高速铁路站内轨道电路
铁路基本知识、铁路信号轨道电路4
四．铁路信号轨道电路1．什么是轨道电路？答：轨道电路是以铁路上的两根钢轨作为导体，两端以钢轨绝缘分开，并以导体连接信号源（发送设备）和接收设备构成的电路。
需要指出的是随着科学技术的发展，广义的轨道电路与传统的轨道电路差别越来越大。
如用电气绝缘来代替机械绝缘的无绝缘轨道电路、道口控制器、计轴设备等构成的轨道电路也发展很快。
轨道电路是铁路自动化设备的重要组成部分，轨道电路特性是否良好，直接关系到行车安全。
2．对轨道电路的基本要求是什么？答：对轨道电路的基本要求是：当轨道电路上没有车，且设备完整时，轨道继电器应靠吸起；当轨道电路上有车（即使只有一个轮对）、发生钢轨折断或元器件故障时轨道继电器应可靠落下(主要指应用广泛的闭路式轨道电路)。
3．什么是轨道电路的钢轨阻抗？答：当轨道电路中通以电流，每公里长度的两根钢轨所存在的阻抗，就叫钢轨阻抗。
轨道电路的钢轨截面积虽然很大，由于其长度很长，而且每根钢轨之间的连接线相对电阻较大，当电流流过时会产生电压降。
交流轨道电路还会产生相移。
钢轨阻抗Z=r+jωL其值与钢轨有效电阻、内电感、截面积尺寸、形状、材料的磁性、导电率、电流强度、电流频率和钢轨连接线类型等有关。
如交流50HZ塞钉式连接线轨道电路：Z=1.0∠46°(欧/公里，下同))交流50HZ焊接式连接线轨道电路：Z=0.8∠60°交流50HZ长钢轨轨道电路：Z=0.65∠70°交流25HZ塞釘式连接线轨道电路：Z=0.5∠52°移频塞钉连接线轨道电路（550HZ）：Z=5.1∠79°移频塞钉连接线轨道电路（850HZ）：Z=7.75∠81°移频塞钉连接线轨道电路（1700HZ）：Z=14.08∠85.2°移频塞钉连接线轨道电路（2600HZ）：Z=21.147∠85.78°4．什么是轨道电路的道碴电阻？答：由一根钢轨经过轨枕、道碴和大地到另一根钢轨的漏泄电阻，叫道碴电阻。
高速铁路站内轨道电路绝缘节烧损原因分析
２ ０ １ ３年 ４月
铁 道 通 信 信 号
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＳＩ ＧＮＡＬＵ ＮＧ ＆ Ｃ０Ｍ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ３ Ｖｏ １ ． ４９ Ｎｏ ． ４
第４ ９卷
第 ４期
高速 铁 路 站 内轨 道 电路 绝缘 节烧 损原 因分 析
田小 丽
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ Ｗｕ ｘ ｉ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ －Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ
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牵 引 电流切 断点是 轨道 电路正 常工 作 的防护 手 段 ，在 一定 长度 内 ，为 了 防止 车站 侧线 梯形 道岔形
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绝缘碳 化 易损 ，而其他 绝缘 基本 正常 。 分析烧 损情 况 主要有 以下特 点 ：① 绝 缘节位 于
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图１ 无锡 东站 轨 道 电路 及 牵 引 回流 示 意 图
站内轨道电路移频电码化发码技术发展浅析
站内轨道电路移频电码化发码技术发展浅析摘要：电码化技术为铁路信号的关键技术之一，从切换发码到预叠加发码方式，从根本上满足铁路高速发展的需要，提高行车的安全性能，对预发码方式经行了深入的分析，对预发码各制式下的优缺点经行了比较。
关键词：电码化；轨道电路；预叠加1电码化技术的发展1.1 切换与叠加技术1.1.1 在以往对轨道电路实施电码化一般分为叠加方式电码化和非叠加方式电码化两类。
在非电气化牵引区段的站内，通常采用交流连续式轨道电路（俗称480轨道电路）。
发送电码化信息的方式一般采用非叠加方式（如采用切换方式）。
所谓“切换”即电码化发码接点条件在轨道电路电码化过程中，由平时固定接向轨道电路设备转接向电码化发码设备。
切换方式经历了“固定切换”和“脉动切换”。
1.1.2 在交流电气化牵引区段，通常采用与25Hz相敏轨道电路“叠加”移频机车信号信息的电码化方式。
所谓“叠加”即在轨道电路传输通道内，轨道电路信息和机车信号信息同时存在。
传输继电器的作用是在发码时机到来之际，将发码设备与轨道电路设备并联，两者同时向轨道传输通道发送信息。
1.2预叠加技术随着铁路运输的发展，提速区段对机车信号和超速防护有了更高的要求（即在发码区段内，保证机车信号在时间和空间上均连续）。
目前的“切换和叠加“电码化技术已不满足提速要求，必须在原有电码化”叠加发码“方式的基础上进行改进，采用”叠加预发码“方式，才能保证列车接收地面信息在”时间和空间“上的连续。
”“预“就是在列车占用某一区段时，其列车运行前方，与本区段相邻的下一个区段也开始发码。
2.预叠加原理电码化系统的设计原则为：正线区段（包括无岔和道岔区段）为“逐渐预先发码（简称‘预叠加’）”，保证列车在正线区段行驶的全过程，地面电码化能不间断地发送机车信号。
侧线区段为占用发码叠加发码。
我们以下行正线接发车为例（站场示意图见图2-1），略述正线区段逐段预先发码的应用原理。
接车进路、发车进路ZPW-2000A电码化发送设备采用：“N+1“冗余方式设计。
轨道电路的定义及其工作原理
轨道电路的定义及其工作原理轨道电路是一种用于铁路系统的电子设备，用于监控列车位置、速度和其他相关信息。
它主要由电缆、传感器和控制设备组成，可以实现列车位置和速度的实时监测，从而提高铁路系统的安全性和效率。
工作原理轨道电路的工作原理基于电磁感应和电阻变化的原理。
当列车通过装有轨道电路的轨道时，车轮与轨道之间会形成电路回路。
轨道电路中的传感器会监测电路的变化，从而确定列车的位置和速度。
信号传输在轨道电路中，电缆被铺设在轨道两侧，连通各个传感器和控制设备。
当列车经过时，车轮与轨道形成闭合电路，电流被传输到控制设备中进行分析处理。
通过不同的电信号，轨道电路可以获得列车的具体位置、速度等信息。
数据处理控制设备接收传感器传来的数据后，会进行实时处理和分析。
通过算法识别列车位置和速度，并生成相应的控制信号。
这些信号可以用于控制信号灯、提醒列车驾驶员或相关工作人员，确保列车正常运行和安全通行。
安全防护轨道电路还可以与其他安全系统相结合，如列车信号系统、紧急制动系统等，共同确保铁路系统的安全性。
一旦检测到异常情况，轨道电路可以及时发出警报，并采取相应措施，以避免事故的发生。
应用领域轨道电路广泛应用于铁路系统中，特别是在高速铁路、地铁等需要高效运行和对安全要求较高的场所。
通过轨道电路的监控和控制，可以提高列车运行的精准度和安全性，为乘客提供更加舒适和安全的出行体验。
综上所述，轨道电路是一种基于电子设备的铁路监控系统，利用电磁感应和电路闭合原理实现对列车位置和速度的实时监测。
通过数据处理和安全防护，轨道电路在铁路运输中发挥着重要作用，提高了铁路系统的安全性和运行效率。
时速400km高速铁路ZPW-2000轨道电路适应性分析研究
时速400 km高速铁路ZPW-2000轨道电路适应性分析研究徐 越，高俊明，蔡 亮，曾科智(中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)摘要：时速400 k m+高速铁路动车组牵引功率的增大与无砟轨道板的适应性调整引起钢轨牵引回流、谐波干扰与ZPW-2000轨道电路一次参数的变化，对ZPW-2000轨道电路移频信号质量产生较大的影响，造成了轨道电路工作性能、传输特性与器材性能的变化。
针对牵引供电、轨道等外部专业条件的变化，完成了时速400 k m+高速铁路Z P W-2000轨道电路在工作性能、传输特性与器材性能等方面的分析研究，为Z P W-2000轨道电路的适应修改与工程设计提供理论依据。
关键词：400 km+；ZPW-2000；轨道电路中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2020)12-0062-04Analysis of Adaptability of ZPW-2000 Track Circuits for 400km/hHigh-speed RailwaysAbstract: The increase in the traction power of 400 km/h + EMU and the adjustment in the adaptability to ballastless track slabs lead to changes in rail traction return current, harmonic interference and the primary parameters of ZPW-2000 track circuits, which have a great impact on the frequency shift signal quality of ZPW-2000 track circuits, resulting in changes in track circuit performance, transmission characteristics and equipment performance. In view of the changes in other factors such as traction power supply and tracks, this paper includes an analysis of and research on the working performance, transmission characteristics and equipment performance of ZPW-2000 track circuits for 400km/h+ high-speed railways, which provides the basis for the adaptive modifi cation and engineering design of ZPW-2000 track circuits.Keywordss: 400 km+;ZPW-2000; track circuitDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2020.12.015时速400 km+高速铁路是未来轨道交通的重要方向之一，应用前景广阔，对建设创新型国家、构建现代综合交通运输体系、实现区域经济协调基金项目：时速400 km+高速铁路四电系统主要设计参数与适应性研究-信号ZPW-2000轨道电路系统适应性研究（KYY2020132(20-22)）发展，具有重大意义。
高铁与既有ZPW-2000A轨道电路系统的区别要点
高铁与既有ZPW-2000A轨道电路系统的区别针对高速铁路轨道结构和列车运行速度高等特点，则要求所提供的高铁ZPW-2000A/K无绝缘轨道电路系统应具有高可靠性和高安全性。
它是在既有线ZPW-2000A无绝缘轨道电路基础上，对其优化而提出的高速铁路ZPW-2000A轨道电路系统。
与既有的ZPW-2000A 无绝缘轨道电路系统相比，在以下几个方面对进行了升级和改进：(1)高铁ZPW-2000A/K轨道电路系统取消了既有线ZPW一2000A无绝缘轨道电路系统大量的继电编码逻辑电路，采用无接点的计算机编码方式。
(2)发送器由既有线的“N+1”冗余方式改为“1+1”的冗余方式，最大限度地降低了因设备故障而影响行车的故障。
(3)将既有ZPW-2000A无绝缘轨道电路的调谐单元和匹配单元整合为一个调谐匹配单元，减少了系统的设备数量，提高了系统的可靠性。
(4)根据高速铁路的道床电阻高的特点，将既有线补偿电容按频率选择容值优化为一种容值，减少了补偿电容的种类。
(5)补偿电容采用了全密封工艺，一方面补偿电容的容值稳定性，另一方面延长了其使用寿命，从而，提高了轨道电路系统工作的稳定性。
(6)增加了空心线圈的导线线径，从而，提高了设备的安全容量，使轨道电路系统工作更加稳定可靠。
(7)高铁ZPW-2000A/K轨道电路系统带有监测和故障诊断功能，使得轨道电路系统能够及时准确地对轨道电路工作的临界和故障状态，较为准确地给出预警或报警，为系统的“状态修”提供了技术保证。
(8)对于站内ZPW-2000A轨道电路，在大秦线的基础上，使道岔分支长度由小于等于30m延长到的120m，提高了机车信号车载设备在站内使用的安全性，提高了轨道区段划分的灵活性。
(9)对高铁ZPW-2000A轨道电路系统相关的配套器材，增加了相应的技术指标要求，大大提高了高铁ZPW一2000A轨道电路系统工作稳定性。
如：对扼流变压器增加不平衡牵引电流和大电流条件下的电气指标要求。
高速铁路ZPW-2000轨道电路
一、ZPW—2000轨道电路组成、各部件作用及其工作原理之三原理
（三）各部件作用及工作原理：
3.发送器 3.3发送器正常工作应具备的条件： ①24V电源，保证极性正确； ②有且只有一路低频编码条件； ③有且只有一路载频条件； ④有且只有一个“-1”“-2”选择条件； ⑤输出负载不能短路。
一、ZPW—2000轨道电路组成、各部件作用及其工作原理之三原理
一、ZPW—2000轨道电路组成、各部件作用及其工作原理之三原理
（三）各部件作用及工作原理：
7.防雷模拟网络单元 7.2工作原理 ： 模拟一定长度电缆传输特性，与真实电缆共同 构成一个固定极限长度。即由0.25km、0.5km、1km、 2km、2km、4km共六节组成，通过串联连接，可以构 成10km（7.5km）以内间隔为O.25km的40种长度，使 所有轨道电路不需要根据所在位置和运行方向改变配 置。 见教材107页图2-144模拟网络单元原理图。
CAN地址及载频编码条件读取
CAN地址及载频编码条件读取时，为了消除干扰，采用“功率”型电 路。考虑到故障一安全原则，将24 V直流电源变换成交流，呈动态检测方 式，并将CAN地址及载频编码控制电路与CPU等数字电路有效隔离。
见教材103页图2-142 CAN地址及载频编码控制电路与数字电路隔离原理图所示。
一、ZPW—2000轨道电路组成、各部件作用及其工作原理之三原理
（三）各部件作用及工作原理：
6.双频衰耗冗余控制器 6.2 面板上设置的表示灯及测试孔: ①表示灯：主发送工作灯、备发送工作灯，接收工 作灯、轨道表示灯、正向指示灯及反向指示灯； ②测试孔：主发送电源、备发送电源、主发送报警、 备发送报警、功出电压、功出电流、接收电源、 主机轨道继电器、并机轨道继电器、轨道继电器、 轨道信号输入、主轨道信号输出测试塞孔。
《铁路轨道电路》课件
分类与组成
分类
根据不同的分类标准，可以将铁路轨道电路分为多种类型，如直流轨道电路、 交流轨道电路、数字轨道电路等。
组成
铁路轨道电路主要由轨道、发送设备、接收设备和列车控制系统等部分组成。
CHAPTER 02
铁路轨道电路的信号传输
信号传输方式
有线传输
通过电缆、光缆等物理介质传输信号 ，具有传输稳定、抗干扰能力强等优 点。
规定控制信号的内容、编码、解码等规则，实现铁路轨道电路的控制功能。
CHAPTER 03
铁路轨道电路的应用场景
城市轨道交通
城市轨道交通是铁路轨道电路的重要 应用场景之一。
轨道电路可以检测列车的位置，实现 列车自动控制系统对列车运行的精确 控制，提高城市轨道交通的运营效率 。
城市轨道交通系统通常具有高密度、 高速度和频繁的列车运行特点，需要 可靠的轨道电路来保证列车运行的安 全和准时。
波形观察法
通过观察轨道电路中信 号波形的变化，判断是
否存在故障。
专家系统诊断法
利用专家系统对轨道电 路的故障进行智能诊断
，提高诊断准确率。
故障处理流程
故障定位
根据故障现象和诊断结果，确定故障发生的 位置。
修复故障
对故障进行修复或更换损坏的元件。
故障隔离
在不影响其他部分的情况下，将故障部分隔 离，防止故障扩大。
轨道电路能够检测列车的位置，实现列车的自动控制和安全防护，提高货运列车的 运输效率和安全性。
CHAPTER 04
铁路轨道电路的故障诊断与 处理
常见故障类型
轨道电路断路
轨道电路中的导线断裂、接触 不良或元件损坏等原因导致电
路断开。
轨道电路短路
轨道电路中的不同部分之间发 生短路，导致电流不经过负载 直接回流。
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高速铁路站内轨道电路绝缘节烧损分析及解决方案
高速铁路电气化牵引电流回流造成钢轨机械绝缘节烧损的现象，在国内的高铁线路如郑西、京沪、武广等，都存在此类问题。
钢轨绝缘节烧损会导致轨道绝缘节破损，造成串码，还会影响接头部位钢轨机械性能，形成安全隐患。
1.原因分析：
经过分析和案例资料整理，其主要原因是因为侧线为了防止迂回回路形成“第三轨”，轨道电路无法完成断线、断轨的检查，而设计成“一头堵”所致。
在“一头堵”情况下，在列车发车或者运行过程中，钢轨中出现较强的牵引电流，在钢轨回流不畅的情况下，就会在钢轨绝缘节两端形成较大电位差，严重时造成绝缘节烧损，高压甚至危及工作人员人身安全。
2.双端回流解决方案
针对上述存在的问题，现提供一种高阻电抗器方案，可有效解决以上问题。
高阻电抗器是采用提高轨道电路阻抗，减小牵引电流阻抗的原理，串接在两个相邻区段的扼流变压器中心点之间，以阻断轨道电路迂回回路，沟通牵引电流回流。
如图所示
高阻电抗器解决轨道电路迂回回路的方案，在2008年7月，为解决25Hz 相敏轨道电路同侧双断线后不能得到分路检查的问题，在西安局咸阳站和华山站进行了上道试验；2009年6月，按照西总电
【2009】56号电报，在罗敷站IIG 进行上道试验；2009年10月，根据西总电【2009】76号电报，在长陵站15-21DG 上道。
2010年6月高祖电抗器方案通过了铁道部技术审查。
此方案较好地解决了由于迂回回路的存在，在断线的情况下列车失去分路的问题，
目前在郑州局、西安局等多个局应用，效果明显。
高阻电抗器作为回流电抗器，串接在“一头堵”的两个扼流变压器中心点之间，在列车发车或者运行时，随着牵引电流的增大，由于电抗器饱和特性，使对牵引电流的阻抗呈现低阻状态，此时股道两个方向都可沟通牵引电流，进行回流，在列车压过绝缘节时，由于绝大部分电流通过高祖电抗器回流，那么在绝缘节处就不会产生高压，避免了拉弧烧损绝缘节和钢轨的问题。
如下图所示。