及作用U0=0U0=0U0=0U0（2）線路間等電位兩線路間設置等電位連接，實現(xiàn)兩條線路的牽引電流均流，降低線路間電位差。“簡單橫向連接是一種兩軌道間的等電位連接”。（3）線路對地等電位完全橫向連接是一種軌道間接地式等電位連接。完成線路間等電位，還起到與大地的等電位連接作用。上述各種連接線，共同點是“等電位”，歸納為：同線路兩條鋼軌間采用空心線圈等電位；線路間通過橫向連接等電位；線路與大地通過完全橫向連接接地等電位。這些連接在等電位的同時，均成為鋼軌電流均流的通道，電力系統(tǒng)中，回流線經(jīng)過一定距離后需要接地和進行橫向連接，這些連接使原本各自獨立的鋼軌、回流線及大地構成了一個網(wǎng)狀的接地回流系統(tǒng)。2、四線區(qū)段等電位及回流的均衡四線設置連接時仍需考慮:軌條——軌條利用空心線圈線路——線路利用橫向連接線路——大地利用接地每兩條相鄰的線路間必須設置等電位線，即：1線與2線、2線與3線、3線與4線，而且每條線路必須設置接地點，因此將四條線路連接在一起。4線并行有相同方向軌道電路載頻并行且存在連接，通過這些連接線或空間的電磁場形成干擾，需進行分析及防護，是本項目針對干擾的研究部分。一個完整的四線連接的剖面圖一、橫向連接類型1．簡單橫向連接：兩軌道間的等電位連接,不直接接地（通過防雷元件接地）。2．完全橫向連接：兩軌道間的等電位連接,并接地。3．用于牽引電流返