轨道电路原理及故障分析毕业论文

毕业论文（设计）

题 目 学生姓名 指导教师 专业班级 完成时间

轨道电路原理及故障分析

徐彦秋 王 莉 轨道专业13级 2015 年 4月 10 日

继续教育学院制

中 南 大 学

毕业论文（设计）任务书

毕业论文（设计）题目：轨道电路原理及故障分析

题目类型〔1〕理论研究 题目来源〔2〕学生自选题 毕业论文（设计）时间从 2014.12 至 2015.4

1、毕业论文（设计）内容要求：

轨道电路是重要的信号基础设备，用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。采用极性交叉在轨道电路中的成熟运用。更清楚的了解轨道电路的发展及现状，重点掌握轨道电路的结构与原理，及故障处理分析能力。

本次毕业设计介绍了轨道电路的发展过程，分析了其组成，并重点运用极性交叉的原理，分析了以JZXC-480型轨道电路为例的故障处理分析。

本课题要求：

1、了解轨道电路的相关知识。 2、掌握轨道电路的结构与原理。 3、掌握极性交叉技术。

4、掌握轨道电路故障处理分析方法。

〔1〕题目类型：①理论研究②实验研究③工程设计④工程技术研究⑤软件开发 〔2〕题目来源：①教师科研题②生产实际题③模拟或虚构题④学生自选题

2、主要参考资料：

[1] 冯琳玲，刘湘国.高速铁路轨道电路 ， 北京， 中国铁道出版社， 2011年 [2] 董昱.区间信号与列车运行控制系统 ， 北京， 中国铁道出版社 ，2014年 [3] 傅世善.闭塞与列控概论 ， 北京; 中国铁道出版社,2006年 [4] 林 瑜 筠.区间信号自动控制 ， 北京， 中国铁道出版社 ，2013年 [5]中华人民共和国铁道部铁路技术管理规程，北京，中国铁道出版社，2006年 [6] 张 擎， 电气集中工程设计指导， 北京， 中国铁道出版社, 1989年 [7] 阮振铎， 电气集中设计与施工， 北京， 中国铁道出版社, 2003年 [8] 王祖华， 车站信号自动控制系统， 兰州， 兰州大学出版社, 2003年 [9] 顾新国， 铁路信号设计规范， 北京， 中国铁道出版社, 2006年 [10] 安伟光，铁路信号工程设备安装规程,北京，中国铁道出版社, 2009年 [11] 阮振泽， 铁路信号设计与施工， 北京， 中国铁道出版社, 2010年 [12] 王永信， 车站信号自动控制， 北京， 中国铁道出版社, 2007年 [13] 林瑜筠， 铁路信号基础， 北京， 中国铁道出版社, 2007年 [14] 张铁增， 列车运行自动控制， 北京， 中国铁道出版社, 2009年 [15]徐彩霞.区间信号图册， 北京， 中国铁道出版社,2009年 [16]丁正庭.区间信号自动控制， 北京， 中国铁道出版社,1990年

3.毕业论文（设计）进度安排 阶段 1 2 3 4 5

指导教师（签名）____________ __ 时间：20 年 月 日 系(所)主任(签名)_______________ 时间：20 年 月 日 主管院长（签名）_______________ 时间：20 年 月 日

阶 段 内 容 查阅资料，了解相关知识 系统总体参数设计、计算 系统设计和分析 撰写、修改毕业设计论文 准备及论文答辩 起止时间 1~3周 4~7周 8~12周 13~17周 18周 摘 要

轨道电路是重要的信号基础设备，用来监督列车对轨道的占用和传递行车信息。一般的轨道电路利用钢轨作为传输通道，配上发送设备和接收设备以及钢轨绝缘而组成。当有列车占用时，电流被分路，接收设备即可反映轨道电路被占用。工频交流连续式轨道电路（JZXC-480）是最常用的站内轨道电路，钢轨中传输交流电，轨道继电器采用整流式，结构十分简单。

本课题首先简明介绍了轨道电路的工作原理及系统结构，并讲经常遇到的问题加以分析，最后以JZXC-480型轨道电路为例讲解常见的故障处理和分析。当轨道电路空闲且设备良好时，轨道电路继电器衔铁应可靠吸起；轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一个轮对进入轨道电路，轨道继电器应立即释放衔铁；当轨道电路不完整时，断轨、断线或绝缘破损时，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号；对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。

本文首先简明概述轨道电路研究背景及使用现状。然后介绍轨道电路的工作原理及系统结构，紧接着轨道电路的划分和绝缘布置，并了解极性交叉在轨道电路中存在意义和实际的运用。最后以JZXC-480型轨道电路为例，重点介绍常见的故障处理及分析。

关键词：轨道电路；故障处理；JZXC-480型轨道电路

目录

第一章 绪论 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1

1.1研究意义 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 1.2 国内外研究动态 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1

1.2.1 国内发展情况 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 1.2.2 国外发展情况 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 3 1.3论文安排及主要内容 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 4 第二章 轨道电路的概述 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 6

2.1轨道电路的命名 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 6 2.2轨道电路的分类 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 6 2.3轨道电路的基本原理 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 10 2.4轨道电路的基本工作状态与基本参数 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 12

2.4.1轨道电路的基本工作状态 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 12 2.4.2 轨道电路的参数 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 12 2.5轨道电路的划分与绝缘布置 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 15

2.5.1区间轨道电路的划分 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 15 2.5.2站内轨道电路区段的划分 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 16 2.6 轨道电路的极性交叉 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 20

2.6.1极性交叉的要求和作用 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 20 2.6.2站内轨道电路的配置与极性交叉的方法和步骤 〃〃〃〃〃〃〃〃 22 2.6.3极性交叉的实际运用效果的分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 24

第三章 轨道电路故障案例分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 26 第四章 JZXC－480型轨道电路故障分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 45

4.1故障原因分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 45 4.2断路故障分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 45 4.3短路故障分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 48 4.4常见故障分析 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 49 第五章 总结与展望 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 50

5.1总结 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 50 5.2 展望 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 50 结束语 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 51 参考文献 〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 52

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第一章 绪论

1.1研究意义

铁路是国民经济的大动脉、全国沟通联系的纽带。与其他运输方式相比，铁路运输具有运量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候运输等众多优势。铁路信号设备是铁路主要技术装备之一，在保证行车安全、提高运输效率等方面起着不可代替的作用，它装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志。

我国铁路在建国前采用的轨道电路传输信息少，分布也极不平衡，建国后从50年代中期开始，轨道电路技术在我国有了长足的发展，不仅传输的信息量增加而且它的使用已遍及全国铁路各线，构成了我国铁路信号技术发展的基础。 利用轨道电路可以自动检测列车、车辆的位置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以地面信号传递给机车，从而可以控制列车的运行。轨道电路是以铁路 线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送电和受电设备构成的电路。

铁路运输巷高速、高密、重载发展需要现代化的信号设备，计算机技术、网络技术、现代通信技术的发展为铁路信号构筑了实现现代化的平台。铁路信号现代化越来越成为铁路现代化的重要标志和主要内容。铁路现代化的方向是数字化、网络化、智能化和综合化。综合化

随着列车的大面积提速，列车的运行运行对自动化控制的依赖性更高。轨道电路的作用是否良好、安全、可靠尤为突出，同时随着高速列车的运用，机车信号逐步向主体化信号过渡轨道电路近几年频繁发生故障。中华人民共和国铁路行业标准《轨道电路通用技术条件》中轨道电路定义为：利用铁路线路的钢轨作为导体传递信息的电路系统。工频交流连续式（JZXC-480型）是最常用的站内轨道电路，逐渐的被25HZ相敏轨道电路所代替，加快了数字轨道电路及配套技术的研究。

1.2 国内外研究动态

1.2.1 国内发展情况

铁路最初的雏形是没有轨道电路的，但随着列车数量的增加和运行速度的提高，火车事故率开始飞速增加，不能明确反映列车空闲与占用股道是导致是导

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致火车事故频发的主要因素。1924年，我国首先在大连——金州间，沈阳——苏家屯间建成自动闭塞，采用了交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是我国最早采用的轨道电路。铁道部科学研究院从52年起便开始研究电冲轨道电路。从1925年开始，在长大线主要车站修建了电气集中联锁，轨道电路用的是N-8型交直流轨道电路和二元二位式轨道电路。交直流轨道电路装在站内道岔区段上，这是我国最早使用的一种交直流轨道电路，它的器件是日本产品。1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，。这种轨道电路实质上是交直流轨道电路，电源是交流电，钢轨中传输的是交流电，而轨道继电器为整流式。与交流轨道电路相比，无需调整相位角。但存在很多缺点，如道床电阻变化适应范围小，极限传输长度短，分路灵敏度低，防雷性能差，形成雨天“红光带”和分路不良等影响行车的情况。

为了解决在继电半自动闭塞区间自动检查列车是否完整到达，铁道科学研究院参照苏联和日本25Hz轨道电路的工作经验，开展了25Hz长轨道电路的研究，最后得到了广泛的运用。25HZ相敏轨道电路使用于钢轨内连续牵引总电流不大于800A，钢轨内不平衡电流不大于60A的交流电气化牵引区段站内及预告区段的轨道电路；无电力机车行驶的区段可采用无扼流变压器的轨道电路；在最不利的条件下，轨道电路轨道线圈上的电压应不大于50V,调整和分路时的有效电压分别为不小于15V和不大于7.4V；在频率为50HZ、电源电压为160~260V范围内、道床电阻最小值不小于0.6欧姆2km，钢轨阻抗不大于0.62’42°Ω/km时，极限长度范围内能可靠地满足调整和分路检查的要求，并实现一次调整。

我国为了解决与自动闭塞相配套的机车信号和得到较好的轨道电路传输特性，轨道电路为了防止牵引电流干扰，采用了75Hz交流计数电码轨道电路。

UM71型轨道电路是我国引进法国的一种轨道电路制式。这种轨道电路是利用并联 在钢轨两端的LC谐振槽路和一小段钢轨电感利用相邻区段发送不同频率，构成的电气绝缘节。它不但可以检测列车，而且可由钢轨线路向超速防护系统发送速度级别信息。UM71轨道电路采用的是谐振式无绝缘轨道电路，由设在室内的发送器，接收器，轨道继电器和设在室外的调谐单元、空心线圈、带模拟电缆的匹配变压器及若干补偿电容组成，载频1700、2000、2300、2600HZ,频偏+11HZ,低频从10.3至29HZ每隔1.1HZ呈等差数列共18个。UM71型轨道电路产生18种“TBF”低频信号；产生4种“fｃ”载频的移频信号；使移频信号有足够的功率载频选择较高对防止牵引电流的干扰有利，并便于实现无机械绝缘的轨道电路。而由此带来的不利影响是，为了保证在最低道床电阻时轨道电路有足够大的长度，需要在轨间添加补偿电容，以满足传输特性一次参数R、L、C、G之间的平衡关系。UM71型轨道电路的最大长度约为2km。

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ZPW——2000A型无绝缘轨道电路是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进及国产化基础上，结合我国国情进行提高系统安全性、系统传输性能及系统可靠性的技术再开发。ZPW－2000A无绝缘轨道电路换装施工是全路第五次提速调图工程中最重要、最紧迫的信号工程，此次工程要求高、任务重、工期短，而且全路没有现成的开通测试项目及经验。通过对ZPW－2000A无绝缘轨道电路开通、维护测试，我们认为该轨道电路技术指标的测试调整是开通过程中最关键的一个环节，也是日常维护工作中最重要的一个环节。ZPW——2000A无绝缘轨道电路在轨道电路传输的安全性、传输长度、系统的可靠性以及性价比、降低工程造价等方面都有所提高。2002年10月17日至今，该系统对适用于地下铁道短调谐区ZPW2000A型技术方案进行了运用试验，情况良好。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路由较为完备的轨道电路传输安全性技术及参数优化的传输系统构成。国家知识产权局已受理了有关“钢轨断轨检查”、“多路移频信号接收器”......等八项专利，成为我国目前安全性高，传输性能好、具有自主知识产权的一种先进自动闭塞制式，为“机车信号做主体信号”创造了必备的安全基础条件。 1.2.2 国外发展情况

日本新干线轨道电路采用的是ATC系统。为保证高速安全地行驶，列车必须随时与前方行驶的列车保持一定的距离，以保证行车的安全。在车站的停车、弯道、道岔等处也需要进行速度的控制，在这些情况下，司机以确认信号的方式进行速度控制会出现许多问题。日本轨道电路采用的是ATC型数字轨道电路。数字ATC轨道电路是按故障-安全原则设计，采用冗余技术（车载ATP为计算机2取2系统，轨旁ATP为3取2计算机系统）。这套系统的可靠性和安全性高。信号不再用数字表示，而是直接用数字显示速度以及运行前方一定区间的线路状态，列车正常运行时，完全由控制中心的安全空闲系统控制，保证了列车运行的安全性。新干线列车初期就采用了ATC装置对列车进行速度控制，如果列车速度比信号速度快时，将会自动对列车进行制动；当列车速度降至信号速度时，制动就会自动取消。该系统基本功能就是优先考虑枷器控制，但是对于发车、加速、时间调整及车站停车以及从30km/h到停车地点停车操作是根据司机的半段来进行的。

在山阳新干线上，ATC装置通过导轨将信号送到列车，列车接到信号以后，将其显示于驾驶台上，270、230、170、120、70、30、0等表示各种速度信号，0为停车信号，其中270、230、170、30、0作为基本的速度级使用，而120、70、则用于弯道、道岔、施工现场等处的速度控制信号日本目前是采用ATC轨道电路进行信号传输，这是一种步迸式的控制方法,按地面上指示的速度区间分阶段地进行减速，因此乘车舒适度手到影响。另外从接收到制动命令，到实际开始制动

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的时间延迟以及在各速度限制区预留了富裕差距使车辆的运行时间发生浪费。而且各速度限制区的允许速度是按照制动性能最差的车辆来决定，使得性能好的车辆延长了运行时间日。为了解决这些问题，日本开始开发了数字ATC，在轨道电路中连续传送数字编码化的信号，给出到停止位置的距离信号，并在车上产生减速信号模式。这一系统设置在STAR2I试验列车上进行了列车制动控制试验，结果表明，从第向车上装置发送列车控制所必须的数字信息非常成功。

法国高速铁路列控系统的基础设施之一——轨道电路采用UM71型。UM71型轨道电路是无绝缘轨道电路，该轨道电路是法国1971年为防止交流电气化牵引电流谐波干扰而研制的一种移频轨道电路。它由发送器、接收器、空心绕组、调谐单元、匹配变压器、补偿电容、ZCO3电缆等共同构成，如图2—7—1所示。UM71型轨道电路采用小调制指数的移频键控(FSK)，其目的是由于FSK信号的幅值包络近似为恒定，在接收端对信号处理有利。载频选定为1 700Hz、2 000Hz、2 300Hz和2 600Hz四种，其中1 700Hz、2 300Hz用于下行线路，而2 000Hz和2 600Hz用于上行线路，上行和下行的载频相间隔排列。UM71型轨道电路各构成设备的主要功能为：

接收器：检查轨道电路空闲；区分不同载频的移频信号；检查低频信号；调整轨道电路。

空心绕组：设在26m长的电气分隔接头调谐区的中部，主要作用是在每段轨道电路内平衡两钢轨中牵引电流回流；改善电气分隔接头（调谐区）的品质因数，保证工作稳定性；它的中心线可与邻线相应空心绕组中心线作等电位联结，平衡两线路牵引电流回流，保证人身安全。

调谐单元：设在26m长的电气分隔接头两端。它对本区段信号频率呈电容性，该电容与调谐区钢轨和空心绕组的电感并联谐振，呈现较高阻抗，可减少对本区段信号的功率损耗；另外，该调谐单元对相邻区段信号频率串联谐振，呈现较低阻抗，可阻止相邻区段的信号进入本区段；以此实现两相邻轨道电路的电气隔离。

匹配变压器：实现电缆与轨道电路的匹配联结；利用模拟电缆线（或称补偿网络）将不同长度外线电缆补充至同一数值。该作法不仅简化了轨道电路工作状态的调整，当列车反方向运行时，又使改变列车运行方向的电路得以简化。

补偿电容（C）：用分段加装补偿电容的方法，可在一定程序上减少钢轨电感对移频信号传输的影响，延长（或保证）轨道电路长度。另外，可使钢轨中有足够强的移频信号电流，提高信干比，保证机车信号设备的可靠工作。

1.3论文安排及主要内容

轨道电路是铁路信号自动控制的基础设备。利用可以自动检测列车、车辆的

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位置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以将地面信号传递给机车，从而可以控制列车运行。轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气巨额卷或电气分割构成的电路。

本课题首先简明介绍了轨道电路的工作原理及系统结构，并讲经常遇到的问题加以分析，最后以JZXC-480型轨道电路为例讲解常见的故障处理和分析。当轨道电路空闲且设备良好时，轨道电路继电器衔铁应可靠吸起；轨道电路在任何一点被列车占用时，即使只有一个轮对进入轨道电路，轨道继电器应立即释放衔铁；当轨道电路不完整时，断轨、断线或绝缘破损时，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号；对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。

本文首先简明概述轨道电路研究背景及使用现状。然后介绍轨道电路的工作原理及系统结构，紧接着轨道电路的划分和绝缘布置，并了解极性交叉在轨道电路中存在意义和实际的运用。最后以JZXC-480型轨道电路为例，重点介绍常见的故障处理及分析。

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第二章 轨道电路的概述

2.1轨道电路的命名

轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，用引接线连接电源和接收设备所构成的电气回路，它是监督铁路线路是否空闲，自动地和连续地将列车的运行和信号设备联系起来，以保证行车的安全，在线路上安设的电路式的装置。

轨道电路由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线、引接线、送电设备及受电设备等主要元件组成。

2.2轨道电路的分类

1、轨道电路按接线方式分可分为闭路式和开路式（均是以轨道电路平时无车占用时所处的状态来确认）。

2、轨道电路按供电方式分可分为直流轨道电路和交流轨道电路，其中直流轨道电路又分为直流连续式轨道电路和直流脉冲式轨道电路（包括极性脉冲轨道电路、极频脉冲轨道电路和不对称脉冲轨道电路）；交流轨道电路又分为交流连续式轨道电路（包括工频50HZ整流轨道电路、25HZ相敏轨道电路、工频二元二位感式轨道电路、75HZ轨道电路、音频轨道电路也叫移频或无绝缘轨道电路）和交流电码式轨道电路（包括50HZ交流计数电码轨道电路、75HZ交流计数轨道电路、25HZ电码调制轨道电路）。

3、按电气牵引区段牵引电流的通过路径分为单轨条轨道电路和双轨条轨道电路。

单轨条轨道电路是以一根钢轨作为牵引电流回线，在绝缘处用抗流线引向相邻轨道电路的钢轨上的一种轨道电路（如下图2-1所示），因其牵引电流流过钢轨时在钢轨间产生较大的电位差，成为信号电路外界的主要干扰源，牵引电流越大，钢轨阻抗越大，对信号电路造成的干扰也越大，并且由于单轨条轨道电路轨抗较大传输距离相对缩短，但单轨条轨道电路构造简单，建设成本低，相对功耗小。

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防护设备 防护设备 信号源 接收设备 抗流线 轨道箱连接线 牵引电流路径 信号电流路径

图2-1 单轨条轨道电路图

双轨条轨道电路是针对单轨条轨道电路不利于信号设备稳定的缺点而设计的又一种轨道电路。双轨条轨道电路牵引电流是沿着两根钢轨流通的，在钢轨绝缘处为导通牵引电流而设置了扼流变压器，信号设备通过扼流变压器接向轨道（见下图2-2）

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扼流变压器 防护设备 防护设备 信号源 接收设备

中心连接板及抗流线 轨道箱连接线 牵引电流路径 信号电流路径

图2-2 双轨条轨道电路图

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双轨条轨道电路是由两根钢轨并联传递牵引电流的，两钢轨间产生的不平横电流比单轨条要小得多，因此对于牵引电流的阻抗较低，利于信号的传输，设备运行也相对稳定，缺点是造价较高，维修较复杂。

4、按有无分支分，分为一送一受和一送多受轨道电路，道岔区段均为一送多受区段。

5、按轨道电路结构分，可分为并联式和串联式两种。

并联式轨道电路结构简单（如下图2-3），当有车占用直股或侧线时轨道电路继电器均被分路而衔铁落下，能起到监督作用，但无车时则侧线成为开路状态，只有电压而没有电流，将不能分路轨道电路。这种情况，是极其危险的。另外，在空闲时侧线钢轨折断，轨道继电器也不会落下，使信号设备导向安全，因此，这种一送一受轨道电路从安全角度来说，并不理想。

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BZ4 RDD RDD BZ4 DGJ 车体

图 2-3 并联式轨道电路

串联式轨道电路是道岔区段的另一种形式，其电路如下图2-4

RDD BZ4 RDD BZ4 DGJ 车体

图 2-4 串联式轨道电路

串联式道岔区段轨道电路可以检查所有的跳线和钢轨的完整性，所以比较安全，但这种电路并没有被广泛使用，因为这种电路的轨道绝缘比较多，连接线往往要用电缆来构成，因而使施工和维修都比较困难，所以这种电路就用得少了。

鉴于一送一受电路的主要缺点：由于轨道继电器装设位置的不同，有时轨道电路会检查不到跳线折断的情况，从而导致不能监督轨道被占用的状态；另外，

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这种电路对断轨状态的监督也是不理想的，因此，就提出了并联式一送多受电路，如图2-5所示

BZ4 RDD RDD BZ4 DGJ2 DGJ1 图2-5并联式一送多受图 BZ4 DGJ2 并联式轨道电路设有 设有送电端，并在每一个分支轨道的端部，都设置了一个受电端（即每一处都装设一个轨道继电器）。通过DGJ2线圈的电流要流经跳线，一但跳线折断，DGJ2就会失磁落下，DG1也会失磁落下，从而可以确保行车安全。把DGJ2的接点串入DGJ1后，用一个DGJ1来反映道岔区段的工作情况。

并联式一送多受电路的安全程度高，为了提高道岔区段轨道电路的可靠性，现在已在所有的区段中推广使用。但对于比较复杂的道岔区段，如设有交叉渡线和复式交分道岔的区段，则也可不必采用一送多受电路。而可采用一般的并联轨道电路。

2.3轨道电路的基本原理

①JZXC—480型轨道电路原理

JZXC—480型轨道电路是非电化区段使用的一种非电码化安全型交流连续式轨道电路，这种轨道电路构成简单，电路采用干线供电方式，由信号楼引出一对或两对电缆向各轨道区段送电端轨道变压器BG5供电，由受电端1：20的BZ4

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升压变压器升压后送到室内JZXC——480型继电器。JZXC—480型轨道电路一送一受只有送端串有可调电阻，一送多受时各受电端都加一只电阻，送受端电阻均为2.2/220W型。

②25HZ相敏轨道电路原理

25HZ相敏轨道电路是电力牵引区段较为常用的一种轨道电路，它也可用于非电化区段，是应用较为广泛的一种轨道电路制式。由于25HZ相敏轨道电路采用低频传输，终端设备采用相位鉴别方式，且频率限为25HZ，因此具有相对传输损耗小（既轨损小，下一节讲），执行设备灵敏度高，抗干扰能力强等优点，缺点是设备故障点多，工作电源需两种（局部110V及轨道220V）。

③UM71轨道电路原理

UM71轨道电路是通用调制的电气绝缘的轨道电路，它是由发送器EM在编码系统指令控制下，产生低频调制的移频信号，经过电缆通道、匹配单元TDA及调谐单元BA，送至轨道，从送电端传输到受电端调谐单元BA再经接收端的匹配单元、电缆通道，将信号送到接收器RE中，接收器将调制信号进行解调放大后，动作轨道继电器，用以反映列车是否占用轨道电路。钢轨上传输的低频信息，经机车接收线圈接收送给TVM—300系统，供机车信号、速度监控使用。

④ZPW——2000A型无绝缘轨道原理

ZPW——2000A型无绝缘轨道电路同UM71轨道电路基本相同，只是在调谐区内增加了小轨道电路，用来实现无绝缘轨道电路全程断轨检查，避免了UM71轨道电路调谐区存在的“死区段”（它的“死区段”只有调谐区内小于5米的一小节）从而大大地提高了轨道电路的安全性、传输性、稳定性。ZPW——2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路电路两部分，并将小轨道电路看作是列车运行方向主轨道电路的“延续段”。主轨道电路发送器产生的移频信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道电路传送。主轨道信号经过钢轨送到轨道电路受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道，将信号传到本区段接收器。调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成的小轨道电路执行条件送到本轨道电路接收器，做为轨道继电器励磁的必要检查条件之一。本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判断无误后驱动轨道电路继电器吸起，由此来判断区段的空闲与占用情况。

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2.4轨道电路的基本工作状态与基本参数 2.4.1轨道电路的基本工作状态

我们知道，轨道电路的三种工作状态为调整状态、分路状态和断路（轨）状态，这三种状态又各自有不同的工作条件和最不利工作条件，最不利工作条件包括调整状态下的钢轨阻抗最大、道碴电阻最小、电源电压最小；分路状态下的钢轨阻抗最小、道碴电阻最大、电源电压最大；断路状态下的钢轨阻抗最小、电源电压最大、临界断轨点和临界道碴电阻最大等等，但无论那一种状态，主要因素为三个变量，即轨道电路的道碴电阻、钢轨阻抗和电源电压。 2.4.2 轨道电路的参数 1、道碴电阻

轨道电路在电能传输中，电流是由一根钢轨经过枕木、道碴以及大地漏泄到另一根钢轨上的漏泄电阻，称为道碴电阻，如下图2-5所示。

钢轨 枕木 路基 钢轨枕木间的漏泄路径 钢轨、枕木、道碴间的漏泄路径 图2-5 道碴电阻（轨道电路漏泄电流图）

这些漏泄电流是沿着轨道线路均匀分布在各个点上的，因此轨道电路在电能传输上，属于均匀传输线。由下图a可以看出，沿线各点的电压，不是按直线的规律，而是以双曲线函数的规律下降的（见下图b）。这是因为在每一个单位长

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度中，都有漏泄电流，所以使轨道电流逐渐减小，电压也逐渐下降，只有在没有漏泄的情况下，沿线路各点的电压才按照直线规律传输。

Ic Ia Ib Rx BZ4 RDD RDD 图a DGJ 道床漏泄电流 BZ4

ua t U ua u1 u2 u3 u4 u5 u6 ub L 图b 图2-6 轨道电路泄漏电流分布规律图

道碴电阻与道碴材料、道碴层的厚度、清洁度，枕木的材质和数量、土质以及因气候影响的温度、湿度等有很大的关系，尤其是在气候变化时，道碴电阻也随之变化。对某一轨道电路来说，它的道碴电阻受外界影响可以从每公里1—2欧母变化到每公里100欧母，通常在夏季湿热，降雨后8—10分钟时的道碴电阻最低，而严冬季节道碴冰冻时的道碴电阻最高。

我国铁路线路大部分是碎石道碴，在区间道碴表面清洁时，单位道碴电阻都

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高于1欧母，目前，我国现行规定标准见下表

表2-1 单位道碴电阻

单位道碴电阻（欧母/km） 道床种类 区间碎石 站内碎石 混合道床 交流（50HZ） 1.0 0.6 0.4 直流 1.2 0.7 0.5

由于我国南北方地质和气候差异很大，道床状态也比较复杂，沿海是盐碱地区；西北是戈壁砂滩道床；隧道内潮湿腐蚀，道碴电阻低于国家标准值；站内道床排水能力差、站场肮脏、还有的有矿碴和化学污染，造成道床电阻可低到0.2欧母/km，在这些地方，要保证轨道电路稳定工作，就须要采用实际的最小道碴电阻进行设计与计算。

道碴电阻越小、两根钢轨间的电导（电阻的倒数称为电导，它是表征材料导电能力的一个参数，用G表示，G=1/R，电导的单位是西门子，用符号“S”表示）越大，泄漏电流也越大，轨道电路工作也越不稳定。因此，要提高轨道电路工作质量，应该尽可能地提高最小道碴电阻，例如提高道床的排水能力，定期清筛道碴和更换陈腐的轨枕等。

钢轨间的分布电容也是与道床性质（介质状态）和使用电流频率有关，一般在千赫以下频率，因分布电容很小，普通轨道电路可以忽略不计，但在UM71轨道电路中也是一个需要考虑的范围，尤其是在有护轮轨的处所，当护轮轨绝缘破损时相当于两轨间放入了一个宽大的铁板，形成“有电介质的平行板电容（下一节讨论电容）”，在轨间高频率的信号幅射下，使得轨间阻抗变小，电导增大，泄漏电流增大，轨面电压降低，影响轨道电路信号传输。

近年来，我国铁路已大量采用混凝土轨枕，试验表明混凝土轨枕的导电率受环境、温度、湿度的影响比木枕要大，采用这种轨枕后，钢轨间的分布静电容也比较显著，因此它的最小道碴电阻会有所降低，分布电容也不容忽视，不过改进轨枕上的扣件和轨枕的联接方式和改善绝缘垫板的材质，可以在一定程度上提高它的最小电阻值。

2、钢轨阻抗

钢轨阻抗包括钢轨条本身阻抗和两节钢轨联接处的各种阻抗（具体钢轨阻抗下节讨论），如2-6所示。

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Zd Zg Zdj Zg Zyj Zg——钢轨轨条本身阻抗 Zd——钢轨导接线阻抗 Zdj——导接线与钢轨间的接触电阻 Zyj——鱼尾板与钢轨的接触电阻 图（2-6） 钢轨阻抗构成

在钢轨阻抗（电阻阻抗下节讨论）构成的各个元素中，各联接处的接触电阻随着接触面的大小，清洁程度、接触压力等因素也会改变。它在整个接头阻抗中占主要成分，在直流和低频交流时，不易精确计算，实际上钢轨阻抗只能通过多

次实际测量来确定，我国目前采用的单位钢轨阻抗标准值见表2.2

表2.2 钢轨阻抗标准值

接续线型式 塞钉式（接续线直径为532） 焊接式（0.50837319） 焊接长钢轨 电源种类 交流（50HZ） 直流 交流（50HZ） 直流 交流（50HZ） 钢轨阻抗（欧母/km） 区间 车站 1.0 1.2 0.6 0.8 0.8 0.8 0.2 0.2 0.65 0.65 2.5轨道电路的划分与绝缘布置

轨道电路的划分就是确定轨道电路的范围，利用轨道绝缘节（包括机械绝

缘和电气绝缘）来划分。 2.5.1区间轨道电路的划分

区间轨道电路的极限长度是根据不同的轨道制式来确定的，如移频为2.2km,直流无极电冲为3km等，但无论那一种制式，都应保证列车停车时要有足够的停

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车制动距离，根据＜技规＞规定“两架通过信号机间的距离不得小于1200米，当采用8分钟列车追踪运行间隔时间，在满足列车制动距离及自动停车装置动作过程中，列车走行距离的要求时，可小于1200米，但不得小于1000米”。 2.5.2站内轨道电路区段的划分

站内轨道电路区段的划分，首先要保证轨道电路的可靠工作，并应满足排列平行进路和不影响作业效率为原则。

电气集中车站，凡有信号机防护的进路中道岔区段与股道，以及信号机的接近区段，均应装设轨道电路，用以反映进路和接近区段内是否空闲和车辆所在的位置，并满足提高站内作业效率的要求，站内轨道电路的具体划分原则有以下几点：

①信号机前后应划分成不同的区段，凡有信号机的地方均设有轨道绝缘，其前后为两个不同的轨道电路区段。

②凡能平行运行的进路，其间应设轨道绝缘隔开，渡线上的绝缘，及能构成平行进路的前后道岔，中间都应装设轨道绝缘。

③每一道岔区段的轨道电路内所包括的道岔数不得超过三组，交分道岔不得超过两组。这是因为道岔太多了，轨道电路分支漏阻影响大，不易调整。

④在站上，有时为了适应列车通过道岔后及时使道岔解锁，为排列新的进路创造条件，要将轨道电路区段划短，以提高咽喉通过能力。

⑤轨道电路的两组绝缘，应装设在同座标处，也就是要求并置，当不能设在同一座标处而需要错开时，就会出现“死区段”。若有列车轮对在“死区段”内时，轨道电路是不会被分路的。“死区段”是轨道电路的又一个重要关切的问题。这是因为在“死区段”中，两条钢轨所接的电源极性不同（或频率不同），列车占用时不能明确反映轨道占用情况，也就是不能压红轨道电路；另一种情况是两条钢轨的电源（或电路）不能构成有效的闭合电路（比如两个不同的轨道区段），同样使轨道电路不能明确反映列车占用情况，也视为“死区段”，如下图2-9：

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另一区段 大于18米 视为死区段 ≤2.5m 死区段 图2-7 轨道电路“死区段”示意图

维规规定“轨道电路的两钢轨绝缘应设在同一坐标处，当不能设在同一坐标处时，其错开的距离应不大于2.5米”。之所以这样规定，是为了防止轨道电路的“死区段”上有小车时，检查不出来，因为据查，两轴守车，轴间距最小是2.743米，“死区段”如果大于2.5米，达到或超过2.743米时，两轴守车就正好掉入此“死区段”时，轨道电路就对它失去检测了。

维规4.1.8c又规定“两相邻死区段或与死区段相邻的轨道电路一般不小于18米”（见上图2-7和下图2-8）：

1 2 死区段 ≤2.5m 3 4 大于18m 死区段 图2-8 “死区段”示意图 之所以规定不小于18米，是因为据查最长车体为双层客车，其第二轴与第三轴之间距离是16.3米，其铸钢侧架曲梁式转向架最小轴距为2.4米（见图2—1，定距（有转向架的车辆，底架两中心销或牵引销中心线之间的水平距离）为16.3＋2.4=18.5米，这样当的车体正好进入两相邻16.3米或小于16.3的 “死区段”时，由第一轴、第二轴与第三轴、第四轴构成的两个轮对区内有可能正好进入两个“死区段”里，而得不到检查，（如下图2-9中），所以维规要规定两相邻“死区段”间隔不能小于18米，以满足各种机车车辆的最大定距。

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1 2 ≤2.5m 3 小于18m时 4 16.3m的轴图2-9小于18米的车体在“死区段”内的示意图

维规4.1.8c还规定，“当死区段的长度小于2.1米时，其与相邻死区段的间隔或与相邻轨道电路之间的间隔允许小于18米，但不得小于15米”。这是因为当“死区段”小于2.1米时，虽然一般最长车定距有18.5米的，有可能跨越两“死区段”，但定距超过18米的车体（见图2—9）其转向架均大于2.4米，车轴区在“死区段”内根本放不下；而转向架小于2.1米（转向架最小为1.65米）的车体，定距则没有超过17米的，此类车体定距即便是17米，其第二轴与第三轴间距也只有17－1.65=14.9米，也就是说这一类车车轴区即使进入了“死区段”，车体也没有足够的长度跨到另一“死区段”（见下图a）。所以在“死区段”小于2.1米时，允许两相邻“死区段”间隔小于18米、大于15米是完全可以保证列车安全的，小于15米时，列车就可能跨入两相邻“死区段”了。

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＜2.1m 3 2 1 定距≤17m的车体 死区段≥15m时 第一“死区段” 图a长车体在“死区段”内的示意图 4 第二“死区段” 2550939 467880±105 1 2400 2 180026573 2400 4 3.088图b YZ25G型空调硬座车主要结构尺寸图 图2-10车体示意图 ⑥当轨道绝缘安装于警冲标内方小于3.5米处的位置时，称为“超限绝缘”或“侵限绝缘”。之所以要小于3.5米是因为我国的各种车辆中第一轮对（或第四轮对）中心至本侧车箱尾端的距离最大的YZ—25G型（见上图b红线所示）这一距离为3.088米，车底最多的YZ—22也有2.638米，新型双层客车这一距离则更长，为3.207米，加上车钩缓冲行程83mm之后，这一距离为3.290米，也就是说在最未车轮刚刚进入钢轨绝缘时，其尾端仍能越出绝缘3.290米，离3.5米的警冲标距离仅仅为0.210米，如果钢轨绝缘小于3.5米，车辆的车钩以及车体极有可能侵入邻线限界，所以要规定不得小于3.5米，实际设置距离应为3.5

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—4米才能保证车辆走行安全。另外，相邻两组道岔的警冲标之间的距离不足7米时，安装于其间的分界绝缘不可能满足上述要求时，也称为侵限绝缘。如下图所示

为侵限绝缘 ＜7米时

图2-11侵限绝缘

⑦在轨道电路内的轨距杆、道岔连接杆、道岔连接垫板、尖端杆、各种转辙设备的安装装置和其它具有导电性能的连接钢轨的配件均应装设轨道绝缘。

2.6 轨道电路的极性交叉

2.6.1极性交叉的要求和作用

目前，我国所采用的轨道电路，大部分都是以轨道绝缘分割的。绝缘两侧，要求轨面电压具有不同的极性（直流）或相反的相位（交流），即轨道电路要“极性交叉”。

站场平面示意图上，接通电源正极的轨条用粗线表示，接通负极性的则用细线表示。采用交流供电时，粗细线代表两种相差180度的相位，由假定的正极与负极构成，一般称为GJZ和GJF。

交流或直流供电的轨道电路，在轨道绝缘的两侧，都要按极性交叉的原则进行配置。目的是要遵循：“故障——安全”的原则。闭路式轨道电路“故障——安全”原则要求，在发生故障时，设备应自行转向安全的位置，即轨道继电器衔铁应当可靠地处于落下状态。 轨道电路如果不按“极性交叉”的要求来配置极性，当相邻两区段中有一个区段为轮对所占用时，则在绝缘破损的情况下，经破损处电流在两个区段形成的回路中串电流将使相邻两区段发生电流相加的现象，见下图（下面的每个图都要标注图名图号）

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1G 3G － － ＋ ＋ 破损处 车体 BZ4 RDD RDD BZ4 RDD DGJ BZ4 RDD BZ4 DGJ

占用区段虽然处于分路状态，但由受端与占用列车构成的电路是并联电路，受电端仍然能接收到部分电流，轨道继电器就会在串电流的作用下有可能保持在吸起状态，这是不安全的。按照“极性交叉”来配置后，则在绝缘破损的条件下，轨道继电器线圈中的电流就呈现相抵（即相减）状态，（见下图），在有车占用状态下，串电流将占用区段剩电流全部抵消，使占用区段轨道继电器不可能吸起。

1G 3G ＋ － － ＋ 破损处 车体 BZ4 RDD RDD BZ4 RDD DGJ BZ4 RDD BZ4 DGJ

两个轨道区段都处于空闲的状态下时，绝缘破损后，由两个轨道区段提供的电源向轨道继电器输送的电流相反，只要调整得当，两区段的继电器衔铁也都会落下，以实现“故障-安全”原则。由交流供电时，产生的结果和直流供电时的情况一样，也是相加或相减的关系。不同的是，交流供电的轨道电路是以相位交叉防护配置的。有些类型的轨道电路，象交流计数电码轨道电路和移频轨道电路等，尽管也都是属于交流供电的范畴，但由于电路设计中的特殊情况，而无法构成极性交叉。对这一类电路的轨道绝缘破损时，相邻的轨道电路也会串通而互相送电（移频电路里讲）。为防止可能出现的恶性后果，采用另一种防护措施，方

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法是：在相邻轨道电路发送不同周期的电码信息，用不同的频率来加以区分，如移频轨道电路包括UM71、UM2000等轨道电路就是这样的。 2.6.2站内轨道电路的配置与极性交叉的方法和步骤

目前， 我国铁路上站内轨道电路，大多数是交流（工频）轨道电路。极性交叉是这种电路必需遵循的原则。

在无分支的线路上，要配置极性交叉比较简单，只要依次变换相邻轨道电路上的供电电源极性，就可以达到目的。在车站上，有分支的线路上，要配置极性交叉就有困难，分极绝缘（道岔绝缘）配置在道岔的直向与侧向（直股与弯股）是不同的。配置这样的轨道电路极性交叉，开始从某一端作起是能够作出的，到最后一段就有可能达不到极性交叉的目的了。所以，应该有一个正确的配置方法，以（2-10）图为例，介绍具体配置方法与步骤。

4 1 3 6 2 图2-10车站轨道电路的划分

1、根据车站单线平面图，按照信号工程的要求及原则画成单线平面图。把股道和道岔区段用绝缘分隔开来，以构成各自独立的轨道电路区段，道岔绝缘划在哪一侧都可以。

2、划分网孔回路

将图中道岔绝缘处的锐角，在道岔绝缘的后面用线划圆角，如（2-11）图红线所示，就形成了多个网孔回路。

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为道岔绝缘非网络分隔绝缘 Ⅰ 1 3 Ⅱ 4 6 2 图2-11 车站轨道电路的绝缘节位置设置

3、判别

根据前面划出的网孔回路，现在就可以判别出第一步中所划定的道岔绝缘位置，能否达到极性交叉的目的。上图2-15中两个闭合的回路（网孔）Ⅰ和Ⅱ，当回路中的轨道绝缘为偶数时，说明极性交叉正确，为奇数时，则为不正确。（被红线圆角隔开的绿色的道岔绝缘不应计入）。由上图2-15可看出。图中Ⅰ和Ⅱ两个回路内，一个有五组绝缘，另一有四组绝缘（严格地讲，单线图上的一组绝缘，实际上是代表着双线布置图中的两组绝缘，奇、偶数问题是指单线图而言的）而第一个回路中轨道电路是奇数，所以不能实现极性交叉配置的要求。其原因可以用下图a说明。

－ ＋ Ⅱ － ＋ 图a1 偶数 ＋ － ＋ － ＋ Ⅰ － － ＋ ＋ － ＋ － － ＋ 图a2 奇数

图a 闭合回路内极性交叉的原因图

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上述的闭合回路可以看作是一个闭合的圆环，如按偶数分段即单线中的轨道绝缘为偶数，是可以做到按正、负极性交替来布置，如果按奇数来分段，那就实现不了极性交叉的关系了。

在上述回路Ⅰ中，如果将6号道岔的轨道绝缘不放在直向位置而放在渡线上时，在回路Ⅱ中仍旧是四组绝缘，在回路Ⅰ中就有六组绝缘（偶数）了，因而可以实现极性交叉的配置。由上述分析可见，对于轨道绝缘为奇数的回路，通常都可以利用挪动道岔绝缘位置的办法。使之达到偶数。在车站线路比较简单的情况下，或没有特殊的要求时，要作出极性交叉并不难。但有时因站形复杂，各回路之间又会互相牵制，或因区段上装有机车信号等设备的原因，道岔绝缘不允许装设在正线上时，就可能使回路的绝缘只能是个奇数，从而无法实现极性交叉。对于现在无法配出极性交叉的情况，而还要达到极性交叉的目的，也可采用“人工极性交叉”方法，如下图b所示

－ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － ＋ ＋ － 送电端 受电端 图 b 轨道电路的人工极性交叉

由此图可见，在只有奇数轨道绝缘的闭合回路中，选择适当的地段，增加两组绝缘和连接线，把轨道电路极性颠倒过来，这实际上就是在单线的平面图内，使奇数的闭合回路变成为偶数。

4、画出双线轨道电路极性交叉图

单线平面布置图内，各闭合回路的轨道绝缘，都调整为偶数以后，说明极性交叉的要求一定能够满足，可以根据单线图，画出双线图。如以上图b为例，先画出双线平面布置图，再用粗、细线条代表正、负极性，然后由车站的一端向另一端按极性交叉的要求配置，就可以得出极性交叉配置图。 2.6.3极性交叉的实际运用效果的分析

极性交叉的作用，是要在绝缘破损的时候，相邻轨道电路的轨道继电器衔铁

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都能够可靠的落下，以实现“故障—安全”原则。但在实际的工作条件下，即使按“极性交叉”的原则配置，也未必能做到在绝缘破损时，轨道继电器都会可靠的落下。其原因首先是由于各个轨道电路的送、受电端，不能按照理想的要求排列，再加上轨道电路的长短不一，使得在绝缘两侧的两个轨面电压值，难于完全相等，所以绝缘破损后，“故障——安全”要求，就往往不易满足。当轨道绝缘的两侧，都是受电端时，两侧轨道电路如果调整得当，绝缘节两侧的轨面电压可能会大致相等，则在轨道绝缘破损后，该处的两个轨道继电器都会落下；如果调整不当，或因两轨道电路的具体条件（如长度及分支等原因），致使绝缘两侧轨面的电压不等，或送电端虽然反相，但经线路传输后相位相差未必180°，在相差颇为悬殊的情况下，一但绝缘破损，总的轨面电压虽然会相减，但相减之后，仍可能有一个比较高的电压值，这个数值也许足以使轨道电路衔铁保持在吸起的位置；如果两侧分别为送电端，两侧的电压就更难一致。因此，要达到“极性交叉”的要求，还必需使各轨道电路的送、受电端的位置适当并把各轨道电路的供电电压调整得当。

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第三章 轨道电路故障案例分析

1、电气化区段有的轨道电路区段在断轨时其轨道继电器仍保持吸起不落下，失去了断轨保护功能的原因

电气化区段的回流线和吸上线是为了减少其牵引电流对外界的干扰而设置的。但若吸上线设置不当，则会影响到信号轨道电路的可靠性，在断轨时（或扼流变压器的钢轨引接线一根断线）发生轨道继电器仍保持吸起不落下的情况，有饽于故障导向安全的技术原则。

京广线（北）京郑（州）段黄梁梦车站的站内为25HZ相敏轨道电路，区间为UM71无绝缘轨道电路。站内轨道电路在断轨时经吸上线串流使轨道继电器仍保持吸起不落下，见下图(3-1)

1.5km 吸上线 X A 扼流变压器 回流线 IG B ×

图 3-1 断轨时信号电流构通的状况

其原因分析如下：

当钢轨（B）断轨时，轨道电路（IG）已无法正常工作，轨道继电器本应失磁落下，但由扼流变压器的半边线圈——吸上线——回流线——吸上线——道岔区段扼流变压器的半边线圈，构成串流电路，如图中绿线所示。串流电路的线路阻抗已不同于正常状况，IJ与IG已达不到理想角160°±8°但轨道继电器（JRJC——66/345）的轨道线圈端子上有残压，使（IG）轨道继电器保持吸起不落下。IG分路时，轨道继电器落下，轨道电路恢复至调整状态时，轨道继电器不再吸起。IG出现红光带，不能办理发车进路。区间UM71轨道电路在上、下行正线线

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路上通过各自的空心线圈（SVA）中性点连接的等位线，是为平衡两线间的牵引电流回流，以及轨道电路的防雷和改善干扰状况而设置的，但若设置地点距进站信号机的距离较近，也可能与站内的横向连接线或吸上线构成串流电路，在断轨时使轨道继电器保持吸起不落下。黄梁梦站还在对3G、IIBG、IBG进行了故障试验。试验时断开扼流变压器的钢轨引接线一根，使轨道电路处于故障状态（相当于一根钢轨断轨），试验结果如下表

表3-1试验结果

轨道区段 3G IBG IIAG 轨道线圈残压 11 8.5 7 轨道线圈正常工作值 轨道继电器状态 保持吸起未落下 保持吸起未落下 翼片刚离开上滚轮,前接点仍闭合 21 20.5 19.5 注：二元二位轨道继电器（JRJRC——66/345）工作电气特性为： 理想角：（IJ与IG）：160°±8° 工作频率:25HZ

工作值:局部线圈电压 110V 电流表 ≤0.08A 轨道线圈电压 ≤15V

电流 ≤0.038A

释放值:局部线圈电压 110V

轨道线圈电压 7.5≥

继电器的返还系数为0.5是符合技术要求的，但IIAG的轨道线圈电压在7V的情况下继电器仍未完全释放，应在制造工艺上予以改进。1997年10月经铁道部技术鉴定后生产的二元二位轨道继电器（JRJC1——70/240）的技术技术特性已优化、改进，基返系数由原来的0.5增加到0.55,电气化区段25HZ相敏轨道电路的可靠性有了明显的提高。

2、电气化区段双轨条轨道电路的不平衡电流的产生原因

电力牵引段是通过扼流变压器中性点，经过两个半边的线圈，两根钢轨而回归牵引变电所的。扼流变压器的两个半线圈匝数相等（即阻抗相等），两根钢轨的长度相等（钢轨阻抗相等），故从基本原理上讲两根钢轨上通过的牵引电流应是相等的（每根钢轨均通过50%的牵引电流回流）。但实际上通过两根钢轨的牵

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引电流是不平衡的。产生不平衡电流的原因有以下几个方面的因素：

①轨道电路处于弯道上，曲线线路的外轨长而内轨短，形成两根钢轨的钢轨阻抗不相等。

②钢轨接头电阻是由塞钉连接线、轨端焊接线、连接夹板三方面组成的并联电阻，每个钢轨接头电阻不可能完全一致，由各个钢轨接头电阻组成的整个长钢轨阻抗与另一侧的钢轨阻抗就存在差异。

③扼流变压器牵引线圈中性点两边的线圈阻抗不可能绝对相等，两侧的钢轨引接线电阻也可能有微小的差异，形成扼流变压器中性点两边的阻抗不相等；而牵引回流要经过多个扼流变压器的中性点后才能回到牵引变电所，两根钢轨由此形成的阻抗是不一致的。

④轨道电路的对地漏泄不平衡，即两根钢轨对地漏泄导纳的不相等，前述曾提及钢轨对地的接触电阻的概念应不同于轨道电路中道碴的概念。如图3-2

A

B

RA RB 图3-2 牵引电流（实线）和信号电流（虚线）经钢轨的漏泄回路

A、B——A轨、B轨；RA、RB——A、B轨的钢轨对地接触电阻

钢轨对地的接触电阻，其主要部分是由钢轨、道碴和路基的电流漏泄电阻组成的，其中接触电阻占75%——90%，而电流散入大地的电阻占很少一部分，仅仅为25%——10%。

根据国外资料介绍，一条铁路干线的两根钢轨的接触电阻阻值标称值，与道床状态有关：清洁石碴的为0.3—0.5欧母/km；污秽石碴的为0.3—0.5欧母/km ；清洁沙的为0.15—0.30欧母/km ；混有黏土的为0.1—0.15欧母/km。

水分和污秽增加时，电阻减少2/3—2/5；上冻时，增加3—10倍。 这些资料表明，铁路钢轨对地电阻的实际范围为0.1—1欧母/km。若考虑电气化区段多采用碎石道碴，此范围可缩小到0.3—1欧母/km。

电力牵引电流回流自电力机车车轮传递至钢轨起即分成两部分回流，一部分

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由钢轨回流，另一部分经大地回归牵引变电所，其电流分配的比例情况与钢轨对地的接触电阻的大小有关。如下图所示：

I(%) 100 9876543210 0.0

由上图可知，当钢轨对地的接触电阻为100欧母/km时（实际线路状况不可能如此之高），牵引电流几乎全部经由钢轨流回至牵引变电所。

上图中的R系指线路的钢轨对地接触电阻，而线路是由两根钢轨条组成的并联牵引回路电路，故R=RA2RB/RA+RB

如某一电气化区段的RA=RB=1.2欧母/km(一般情况下RA≠RB),则按上式可计算出该线路的钢轨对地接触阻值为0.6欧母/km。

电气化区段铁路两根钢轨铺设在同一轨枕上，道碴（清洁或污秽碎石）状态相同，路基为同一路基（土壤电阻率相同）。按理说图中的RA与RB应相同，但实际上并水相同，因而导致两轨间不平衡电流。其原因是：

①接触网支柱、桥栏杆等的地线直接接到轨道电路的一侧钢轨上（每一双轨条轨道电路区段只允许有一根钢轨连接此类地线，以保证轨道电路正常工作，形成两根钢轨 对地漏泄）

导纳不相等。

②东西方向的铁路，路基南部受阳光直射，雨过天晴后道床状态干湿不同，大地回春季节背阴部分的路基解冻较晚。

③线路的一侧敷设有长的金属管路或各种带金属护套的屏蔽电缆。 两轨间的不平衡电流对信号设施的影响，主要是对信号轨道电路产生的干扰。产生干扰的途径是由于两轨间的电流差值（I=IA-IB）在两轨间产生干扰电压，

0.1 0.21.10 100 R(欧

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当扼流变压器铁心不饱和时，设扼流变压器的开路阻抗为ZK，负载折算阻抗为ZL，A轨中流通的电流为IA，B轨中流通的电流为IB，可用下列公式计算轨间干扰电压U：U=1/2（IA-IB）ZK2ZL/ZK+ZL

轨间干扰电压U经扼流变压器的变化,使II次侧产生更高的干扰电压,使轨道电路的送、受电端受到干扰。信号轨道电路为了防干扰已采用各种不同志于工频（50HZ）的电流频率，但在牵引电流中含有谐波的分量仍然会影响到轨道电路工作的可靠性。这就要求各种制式的轨道电路要有较强的防干扰能力；各项参数要过硬，才能适应于电气化区段的运营需要。

3、不平衡电流对信号轨道电路的干扰状况

不平衡电流对信号轨道电路和的干扰，可分为稳定干扰与冲击干扰两种状况。

①稳定干扰

牵引网供电系统在正常供电时，全部由牵引变电所、分区亭和接触网并联的开闭所接通。某一牵引变电所由于某种原因解列时，供电系统处于越区供电状态；牵引变电所之间距离增加了，由工作中的牵引变电所保证列车的用电。由于列车位移和列车所需电流的改变，所以钢轨线路上每一轨道电路区段所受到的干扰也随时间和列车运行状态而改变。

②冲击干扰

在电力机车升弓空载投入变压器时，牵引电流回路中，出现一个冲击电流。由于这个瞬态的50Hz电流波形中含有很强的谐波分量，在某些特定条件下，能使轨道继电器发生错误动作。

在接触网或电力机车组的绝缘破损时，牵引网将处于短路状态，并且出现短时间的强大的电流脉冲。在牵引网发生短路后的分段区段被切断电压。我们知道轨间干扰电压与电流I（IA－IB）在大小成正比，当此短时间的强大电流通过扼流变压器的半边线圈时，在Ⅱ次侧产生的高电压，可能烧断保安器的熔丝或烧损设备。

4、减小不平衡电流采取的措施

减小两轨间不平衡电流以改善信号轨道电路工作的可靠性，应采取的措施是改善两根钢轨的纵向电导不平衡以及规范铁路沿线各项建筑物的地线与钢轨连接的方法。

钢轨网的纵向电导，不仅取决于钢轨本身，而且还取决于钢轨（接头）互相连接的质量。电气化区段，选择哪种类型的钢轨，主要取决于货动量、行车速度、密度、轴重，不考虑牵引电流是否受限制。在铁路货运量较大的区段要修建电气化铁路，则一般铺设大电导的重型钢轨。如果对钢轨接头电阻不加以限制，则该

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电阻可能很小（接头夹板紧压钢轨并且接触表面清洁），也可能很大（由于螺栓松动，接头夹板没有贴紧钢轨，并且钢轨与接头夹板的接触表面生锈），所以接头实际上将决定大地中的电流数值。现在电气化区段中普遍采用双套轨端连接线的办法，一套塞钉连接线，一套轨端焊接线，两线并用。这种方法对改善两根钢轨的纵向电导不平衡起到了良好的作用。但要加强操作工艺的管理，选用优良的材质，注重焊接与铆接的质量。因为这不仅仅是改善钢轨纵向电导的不平衡，而且对轨道电路的传输也是很重要的。

近年来，采用长钢轨和无缝线路，大大减少了接头电阻对钢轨网络总的纵向电导的影响，从而也减少了对牵引电流漏泄的影响。电气化区段的运营单位应按年限定期对所属线路实施大修，清筛道碴，提高线路质量。这既有利于改善牵引电流回流的对地漏泄的影响，也有利于轨道电路稳定、可靠地工作，对保证行车安全，提高运输效率均有明显的效益，实际上也是运营部门提高列车运行速度、增加运量的基础工作之一。

5、不平衡电流系数的限定值与计算

我国电气化铁路现行的技术要求是：交流电气区段轨道电路纵向不平衡牵引电流的含量不应大于总牵引电流的5%。

电气化区段轨道电路中两根轨条中的电力牵引电流示意图见下图。

A B Ib 图3-6电力牵引电流示意图

IA为A轨中流过的电力牵引电流， IB为B轨中流过的电力牵引电流。不平衡电流系数的计算公式如下：

不平衡电流系数=IA-IB/IA+IB 设某一电气化区段中：IA＝208A IB＝192A

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则其不平衡电流系数＝208-192/208+192=16/400=4%

前述曾提及不平衡电流的产生与诸多因素有关，它是牵引电流回流、钢轨阻抗、钢轨对地接触电阻、大地电导、牵引供电方式及沿线各项设施的地线与钢轨连接的方式等的函数。也就是说，不平衡电流系数是一个变数。如：在牵引电流回流较小时，不平衡电流系数较大；随着牵引电流回流的增大，虽引起不平衡电流的增加，但不平衡电流系数却在相应地变小。在考虑轨道电路中不平衡电流对信号设备干扰时，应规定在一定的牵引电流时可容许的最大不平衡电流值较为科学。不平衡电流系数应不大于5%的规定是20世纪50年代后期参照国外（原苏联）电气化铁路的有关技术资料而制定的，一直沿用至今。这仅是一项技术原则和提法，对由此而涉及到的其他事宜没有明确的要求和具体的限定。我国经过九个五年计划的建设，电气化铁路迅速发展，“电气化人”的队伍不断壮大，在科研、教学、设计、施工、维修、制造等方面已具有相当的水平。因此，在生产实践中和在故障分析时，以及在与外资谈判中需要明确的界定时，诠释相关问题感到有难度。“不应大于5%”这种提法已不全面、不确切。其原因主要有以下几点：

①定义及定义式不确切，定义此比率数应先界定允许的最大的牵引电流回流和允许的两轨间的不平衡电流系数。

②不平衡电流的允许值应分为过热防护允许值和可靠工作允许值两个定义。 ③不平衡电流的允许值应分为对牵引网和轨道电路的限定值和信号器材的电气性能允许值，而且使信号器材的电气性能允许大于轨道电路的限定值。信号器材的电气性能指标应说不平衡电流的外部条件下的工作特性和极限特性。

④电气化铁路开通时，电力机车供应时间较滞后，仅少量的电力机车行驶。牵引网达正常负载是在电力机车数量按设计要求配齐并正式投入运营以后。故在开通时测试此项指标是不正确的，无意义的。只有在开通并式运营一段时间后，测试不平衡电流系数值才有实际意义。现在有些电气化区段在运营中测试期不平衡电流系数已超过5%，因此，若按此标准进行电气化设施的研究以及对信号设备的防护能力予以研制和评价，则会给售后的实际运用带来一些问题。根据华沙铁组七专的建议，不平衡电流系数定为10%－25%为宜；我国对此尚无定论，有待于研究。国外的电气化铁路对此已有所改进，例如：从法国引进的UM71无绝缘轨道电路，其防干扰的电气性能指标为：电力牵引电流1000A，不平衡电流100A，不平衡电流系数值为10%。这是法国CS公司对外的技术指标，在公司内部研究、开发、生产制造时的技术要求是属其内部事宜。若电气化区段运营中的不平衡电流在100A以内，而轨道继电器发生错误动作、则可界定该轨道电路制式在防干扰能力上达不到技术指标的要求，存在问题（责任方自然也就清楚）。

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目前，我国电气化铁路迅速发展，科研水平不断提高，生产实践经验逐渐丰富，管理体制日臻完善，今后，定会对此作出科学的、明确的界定。

6、电气化区段中，在最大负载时对于受干扰的导线上任意两点间的感应纵电动势的国际规定

受干扰的导线上任意两点间的感应纵电动势不应超过60（有效）V。 这一数值是国际电报电话咨讯委员会（简称CCITT）建议的，从是否危害使用及维护人员的健康情况而考虑的，其原文为：

“干扰线路正常工作条件下，在电信线路中感应的纵电动势超过60（有效）V时，定为存在危险，如果一个人同时接触到地（或接地导体）和电信线路导线时。”

7、电气化区段对轨道电路的基本要求

①轨道电路应能防护牵引电流的干扰，采用非工频道轨道电路，与50Hz的牵引电流区分。

②区间及站内正线上各轨道电路应采用双扼流双轨条轨道电路；站内侧线采用单扼流双轨条轨道电路；在不会引起机车信号错误动作的侧线上，亦可采用单轨条轨道电路。

③电力牵引区段装设有吸流变压器的吸上线应接至扼流变压器中性点上，相邻吸上线的装设间距不得小于两个闭塞分区；若吸上线的设置地点距轨道电路送、受电端的距离大于500m时，可允许在轨道电路上加设一台扼流变压器，但相邻轨道电路不得连续加设，且该轨道电路两端不得再接其他吸上线。加设扼流变压器的轨道区段，应保证轨道电路可靠工作。

④站内交叉渡线（含复式交分道岔）上，应加设两组钢轨绝缘，将上、下两个道岔区段完全隔开。

⑤牵引连接线和横向连接线以及道岔跳线的截面积不小于40mm2的镀锌铁绞线（3731.2mm），连接线两端焊接牢固，穿越钢轨的道岔和横向连接线，距轨底不小于30mm。

⑥轨端连接线应采用焊接式（现多数已采用“一塞一焊”较为安全、可靠的双套方式）。

⑦接触网支柱地线、桥梁等建筑物地线与钢轨相连接，应符合有关的技术要求。

8、电气化区段沿线各项设施的地线以及吸上线、回流线与钢轨连接时的技术要求

铁路沿线各项的地线与钢轨连接时的技术要求为：

①在双轨条轨道电路的区段内，直接供电方式的接触网支柱、信号设备、桥栏杆的地线，必须通过火花间隙（此方式不宜继续使用，而应设置专用接地线）或通过扼流变压器的中性点接向钢轨。单轨条轨道电路的区段内，允许将上述各

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种地线直接向牵引轨条上。所有地线的入地部分应涂沥青或其他绝缘物。

②AT供电方工的接触网支柱绝缘子通过保护线接钢轨。BT供电方式的接触网支柱绝缘子采用双重绝缘通过回流线接钢轨。保持线及回流线均应通过扼流变压器的中性点接向钢轨。

③站台、道口等行人稠密的处所和装有设备（隔离开关、避雷器等）的接触网混凝土支柱，以及有接触网设备的钢柱应为双接地。一根接地线接向接地极，另一根接地线应通过火花间隙接向钢轨。接向钢轨的地线的入地部分应涂有沥青或其他绝缘物。

吸上线及回流线与钢轨连接时的技术要求是：

①吸上线、回流线（包括开闭所、分区亭的接地网与钢轨的连接线）应接在扼流变压器的中性点上。为防止迂回电路影响行车安全和保证轨道电路可靠工作，一般情况下，不另装设扼流变压器，而与轨道电路共用（即接在轨道电路送电端或受电端扼流变压器的中性点上）。相邻吸上线不得设在同一轨道电路两端，吸上线接往扼流变压器中性连接板时，应采用软连接。

②对于取自接触网供电作为车站电源的25KV变压器的回流线，在就近轨道上无扼流变压器的情况下，可在轨道电路上增设一台扼流变压器（一般均在站中心的股道上）。

③在特殊情况下，如路外通信设备拆迁工作量过大，或对通信干扰严重，吸上线就近连接扼流变压器中性点有困难时，允许加设一台扼流变压器，但相邻轨道电路不得连续加设，该轨道电路的两端不允许再接其他的吸上线。 9、轨道电路加装适配器的原因

电气化铁路中各种制式的轨道电路已采用了不同于工频的信号电流频率。加设适配器是为了进一步改善牵引电流对轨道电路的干扰状况。

加设适配器于接收电路前端，其目的是对稳定干扰和冲击干扰中大的不平衡牵引电流（主要是50HZ成分）进行滤波，至少应滤去95%以上；而适配器对有用的信号电流衰耗极小，不影响轨道电路正常工作。适配器是第一级滤波器，滤掉50Hz不平衡电流（10A以内），其输入阻抗要与轨道电路的各项参数相匹配。对于超过10A以上的强大电流，由10A保安器给以防护，使轨道电器受电端的设备不受损害。

10、信号设备专用的低压交、直流电源设为对地绝缘系统的原因

信号设备的专用低压交、直流电源采用对地绝缘系统的主要目的，是防止信号电源的一端接地而造成信号设备的错误动作，危及行车安全。

例如：室外的信号设备一般采用双断控制来保证当设备发生一处混电时不致错误动作。若不采用电源对地绝缘系统，就将造成一处接地而失去双断控制的作用。

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信号控制条件 “＋” A B 被控设备 ＋ 电源 － 电源对地绝缘的防护防护作用

由上图可看出，假设“B”点接地，“A”点混入正电，采用电源为绝缘系统时，被控的信号设备不会误动作。若电源“－”极为接地电源的接地点时，则控制条件“2”失效，这是因为“A”点混入“+”电源既能错误动作被控的信号设备，而造成危及行车安全的严重后果。

11、信号专用电源有对地电流的现象的剖析

电气集中联锁的车站虽然采用了对绝缘系统的电源，但是所有车站的电源均有不同的对地电压的存在。而且交流电源还有一定的电流值存在。其中除因导线（主要是外线电缆）对地绝缘均不可能达到理想的无限大，而必然有漏泄电流存在外，主要还由于电缆芯线对大地以及芯线与芯线间存在分布电容，因而发生了感应电压漏泄电流，其数值与导线的总延长成正比（一般50组道岔的电气集中站，全站电缆单芯总延长达几十万米）。由于上述现象存在，这对于确定是由于电源接地，还是由于上述现象构成“假接地”现象，带来一定的困难。一般直流电源比较容易判断，使用直流电压表测量，开始接通（一端为电源一极，另一端接地）时，电压较高，随后逐渐下降，采用各处不同内阻的电压表测量，其反映结果和下降情况不一致，而且其正、负极对地电压值，均约为电源电压的半值，此种现象的存在是由电缆分布电容充电的结果。反之，若一极对地电压为零，另一极接近电源电压时，表示有接地现象。电压为零的一级接地。

交流电源的接地和“假接地”现象较难判断。一般单相电源用测量两极的对地电压来确认，若两电源线对地电压值接近，均约为电源电压的半值，通常为电缆分布电容所致，反之，若有一级对地接近电源电压，而另一极对地电压为零时，则对地为零者表示有接地现象。

对于施工后的电气集中联锁站，必须对交、直流电源的接电现象进行测试分

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析，确认是由于电缆电容所致的漏泄现象后，方可交付使用。 13、检查钢轨绝缘破损的方法

①轨端绝缘的检查

基本轨与接头夹板之间设有槽型绝缘，六根螺栓与接头夹板间设有绝缘管、垫，故基本轨、接头夹板与螺栓之间互不构成电气连接。可检查以下几点：

a、轨端绝缘被挤死：要求工务部门解决钢轨爬行问题，之后更换新轨端绝缘片即可。在坡道较大线路区段要求工务部门增设必要的防爬器，另外电务部门亦应改用高强度轨道绝缘较为相宜。

b、用电压表测试：先封死一组绝缘，测量另一组轨端绝缘的电压，若测量的电压高于轨面电压，说明正常。以同样的方法先封死另一组绝缘，再测量对应的一组轨端绝缘，若测量的电压很低，几乎近于零，则说明被测量的轨端绝缘已被破损，应予以更换。

c、用万用表置于310电阻挡测试：测量两块接头夹板与六根螺栓之间应有较高电阻，若已经相通，则说明螺栓的绝缘已破损，应予以更换。测量前必须先在接头夹板和各螺栓上凿了一个亮点（露出金属光泽），便于表棒接触、测试。用凿、锯、锉的方法均可，但亮面不要过大，以下的测试亦须凿出亮点，不再重述。

②电动转辙机基础角钢绝缘的测试和检查

电动转辙机基础角钢的绝缘破损，也可使轨道电路成为分路状态，控制台出现红光带。电动转辙机基础角钢的角形铁与钢轨相通，基础角钢与轨底以及固定螺栓之间设有绝缘，故基础角钢与钢轨之间不连通，轨面的电压只能延伸到固定螺栓。所以在基础角钢与轨面之间，使用电压表测量时，不应量出电压，使用电阻表示方法测量，应用较高的电阻。这就表明绝缘未破损，一切正常。如测量时发现基础角钢与钢轨之间绝缘不良，在检查了所有固定螺栓绝缘均良好无问题，但道岔区段仍显红光带，就应该细心检查第一连接杆和尖端杆的绝缘是否良好。

③钢轨引接线与箱、盒间的绝缘检查

引接线末端的螺栓与箱、盒间的绝缘组件较为简单，安装到变压器箱或电缆盒上之后，一般用目测的方法也能检查其破损与否。

④轨距保持杆检查

轨距保持杆的四个铁爪与轨底直接坚固，而轨距保持杆及其紧固螺帽与铁爪之间设置绝缘管、垫，使其与钢轨之间完全绝缘。

用电压表测量轨距保持杆与轨面之间应无电压，用电阻表测量时应有较高电阻。

另一种轨距保持杆的绝缘设置在杆中间位置（即有铁路线路中较多），一般

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用目测、手扳动、锤轻击的方法均可检查其正常与否。用电压表或电阻表的方法测量轨面与中间铁夹板之间有无电连接，亦可检查出有无破损现象。 14、电气化区段轨道电路设置扼流变压器的目的与其工作原理

电气化区段以钢轨作为牵引回流通道，而信号设备又是以钢轨作为信号传输通道，即构成完整的轨道电路设备来完成联锁。所以要求轨道电路系统就应具备良好的电磁兼容性。为了使牵引电流与信号电流分开，故在钢轨绝缘处设置扼流变压器BE。 Ic1 I’s 1G Is BE Ic1 I’c1 3G Ic2 Ic2 信号线圈 牵引线圈 I’c2

其工作原理是：由上图可看出， 牵引电流Ic为（Ic1+ Ic2）由轨道电路IG流向3G时，两条轨道各为Ic1、Ic2流过两边对称的半个牵引线圈至中心连接线为Ic，又分别以I’c1、I’c2 (这里的Ic1≈Ic2≈1/2Ic I’c1≈I’c2)的电流流过相邻轨道电路的另一个扼流变压器的两边半个牵引线圈，牵引电流到达3G的两根轨条。这样，牵引电流就顺利地通过钢轨绝缘。由于流过扼流变压器两边半个线圈的电流相等，牵引电流在铁心中产生的交变磁通相反，故总的交变磁通为零，所以在信号线圈中感应不出50Hz的牵引电流。而对信号电流Is则由于在信号线圈中流通，经过磁耦合，在扼流变压器Ⅱ次侧感应出信号电流I’S加到两轨条上。这就实现了信号电流与牵引电流同时通过两根轨条，而在轨道电路接收端与发送端的设备中互不干扰。

15、不平衡电流的产生原因及重要性

从理论设计讲流经两根轨条的牵引电流Ic是每一根轨条上电流之和，同时这两根轨条上流过的电流相等。即Ic1+ Ic2＝Ic，Ic1＝Ic2只有这样才称得上是

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平衡电流。也只有是这样的平衡电流流经两轨条使信号电流受的干扰为零。而在实际设备使用中，绝对相等、绝对平衡是不存在的，一旦出现流经两轨条的电流不相等Ic1≠Ic2或｜Ic1－Ic2｜≠0，就称为是不平衡电流。衡量不平衡电流大小的旨数一般称为不平衡电流系数(即不平衡率K=│Ic1－Ic2│/ Ic1＋Ic23100%≤5%)。我国现规定不平衡电流系数一般要小于5%。也就是说，当不平衡电流系数大5于%时，就有可能千万对信号设备的侵害和干扰。所以说查找产生不平衡电流的原因，消除各种产生不平衡电流的因素，是电务维修人员在电气化区段提高信号设备使用稳定性的一项重要工作，值得引起高度重视。

16、轨道电路产生不平衡电流的原因与减少不平衡电流方法

产生不平衡电流的原因是比较复杂的。但产生渠道主要来自轨道电路设备和供电设备，包括回流、接地、放电设备等。

轨道电路设备可以造成不平衡电流的原因主要有：

①轨道电路钢丝绳引接线不符合规格或接触不良。接续线至少应一塞一焊。 ②两钢轨线路状态不一致造成两轨条流过的电流差距较大。

③连接设备造成的接触电阻不一致，如钢丝绳引接线长短不同，两侧连接方式不同等；

④扼流变压器线圈阻抗差异较大，或轨道电路绝缘破损等。 供电设备可以造成不平衡电流的原因主要有： （1）杆塔接地线只连接在一根轨条上。 （2）放电设备不良造成漏电。

（3）回流线防护不良，封连单根轨条。

以上是造成不平衡电流过高的一些主要原因，如何减小不平衡电流，就是要针对以上原因逐项进行整治，采取必要的专项措施，把不平衡电流降到最低，以减少对信号设备的干扰。

17、调整电气化区段轨道电路时的注意事项 调整电气化区段轨道电路时应注意以下几点：

①严格按调整表所要求的轨道线圈的端电压的范围进行调整，留出电源电压波动的适当富裕量。一般应采取改变送电变压器Ⅱ次抽头及连接跨线的方法，调整送电电压，Ⅱ次侧采用正串、反串增减输出电压，使之符合道床的自然状况。在调整时，凡是能造成扼流变压器Ⅱ次开路时，都要做好防护。

②在最不利情况下（晴天、道床最好时），用标准分路线进行送分、受分和岔分时，轨道继电器线圈残压应小于规定数值（25HZ相敏轨道电路应小于7V，移频轨道电路接收盒限入残压不大于0.1V）；轨道继电器前接点应可靠断开（一送多受，只要一个轨道继电器线圈残压符合上述要求即合格）。

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③调整轨道电路时，不容许将各端限流电阻调到低于技术要求的数值，不容许改变各端区配变压器的变比。因此轨道电路调整前必须事先检查各部电阻阻值的变化与定型图是否相符。然后再进行电压调整。

④根据分路灵敏度和断轨灵敏度的要求，双轨条轨道电路受电端的输入阻抗应当在0.2－0.5Ω范围内。否则，如果此阻抗小于0.2Ω，分路灵敏度就低于标准值，如大于0.6Ω，就不能检查断轨。

⑤当实际的道碴电阻小于标准值（0.6Ω/km）须进行季节性调整。当道碴电阻符合标准值，只须进行一次调整即可。对长轨道电路，在道碴电阻小的时候不能把轨道继电器线圈电压调得过高。

18、电气化区段轨道电路的极性交叉的测试方法

由于电气化区段牵引电流的存在，流径两根钢轨的牵引电流存在着不平衡性，以及相邻轨道电路区段钢轨绝缘可能破损等原因，所以用非电气化区段的电压法来测量相邻轨道电路的相位交叉，及易产生误判，所以要测试极性交叉还是利用相位表直接测量最为准确、方便。

19、在电气化区段配合作业及更换钢轨绝缘时的注意事项

在电气化区段配合工务更换钢轨绝缘时，首先要由工务与行车人员联系要点，并作折断线路的防护。更换时要特别注意不准损坏牵引电流的回流设备，如钢轨上的钢丝绳、引接线等，严禁断开接向扼流变压器连接线中任何一侧或两个扼流变压器中性点的连线。在更换道岔区段中的极性绝缘时，严禁封连绝缘两侧钢轨。换后要认真检查各级保安器、器材有无因过流烧损现象，送、受端设备工作是否正常。全部检查完毕后才能通知工务部门销点。

20、电气化区段更换扼流变压器时，采取的防护措施

在运行的电气化区段需更换扼流变压器时，应采取如下防护措施： ①首先检查被换扼流变压器和待换扼流变压器的各部性能，连接部分是否良好，部件是否齐全。

②在向行车人员联系要点停止该区段（包括相邻区段）使用的情况下，首先连接好两区段间的回流连接线，如下图（a）所示

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回流连接线 被更换的扼流变压器

图(a)

或直接使用两个横向连接线，一条纵向连接线按下图（b）所示连好（俗称两横一纵线）。

回流连接线 被更换的扼流变压器 图(b)

③确认牵引电流被连接好后，拆下被换扼流变压器，换上新扼流变压器，各部连接好后，再撤下回流连接线或两横一纵连接线，最后进行复查测试和试验。

采取以上方法的目的就是保证牵引电流（回流）不中断。 21、更换扼流变压器箱连接线的正确方法

更换扼流变压器箱连接线时，主要问题是不能中断牵引电流。所以必须在给点更换前，先将回流连通，即利用“两横一纵，跨过绝缘节”连接好，如下图（c）

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