站內軌道電路概述鐵路信號系統的基礎設施保障列車運行安全的關鍵技術實現軌道占用檢測與信息傳輸課程目標1掌握軌道電路基本概念2理解不同類型軌道電路工作原理3熟悉軌道電路在站內應用場景4了解軌道電路發展與新技術軌道電路的定義利用鋼軌作為導體構成閉合電路系統檢測區段占用狀態傳輸控制信息軌道電路的基本功能列車檢測自動檢測軌道區段占用狀態安全保障斷軌自動檢測和防護信息傳輸向列車傳遞控制信息軌道電路的重要性1鐵路安全運營核心2聯鎖系統基礎3自動控制前提4行車效率保障軌道電路是鐵路信號系統的"眼睛"，沒有它，列車將無法安全運行軌道電路的發展歷史11872年最早軌道電路專利(美國)21930年代交流軌道電路廣泛應用31950年代音頻軌道電路發展41980年代數字化軌道電路開始研究521世紀智能化軌道電路技術軌道電路的基本工作原理發送端向鋼軌提供電源傳輸通道鋼軌作為導體傳輸信號接收端軌道繼電器接收信號狀態輸出根據繼電器狀態判斷區段占用軌道電路的三種基本工作狀態空閑狀態區段無車占用1占用狀態區段有車占用2故障狀態電路異常失效3安全原則：任何故障都應導致系統進入最安全狀態空閑狀態電氣特征繼電器吸合信號正常顯示電路狀態電流正常流通電壓達到設定值功能表現允許列車進入區段可用于組成進路占用狀態電氣變化列車車輪橋接兩根鋼軌繼電器狀態繼電器失電釋放信號顯示信號自動變為紅色安全保障防止后車進入已占用區段故障狀態1設備故障繼電器、變壓器損壞2線路故障鋼軌斷裂、絕緣損壞3電源故障電源中斷或異常4安全響應自動轉為占用狀態軌道電路的基本組成部分鋼軌作為導體傳輸信號1絕緣節區分不同區段2電源設備提供穩定電源3繼電器檢測電路狀態4匹配裝置調整電路參數5鋼軌1雙重功能承載列車荷載和電氣導體2電氣特性縱向電阻和橫向電阻3關鍵參數阻抗值、均衡性、導電性4維護要求定期檢測電氣參數絕緣節膠接絕緣節傳統型，使用絕緣材料粘接機械絕緣節使用專用絕緣聯接板無縫絕緣節焊接式，適用高速鐵路電源設備直流電源為直流軌道電路供電交流電源為交流軌道電路供電音頻發生器為音頻軌道電路供電軌道繼電器軌道繼電器是軌道電路的核心部件，負責檢測電路狀態并轉換為控制信號不同類型軌道電路使用不同種類繼電器調整電阻器功能特點調整電流大小和平衡性類型固定式、可調式、自動調整式參數設置根據軌道長度和道砟電阻計算軌道變壓器1基本功能實現電源與軌道的隔離和匹配2主要類型抽頭式、固定比例式、電子式3安裝位置發送端和接收端各一個4重要特性抗干擾、防浪涌、匹配阻抗站內軌道電路的類型直流軌道電路交流軌道電路音頻軌道電路相敏軌道電路無絕緣軌道電路直流軌道電路工作原理使用直流電源和直流繼電器適用場景短距離站內道岔區段關鍵設備直流電源、極性繼電器技術特點結構簡單、維護方便交流軌道電路工作頻率通常為50Hz或60Hz應用范圍中等長度軌道區段主要優勢抗干擾能力強、傳輸距離長關鍵設備變壓器、交流繼電器音頻軌道電路工作頻率1.5kHz~20kHz1傳輸距離可達數公里2通信能力可傳輸多種信息3抗干擾性優于直流和工頻交流4相敏軌道電路主要特點檢測相位差而非幅值技術優勢抗干擾能力強、適應性好應用場景電氣化鐵路干擾嚴重區域關鍵設備相敏繼電器、濾波器無絕緣軌道電路工作原理利用頻率差區分區段無需物理絕緣節主要優勢減少絕緣節故障降低軌道維護成本關鍵技術區段識別算法數字信號處理直流軌道電路的工作原理電源端提供穩定直流電鋼軌作為導體傳輸電流限流電阻控制電流大小繼電器檢測電流并控制輸出直流軌道電路的優缺點優點結構簡單維護方便成本低廉可靠性高缺點傳輸距離短易受電氣化干擾信息容量小易受雜散電流影響交流軌道電路的工作原理電源輸出產生工頻交流電變壓隔離通過變壓器與軌道連接信號傳輸沿鋼軌傳播交流信號接收檢測交流繼電器檢測信號交流軌道電路的優缺點優點傳輸距離長、抗干擾能力強優點檢測靈敏度高、適應性好缺點設備復雜、調整難度大缺點受電牽引系統諧波干擾音頻軌道電路的工作原理信號產生特定頻率音頻信號信號傳輸通過鋼軌傳輸信號篩選濾波接收特定頻率信號檢測專用接收器檢測音頻軌道電路的優缺點1優點抗干擾強、傳輸距離遠2優點信息容量大、可編碼傳輸3缺點設備復雜、成本高4缺點專業調試維護要求高相敏軌道電路的工作原理工作基礎檢測相位差異而非電流大小區段占用車輪改變相位而非簡單分路信號處理相位比較器濾波放大電路相敏軌道電路的優缺點1優點對電壓波動不敏感2優點抗電氣化干擾能力極強3缺點設備復雜精密4缺點調試維護專業要求高無絕緣軌道電路的工作原理多頻發送不同區段使用不同頻率1邊界識別通過頻率變化識別區段邊界2數字處理使用DSP技術分析信號3狀態判斷基于信號特征判斷占用狀態4無絕緣軌道電路的優缺點優點無絕緣節維護減少機械沖擊降低維護成本缺點技術復雜設備昂貴故障診斷難站內軌道電路的設計考慮因素站場布局根據道岔和線路配置區段劃分基于信號系統和聯鎖需求電氣特性考慮干擾源和軌道參數安全需求滿足故障-安全原則軌道電路長度軌道電阻定義鋼軌本身的電阻值測量方法專用軌道電阻測量儀影響因素鋼軌材質、溫度、磨損程度標準范圍通常為0.015-0.025歐姆/公里道砟電阻定義相鄰鋼軌之間的絕緣電阻影響因素道砟材質、濕度、污染測量方法特殊的道砟電阻測量設備關鍵作用決定軌道電路分路敏感度分路電阻基本概念車輪軸對鋼軌的短路電阻標準值通常要求小于0.5歐姆影響因素鋼軌銹蝕、油污、砂塵軌道電路的調整測量參數鋼軌電阻、道砟電阻、信號強度調整電流通過調整電阻設定合適電流檢查靈敏度使用標準分路電阻測試驗證邊界檢查區段邊界的電氣隔離性軌道電路的維護日常巡檢目視檢查和簡單測試1定期測量電氣參數全面檢測2預防性維護調整和清潔關鍵部件3故障維修快速響應和處理異常4常見故障及處理方法故障現象可能原因處理方法虛占道砟電阻低清潔道砟或更換虛閑繼電器接觸不良清潔或更換繼電器間歇性故障線路接觸不良檢查并緊固連接失去分路鋼軌嚴重銹蝕打磨鋼軌表面軌道電路在站內信號系統中的應用軌道電路是聯鎖系統的基礎，提供軌道占用信息控制信號機顯示，保障列車運行安全軌道電路與聯鎖系統的關系狀態輸入提供軌道占用信息聯鎖處理根據占用狀態執行邏輯判斷安全控制形成聯鎖條件保障安全信號輸出控制信號機和道岔狀態軌道電路與進路控制的關系1進路請求調度請求設置進路2占用檢查軌道電路檢查區段是否空閑3鎖閉控制鎖閉相關道岔確保安全4信號顯示允許信號放行列車軌道電路與列車運行控制系統的關系位置檢測提供列車精確位置信息速度控制為ATP系統提供基礎數據區間保護確保列車間安全間距進路鎖閉確保列車運行路徑安全軌道電路與道岔控制的關系防護功能防止列車占用時轉換道岔鎖閉控制進路建立后鎖定道岔位置狀態檢測監測道岔區段占用情況安全保障防止列車沖突和側向碰撞軌道電路的安全性分析1固有安全性故障導向安全狀態2冗余設計關鍵部件雙重保護3失效檢測實時監控電路狀態4斷軌檢測自動發現軌道斷裂軌道電路的可靠性分析軌道電路的抗干擾措施1濾波技術使用帶通濾波器過濾干擾信號2編碼傳輸采用特定編碼提高抗干擾能力3屏蔽技術使用屏蔽電纜和接地措施4隔離措施光電隔離和磁隔離技術電氣化鐵路對軌道電路的影響回流干擾牽引電流使用鋼軌回流影響檢測精度諧波干擾電力設備產生諧波干擾信號傳輸感應耦合高壓線與信號線耦合產生虛假信號軌道電路的發展趨勢數字化模擬電路向數字電路轉變智能化加入自診斷和自適應功能集成化與其他系統深度集成無線化結合無線傳感技術新型軌道電路技術簡介數字化軌道電路采用數字信號處理技術智能化軌道電路具備自診斷和遠程監控集成式軌道電路與多種系統集成的綜合平臺數字化軌道電路數字調制數字編碼調制信號1DSP處理數字信號處理分析2誤碼檢測CRC校驗保障安全3狀態輸出高可靠數字輸出4智能化軌道電路自診斷實時監測電路參數和健康狀態自適應根據環境變化自動調整參數預測維護分析趨勢預測可能發生的故障遠程管理支持遠程監控和參數設置軌道電路與列車自動控制系統的集成基礎數據提供精確占用信息速度控制為ATP提供安全速度計算基礎位置確認結合應答器精確定位移動授權決定列車移動授權邊界軌道電路在高速鐵路中的應用ZPW-2000系統中國高鐵常用軌道電路1UM71/TI21系統歐洲高鐵常用軌道電路2AF系統日本新干線使用的音頻軌道電路3數字化系統新一代高鐵數字軌道電路4軌道電路在城市軌道交通中的應用1短區段應用高密度車站區段劃分細致2高頻率調