第三节　轨道电路

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，它的性能直接影响行车安全和运输效率。

一、轨道电路概述

1.轨道电路的基本原理

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1-9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，由它来接收轨道电路的信号电流。

送、受电设备一般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内。送、受电设备由引接线（钢丝绳）直接接向钢轨。

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，它被列车轮对分路，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。

2.轨道电路的作用

轨道电路的第一个作用是监督列车的占用。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，为开放信号、建立进路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。例如移频轨道电路中传送的行车信息，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。

3.轨道电路的分类

轨道电路有较多种类，也有多种分类方法。

（1）按分割方式，轨道电路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。一般称轨道电路即是有绝缘轨道电路。

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。

无绝缘轨道电路在其分界处不设钢轨绝缘，而采用电气隔离的方法予以隔离。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。无缝线路和电气化铁路希望采用无绝缘轨道电路。

（2）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。站内轨道电路除了股道外，一般传输距离不长。

在高速铁路，中间站站内和复杂大站的正线及到发线采用与区间相同的轨道电路，称为一体化轨道电路。

（3）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、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。

4.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，每个闭塞分区就有其轨道电路。

站内轨道电路应用更为广泛。对于继电集中联锁来说，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。

对于列车运行自动控制系统来说，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。

二、25Hz相敏轨道电路

1.97型25Hz相敏轨道电路

97型25Hz相敏轨道电路为继电式25Hz相敏轨道电路，采用交流25Hz电源连续供电，受电端采用交流二元轨道继电器，其原理如图1-10所示。

25Hz电源屏分别供出25Hz轨道电源和局部电源，并且局部电源超前轨道电源90°。轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，经送电端25Hz轨道电源变压器（BG25）、送电端限流电阻（RX）、送电端25Hz扼流变压器（BE25）、钢轨线路、受电端25Hz扼流变压器（BE25）、受电端25Hz轨道中继变压器（BG25）、电缆线路，送回室内，经过防雷补偿器（Z）、25Hz防护盒（HF）给交流二元轨道继电器（GJ）的轨道线圈供电。局部线圈的25Hz电源由室内供出。当轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时，GJ吸起，轨道电路处于调整状态，表示轨道电路空闲。列车占用时，轨道电源被分路，GJ落下。

若频率、相位不符合要求时，GJ也落下。这样，25Hz相敏轨道电路就具有相位鉴别能力，即相敏特性，抗干扰性能较高。

防护盒HF由电感、电容串联而成，它并接在轨道继电器的轨道线圈上，以抑制50Hz干扰电流，对25Hz信号电流的无功分量进行补偿，起着减小轨道电路传输衰耗和相移的作用。

防雷补偿器QBF内有对接的硒片和电容器。硒片用来防雷，电容器C用来提高轨道电路局部线圈电路的功率因数，以减小变频器输出电流。

25Hz轨道变压器用于25Hz相敏轨道电压中作为供电电源和阻抗匹配用，送电端和受电端用的是同一型号。

25Hz相敏轨道电路只能用以检测轨道电路区段是否空闲，不能传输其他信息。因电源频率较低，传输损耗较低，故传输距离长。

2.一送多受轨道电路

邻接股道的道岔区段一般采用一送两受或一送三受轨道电路，以监督线路完整和有良好的分路检查。当轨道电路分支部分有车占用或跳线折断时，都能有效地进行监督。

一送两受轨道电路、一送三受轨道电路分别如图1-11（a）和（b）所示。

3.JXW25型微电子相敏轨道电路

交流二元继电器返还系数较低，约50％，不利于提高25Hz相敏轨道电路的传输性能；由于其机械结构的原因，易发生接点卡阻，列车进入轨道电路区段轨道继电器不能可靠落下，曾造成重大行车事故；抗干扰能力差，当电力机车升弓、降弓、加速或减速时，在轨道电路中产生较大的50Hz脉冲干扰，可能造成继电器错误动作，直接危及行车安全。

JXW25型微电子相敏轨道电路接收器保留了原相敏轨道电路的优点，克服了其缺点，成为具有高可靠、高抗干扰能力的一种新型相敏轨道电路。

当25Hz微电子相敏轨道电路接收器接收到25Hz轨道信号且局部电压超前轨道电压一定范围的角度时，微电子接收器使执行继电器吸起。当收到的信号不能满足以上条件时，执行继电器落下。JXW25型相敏轨道电路原理如图1-12所示。

微电子相敏轨道电路接收器由输入部分、计算机部分、输出部分和电源等组成。输入电路是将局部信号经光电耦合、模数转换，输入给计算机部分。计算机部分对信号进行数字处理。输出部分驱动轨道执行继电器工作。

三、移频轨道电路

移频轨道电路包括被淘汰的国产4信息、8信息、18信息移频轨道电路，UM71、WG-21A型无绝缘轨道电路，正在发展的ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。

移频轨道电路是移频自动闭塞的基础，又用作监督该闭塞分区的空闲。它选用频率参数作为控制信息，采用频率调制的方式，把低频调制信号FC搬移到较高频率（载频f0）上，以形成振荡不变、频率随低频信号的幅度作周期性变化的移频信号。移频信号波形如图1-13所示。从图中可看出，移频信号的变化规律，是以载频f0为中心，作上、下边频偏移，即当低频信号为低电位时，载频向下偏移，为f1=f0-Δf（称为下边频）；当低频信号为高电位时，载频向上偏移，为f2=f0+Δf（称为上边频）。可见，移频信号是受低频信号调制的作上、下边频交替变化，两者在单位时间内的变化次数与低频调制信号的频率相同。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路充分吸收UM71轨道电路的技术优势，并实现了重大技术改进和创新，它克服了UM71在传输安全性和传输长度上存在的问题，解决了轨道电路全路断轨检查、调谐区死区长度、调谐单元断线检查、拍频干扰防护等技术难题，延长了轨道电路的传输长度，采用单片微机和数字信号处理技术，提高了抗干扰能力。

无绝缘轨道电路由设于室内的发送器、接收器、轨道继电器和设于室外的调谐单元BA、空芯线圈SVA、匹配变压器及若干补偿电容组成。

两个调谐单元BA1与BA2间距离29m，空芯线圈SVA位于BA1、BA2的中间。BA1、BA2、SVA及29m长的钢轨构成电气调谐区。电气调谐区又称电气绝缘节，取消了机械绝缘节，实现了相邻轨道电路的隔离。电气绝缘节原理图如图1-14所示。

电气绝缘节的绝缘原理是利用谐振来实现的。当载频确定后，选择BA1及BA2的参数，使本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振，只有百分之几欧姆的阻抗（称为“0阻抗”），移频信号被短路；而对本区段的频率呈容抗，与29m钢轨的电感和SVA的电感配合产生并联谐振，有2～2.5Ω的阻抗（称为“极阻抗”），移频信号被接收。这样，某种载频的移频信号只能限制在本区段传送，而不能向相邻区段传送，没有机械绝缘节就像有绝缘节一样，构成了电气隔离。