第一章　轨道电路概述

第一节　轨道电路概况

轨道电路是利用钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路。它用来监督线路的占用情况，以及将列车运行与信号显示等联系起来，即通过轨道电路向列车传递行车信息。轨道电路是铁路信号的重要基础设备，其性能直接影响行车安全和运输效率。

一、轨道电路基本原理

轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘（或电气绝缘），接上送电和受电设备构成的电路。最简单的轨道电路如图1-1所示。

轨道电路的送电设备设在送电端，由轨道电源E和限流电阻Rx组成。限流电阻的作用是保护电源不致因过负荷而损坏，同时保证列车占用轨道电路时，轨道继电器可靠落下。接收设备设在受电端，一般采用继电器，称为轨道继电器，用来接收轨道电路的信号电流。

送、受电设备放在轨道旁的变压器箱或电缆盒内，轨道继电器设在信号楼机械室内。送、受电设备由引接线（钢丝绳或等阻连接线）直接接向钢轨或通过电缆过轨后由引接线接向钢轨。

钢轨是轨道电路的导体，为减小钢轨接头的接触电阻，增设了轨端接续线。钢轨绝缘是为分隔相邻轨道电路而装设的。两绝缘节之间的钢轨线路，称为轨道电路的长度。

当轨道电路内钢轨完整，且没有列车占用时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲。轨道电路被列车占用时，被列车轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，表示轨道电路被占用。

二、轨道电路作用

轨道电路第一个作用是监督线路是否被列车占用。利用轨道电路监督列车在区间或列车和调车车列在站内的占用，是最常用的方法。由轨道电路反映该段线路是否空闲，为建立进路、开放信号或构成闭塞提供依据，还利用轨道电路的被占用关闭信号，把信号显示与轨道电路是否被占用结合起来。

轨道电路的第二个作用是传递行车信息。例如，移频自动闭塞利用轨道电路中传递的不同频率的电流来反映前行列车的位置，决定各通过信号机的显示，为列车运行提供行车命令。轨道电路中传送的行车信息，还为列车运行自动控制系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、运行前方信号机状态等有关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。即轨道电路广泛作为传递行车信息的通道。

三、轨道电路分类

轨道电路有较多种类，也有多种分类方法。

1.按动作电源分类，轨道电路可分为直流轨道电路和交流轨道电路

轨道电路电源采用直流供电，称为直流轨道电路，如图1-2所示。它用于交流电源不可靠的非电力牵引区段。采用蓄电池浮充供电方式，交流有电时，由整流器供电；交流停电时，由蓄电池供电。该轨道电路电源设备安装较困难，检修不方便，易受迷流影响，现已很少采用。

采用交流供电的轨道电路，称为交流轨道电路。交流轨道电路的种类很多，频带用得很宽，大体可分为三段：低频，300Hz以下；音频300～3000Hz；高频10～40kHz。一般交流轨道电路专指工频50Hz的轨道电路。25Hz轨道电路也属于交流轨道电路，但必须注明电源频率，以示区别。ZPW-2000系列轨道电路的频率在1689～2611Hz，属音频范围。道口用轨道电路，频率则在14～40kHz，属于高频。

2.按工作方式分类，轨道电路可分为开路式轨道电路和闭路式轨道电路

开路式轨道电路平时呈开路状态，如图1-3所示，它的发送设备和接收设备安装在轨道电路的同一端。轨道电路无车占用时，不构成回路，其轨道继电器落下。有车占用时，轨道电路通过车辆轮对构成回路，轨道继电器吸起。由于轨道继电器经常落下，不能监督轨道电路的完整，遇有断轨或引接线、接续线折断等故障，不能立即发现。若此时有车占用，轨道继电器也不能吸起，很不安全。因此，极少采用。

闭路式轨道电路平时构成闭合回路，如图1-2所示，其发送设备（电源）和接收设备（轨道继电器）分别装设在轨道电路的两端。轨道电路上没有车占用时，轨道继电器吸起。有车占用时，因车辆分路，轨道继电器落下。当发生断轨、断线等故障时，轨道继电器落下，能保证安全。所以几乎所有轨道电路都采用闭路式。

3.按所传送的电流特性分类，轨道电路可分为连续式和移频式

连续式轨道电路中传送连续的交流或直流电流。这种轨道电路的唯一功能是监督轨道的占用与否，不能传送更多信息。

移频轨道电路在钢轨中传送的是移频电流，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。在接收端将低频解调出来，去动作轨道继电器。移频轨道电路可传送多种信息的信号。

4.按分割方式，轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路

有绝缘轨道电路用钢轨绝缘将轨道电路与相邻的轨道电路互相隔离，大部分轨道电路是有绝缘的。一般的轨道电路即指有绝缘轨道电路。

钢轨绝缘在车辆运行的冲击力、剪切力作用下很容易破损，使轨道电路的故障率较高。绝缘节的安装，给无缝线路带来一定的麻烦，有时需锯轨，降低线路的轨道强度，增加线路维护的复杂性。电气化铁路的牵引回流不希望有绝缘节，为使牵引回流能绕过绝缘节，必须安装扼流变压器。因此有绝缘的轨道电路不理想。无缝线路和电气化铁路要求采用无绝缘轨道电路。

无绝缘轨道电路在其分界处不设钢轨绝缘，通常采用电气隔离式。

电气隔离式又称谐振式，利用谐振槽路，采用不同的信号频率，谐振回路对不同频率呈现不同阻抗，来实现相邻轨道电路间的电气隔离。ZPW-2000系列轨道电路即采用此种方式。

5.按使用处所分类，轨道电路分为区间轨道电路和站内轨道电路

区间轨道电路主要用于自动闭塞区段，不仅要监督各闭塞分区是否空闲，而且要传输有关行车信息。一般来说，区间要求轨道电路传输距离较长，要满足闭塞分区长度的要求，轨道电路的构成也比较复杂。

站内轨道电路，用于站内各区段，一般只有监督本区段是否空闲的功能，不能发送其他信息。为了使机车信号在站内能连续显示，要对站内轨道电路实现电码化，即在列车占用本区段或占用前一区段时用预叠加方式转为能发码的轨道电路。站内轨道电路除了股道外，一般传输距离不长。

6.按轨道电路内有无道岔分类，站内轨道电路分为无岔区段轨道电路和道岔区段轨道电路

无岔区段轨道电路内钢轨线路无分支，构成较简单，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。

在道岔区段，钢轨线路有分支，道岔区段的轨道电路就称为分支轨道电路或分歧轨道电路。在道岔区段，道岔处钢轨和杆件要增加绝缘，还要增加道岔连接线和跳线。当分支超过一定长度时，还必须设多个受电端。

7.按适用区段，轨道电路分为非电气化区段轨道电路和电气化区段轨道电路

非电气化区段轨道电路，没有抗电化干扰的特殊要求，一般的轨道电路指非电气化区段轨道电路，不必说明。

电气化区段轨道电路，既要抗电化干扰，又要保证牵引回流的畅通无阻。因钢轨中已流有50Hz的牵引电流，轨道电路就不能采用50Hz电源，而必须采用50Hz以外的频率。对于有绝缘的轨道电路，必须安装扼流变压器，使牵引回流能顺利越过绝缘节。

我国电气化铁路目前站内多采用25Hz相敏轨道电路，区间多采用无绝缘移频轨道电路。

8.按轨道电路利用钢轨作为通道的方式，轨道电路分为双轨条和单轨条轨道电路

多数轨道电路均利用同一线路的两根钢轨作为传输通道。一般的轨道电路均为双轨条轨道电路，不必说明。

单轨条轨道电路是利用线路的一条钢轨作为传输通道，另一通道由电缆构成。例如，在南方一些长大隧道路内，非常潮湿，无法构成双轨条轨道电路，只能采用计轴器检查列车的占用，另用单轨条轨道电路发送移频信息，供机车信号接受。

四、轨道电路的技术要求

轨道电路必须满足以下技术条件：

（1）必须满足铁路信号安全设备的故障—安全原则，出现故障后，分路时应有可靠的分路检查。

（2）在最不利条件下，受电端的接收设备在调整状态时应可靠工作，分路状态时应可靠不工作。如送电端的发送设备兼作机车信号发码电源时，其入口电流应满足机车信号接收灵敏度的要求。

（3）在最不利条件下，用0.06Ω（ZPW-2000系列轨道电路、不对称高压脉冲轨道电路为0.15Ω）标准分路线在轨道电路内的任何一处轨面可靠分路时，均应使受电端的接收设备可靠地停止工作。

（4）各种制式的轨道电路，在规定的技术性能范围内均应实现一次调整。

（5）为保证轨道电路能安全、可靠、正常地使用，任何制式的轨道电路均应进行完整的理论分析和计算。

（6）分路时，轨端绝缘破损、电路内任一元件故障，轨道电路不应失去分路检查或造成防护该轨道电路区段的信号机及机车信号机显示升级。

（7）适用于电力牵引区段的轨道电路，应能防护连续或断续的不平衡牵引电流的干扰。当不平衡电流在规定值以下时，应保证调整状态时稳定工作，分路状态时可靠不工作。

（8）电力牵引区段的轨端接续线应采用焊接式钢轨接续线。

（9）各型站内轨道电路，其间传递的信息均应和与其相配实现电码化的机车信号信息不同，其送、受电端均应能适应电码化的要求。

（10）轨道电路调整时，送电端选择的供电电压应有一定的余量，以满足其电压调整余量的要求。

（11）计算轨道电路时，受电端接收器应取以下数值：

①可靠工作值

a.连续式轨道电路采用的电磁继电器，取其工作值。

b.电子、微电子轨道电路应有可靠工作的安全系数。

②可靠不工作值

a.连续式轨道电路采用的电磁继电器，取其释放值的60％；二元感应式继电器，取其释放值的90％。

b.电子、微电子轨道电路应有可靠不工作的安全系数。

（12）轨道电路设备应能长期工作而不过载。

（13）计算轨道电路时，钢轨阻抗和道床电阻应参照有关标准执行。

（14）一送多受的轨道电路，在任意地点分路时，必须保证至少有一个受电端的轨道继电器可靠落下。

（15）轨道电路应考虑防雷。

（16）新研制的轨道电路应有可靠性指标。

（17）轨道电路制式不应存在影响行车和调车作业安全的死区段。

（18）轨道电路的动作时间应考虑站内联锁和机车信号等的需要。

（19）开路式轨道电路不能单独使用，特殊情况下使用时，应采取相应的安全措施。

五、轨道电路的应用

轨道电路主要用于区间和站内。

区间的轨道电路通常是与自动闭塞制式相一致的轨道电路，按照自动闭塞通过信号机的设置划分闭塞分区，每个闭塞分区设置轨道电路。在半自动闭塞区段，区间一般不设轨道电路，只有在进站信号机的外方设有接近区段的轨道电路，以通知列车的接近以及构成接近锁闭。在提速半自动闭塞区段，进站信号机外方设第一接近区段和第二接近区段轨道电路。在半自动闭塞区段，为了监督区间是否空闲，也有装设长轨道电路的。位于区间的道口，其接近区段必须装设轨道电路。

站内轨道电路应用更为广泛。对于集中联锁来说，列车进路和调车进路都必须安装轨道电路，牵出线、机待线、出库线、专用线及其他用途的尽头线入口处和调车信号机前方，虽不在进路之内，也应装设一段长度不小于25m的轨道电路，用来保证信号开放后机车车辆接近时完成接近锁闭，及时了解上述线路是否有车接近或占用。

对于机车信号来说，区间轨道电路和站内电码化以后的轨道电路，就是其地面发送设备，也就是信息来源。对于列车自动控制系统来说，带有编码信息的轨道电路是其车地之间传输信息的通道之一。

六、站内轨道电路的划分和命名

1.站内轨道电路的划分

轨道电路之间采用钢轨绝缘把两个轨道电路隔离成互不干扰的独立的电路单元。每个轨道电路单元称为轨道电路区段。轨道电路要划分为许多区段，以保证轨道电路可靠工作，满足排列平行进路的需要和便于车站作业。

轨道电路划分的原则是：

①信号机的内外方应划分为不同的区段。

②凡是能平行运行的进路，应用钢轨绝缘将它们隔开，形成不同的轨道电路区段。

③在一个轨道电路区段内，单动道岔最多不超过3组，复式交分道岔不得超过2组。否则，道岔组数过多，轨道电路难以调整。

④有时为了提高咽喉使用效率，把轨道电路区段适当划短，使道岔能及时解锁，立即排列其他进路。但列车提速以后，为了保证机车信号的连续显示，又不希望轨道电路区段过短。

2.轨道电路区段的命名

道岔区段和无岔区段采用不同的命名方式。

道岔区段轨道电路是根据道岔编号来命名的。在图1-4所示站场中，只包含一组道岔的，用其所包含的道岔编号来命名，如1DG、3DG。包含两组道岔的，用两组道岔编号连缀来命名，如11-13DG、9-15DG。

无岔区段命名有不同的情况。对于股道，以股道号命名，如ⅠG、ⅡG。进站信号机内方及双线单方向运行的发车口处的无岔区段，根据所衔接的股道编号加A（下行咽喉）及B（上行咽喉）来表示。如图1-4中，上行发车口处的无岔区段衔接股道为ⅡG，该无岔区段即称为ⅡAG。半自动闭塞区间进站信号机外方的接近区段，用进站信号机名称后加JG来表示。差置调车信号机之间的无岔区段，以两端相邻的道岔编号写成分数形式来表示。D5、D15间的1/19WG。牵出线、机待线、机车出入库线、专用线等调车信号机外方的接近区段，用调车信号机编号后加G来表示。