地铁通信与信号信号基础设备轨道电路.ppt
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1、2023/6/7,1,项目二 信号基础设备轨道电路,知识要点 1掌握轨道电路的工作原理。2掌握轨道电路在轨道交通信号系统中的作用。3了解各种常用轨道电路的特点及怎样确保轨道电路可靠工作。,2023/6/7,2,一、轨道电路工作原理,轨道电路是以钢轨作为导体,两端加上机械绝缘(或电气绝缘),接上送电和受电设备构成的电路。,1.组成 轨道电路的组成如图2一l所示。,图21 轨道电路组成示意图,2023/6/7,3,50Hz 轨道电路,25Hz 轨道电路图,2023/6/7,4,(1)导体 轨道交通系统的两条钢轨是传输轨道电流的导体。在两节钢轨的接头处为了减少钢轨与钢轨夹板问的接触电阻,用连接线连接
2、。钢轨接续线有塞钉式和焊接式。塞钉式接续线如图22所示。,图22 塞钉式钢轨接续线,引接线用于送电设备、受电设备与钢轨的连接。,轨端接续线,2023/6/7,5,(2)钢轨绝缘 钢轨绝缘安装在相邻两个轨道电路衔接处,以保证相邻轨道电路在电气上的可靠隔离。钢轨绝缘多采用机械强度高、绝缘性能好的材料,在钢轨与夹板间垫有槽形绝缘板,夹板螺栓与夹板之间装有绝缘套管和绝缘垫圈。在两个钢轨衔接的断面间还夹有与钢轨断面相同的轨端绝缘。城市轨道交通的正线多采用无缝线路,需要使用由电子电路构成电气绝缘(又称为调谐区)来分隔相邻轨道电路。,钢轨绝缘(50Kg、60Kg),轨道绝缘节,2023/6/7,6,(3)送
3、电设备 轨道电路的送电设备可以是电源,用于向轨道电路供电,也可以是能够发送一定信息的电子设备,通过轨道电路向列车传递行车信息。,BG1-80型轨道变压器、BZ4-U型中继变压器,轨道变压器 BG型轨道变压器主要用于轨道电路供电,其一次侧为220v,二次侧依据所连接 的端子不同,可以获得各种不同的电压值。0.45-10.80 V。,扼流变压器,2023/6/7,7,(4)受电设备 轨道电路的受电设备可以是轨道继电器,用于反映轨道电路范围内有无列车、车辆占用和钢轨是否完整;或者当轨道电路中包含有控制信息时,轨道电路的受电设备也可以是能够接收并鉴别电流特性的电子设备,能够根据接收到的不同特性的电流,
4、令有关继电器动作。,2023/6/7,8,(5)限流电阻 限流电阻是一个可调电阻器,连接在轨道电路电源端,用来调整轨道电路的电压。当轨道电路被列车、车辆的轮对分路时,能够防止输出电流过大而损坏电源。,变阻器 轨道电路用变阻器为R2.2/220型。阻值为2.2,功率为220W、容许电流为10 A、容许温度为105,可调电阻器,2023/6/7,9,2工作原理 图21是直流轨道电路原理图,从图中可以看出:1)当轨道电路设备完好,又没有列车、车辆占用时,轨道电流从电源正极经钢轨、轨道继电器线圈回到负极而构成回路,继电器处于吸起状态,表示轨道区段内无车占用。此状态称为轨道电路的调整状态。2)当轨道区段
5、内有列车、车辆占用时,因为车辆的轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小得多,所以轨道电路被轮对分路,这时流经继电器线圈的电流很小,不足以使衔铁保持吸起,继电器失磁落下,表示该区段有车占用。此状态称为轨道电路的分路状态。3)当轨道区段内发生断轨或断线等故障时,流经继电器线圈的电流中断,使继电器失磁落下。此状态称为轨道电路的断轨状态。,2023/6/7,10,轨道电路的作用:钢轨传送电信息 绝缘节划分各轨道区段 轨端接续线保持电信息延续 轨道继电器反映轨道的状况,2023/6/7,11,二、轨道电路的作用,轨道电路用于监督线路的占用情况,并可以向列车传输控制信息,将列车运行和信号显示等联系起来。对于城市轨
6、道交通,轨道电路是信号系统的重要基础设备,直接影响行车安全和运输效率。轨道电路的作用主要表现在以下两方面。1监督列车占用 利用轨道电路监督列车在正线或列车和车辆在车辆段等线路的占用状态。轨道电路反映有关线路空闲时,为开放信号、建立进路、构成闭塞提供了依据;轨道电路被占用时,用于实现控制有关信号机的自动关闭,实现信号系统的自动控制。,2023/6/7,12,2传输行车信息 在正线上,根据列车的不同位置,有关闭塞分区的轨道电路传输不同的控制信息,实现对追踪列车的控制。带有编码信息的轨道电路是城市轨道交通信号系统车-地之间信息传输的通道之一。例如数字编码式音频轨道电路中传输的行车信息,为ATP系统直
7、接提供控制列车运行所需的前行列车位置、运行前方信号状态、线路条件等信息,以确定列车运行的目标速度,控制列车在当前运行速度下是否减速或停车。,2023/6/7,13,ATC系统,ATC系统构成示意图,2023/6/7,14,ATC,列车在线位置进路条件,生成移动授权终点,计算制动曲线,制动曲线,制动控制,与列车的位置、速度比较,列车位置信息,基于线路数据和停车点信息逐次生成制动曲线,车载设备,车载控制设备,防护距离,车头位置,车尾位置,追踪列车的停车点,停车点的信息,XX地铁二号线正线信号系统原理示意图,2023/6/7,15,15,CC,ZC,Radio,Radio,ATS,1.联锁控制轨旁道
8、岔动作,并将道岔的状态信息传递给ZC。,2.ZC(基于列车位置和道岔状态信息)给车载传送移送授权,并将列车位置信息传递给ATS,联锁,3.CC计算制动曲线,防止列车超速。,正线信号原理动态示意图,2023/6/7,16,(2)XX地铁正线信号系统组成,2023/6/7,17,三、轨道电路的分类,1按传输电流特性分类,按照所传输的电流特性不同,轨道电路可分为工频连续式轨道电路和音频轨道电路,其中,音频轨道电路又可分为模拟式轨道电路和数字编码式轨道电路。,按传送的电流特性分:连续式、脉冲式、计数电码式、频率电码式、数字编码式,2023/6/7,18,工频连续式轨道电路中传输连续交流电流,只能用于监
9、督轨道的占用与否,不能传输对列车的控制信息。目前在城市轨道交通中应用较广泛的是50Hz相敏轨道电路。模拟式音频轨道电路采用调幅或调频方式,可以传输较多信息,不仅能监督轨道的占用状态,还能反映列车运行前方三个或四个闭塞分区的占用情况。数字编码式音频轨道电路采用数字调频方式,可以传输更多的信息,编码中包含了速度码、线路坡度码、闭塞分区长度码、纠错码等。,2023/6/7,19,2按绝缘性质分类,按照绝缘的性质不同,轨道电路可分为有绝缘轨道电路和无绝缘轨道电路。有绝缘轨道电路利用钢轨绝缘实现本轨道电路与相邻轨道电路的电气隔离。钢轨绝缘在列车运行的冲击力作用下容易被破损造成轨道电路故障,同时由于钢轨轨
10、缝的存在,既增加了列车过接缝时乘客的不舒适感,又不利于牵引电流的回流输送。因此,城市轨道交通中有绝缘轨道电路多用于车辆段内的轨道电路。,2023/6/7,20,无绝缘轨道电路在分界处不设置钢轨绝缘,轨道电路电流采用不同信号频率,根据谐振的原理,使谐振回路对不同频率呈现不同阻抗,实现对相邻轨道电路的电气隔离。这种电气隔离方式又称为谐振式。无绝缘轨道电路满足了城市轨道交通电化牵引和采用无缝线路的要求,在正线线路上得到广泛应用。,无绝缘节,2023/6/7,21,3按使用处所分类,按照使用地点不同,轨道电路可分为区间轨道电路和车辆段内轨道电路。区间轨道电路用于正线,不仅要监督各闭塞分区是否空闲,还要
11、传输有关行车信息,并能满足闭塞分区长度的要求,其结构比较复杂。,2023/6/7,22,4按是否包含道岔分类 车辆段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没有分支,结构简单,用于停车线、检车线、尽头线调车信号机接近区段,以及两个差置调车信号机之间的线路。,道岔区段轨道电路结构比较复杂,包含了岔前线路、岔后直向位置线路和岔后侧向位置线路。根据道岔结构,不仅有关钢轨、杆件要增加绝缘,还要增加道岔跳线和连接线,当分支超过一定长度时,还必须设置多个受电端。,2023/6/7,23,四、交流工频轨道电路,用于城市轨道交通的交流工频轨道电路有50Hz相敏轨道电路(有继电式
12、和微电子式,其中不注明时即指继电式)、PF轨道电路,只有监督列车占用的功能,不能传输其他信息。下面以50Hz相敏轨道电路为例介绍交流工频轨道电路,其结构图如图2-3所示。,图2-3 50Hz相敏轨道电路结构图,2023/6/7,24,1轨道电路组成,(1)送电端 送电端一般安装在室外变压器箱内,包括BG5-D型轨道变压器、R-22220型变阻器、熔断器,轨道电源从室内通过电缆送至送电端。,2023/6/7,25,电容器CA起补偿作用,以提高轨道继电器局部线圈的功率因数,降低输入电流;防雷元件Z是对接的硒片,称为浪涌抑制器,用于防雷。,(2)受电端 受电端包括安装在室外变压器箱内的BZ-D型中继
13、变压器、R-22220型变阻器、熔断器,安装在室内组合架上的电容器、防雷元件、交流二元继电器。,受电端中,电容器C用于隔离直流,不使牵引电流进入轨道继电器的轨道线圈,并能够减少轨道电路的传输衰耗和相移;,2023/6/7,26,(3)绝缘 钢轨绝缘设置于轨道电路分界处,用于隔离相邻的轨道电路。(4)接续线和引接线 接续线用于连接相邻钢轨,引接线用于将变压器箱或电缆盒接向钢轨。(5)回流线 回流线连接相邻的不同侧钢轨,为牵引回流提供越过钢轨绝缘节的通路。,轨端接续线,2023/6/7,27,2工作原理,电源屏分别提供50Hz轨道电源和局部电源。送电端轨道电源GJZ220、GJF220经轨道变压器
14、降压后送至钢轨。在受电端钢轨电压经中继变压器升压后送至轨道继电器的轨道线圈3-4端子。,轨道继电器的局部线圈1-2接局部电源GJZ220、GJF220。,2023/6/7,28,当轨道继电器RGJ的轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时,轨道电路处于调整状态,RGJ吸起,表示轨道区段空闲。列车占用使轨道区段处于分路状态时,RGJ落下。当轨道电源和局部电源频率、相位不符合时,RGJ落下。,交流二元继电器的特性使50Hz相敏轨道电路具有相位鉴别能力,即相敏特性,因此其抗干扰性能高。,2023/6/7,29,五、数字轨道电路,数字轨道电路所传输的轨道信号内包含数字信息,例如列车运行方向、目
15、标距离、目标速度等,能够为车载ATP设备提供控制信息。下面以音频数字轨道电路为例介绍数字轨道电路。音频轨道电路是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信接口,实现了正线区段轨道电路占用检测以及地对车的ATP数字信号传输的双重功能。,2023/6/7,30,1设备组成,(1)轨旁设备 轨旁设备由轨道耦合单元、棒线和耦合环线三部分组成,在轨道之间或者沿轨旁安装,采用互耦方式,如图24所示。,图2-4 轨道耦合单元,2023/6/7,31,棒线置于两钢轨之间,端点焊接于钢轨上,形成“S”形棒线。一匝导线构成的环线与“S棒”耦合,并与室内控制柜的辅助板相连。发送的轨道信号电流通过棒线感应到钢轨,由列车车载
16、设备接收。,图中轨道耦合单元,将轨道信号连接到控制机箱的接收和发送电路,并调谐轨道电路的载频频率。每个耦合电路由变压器和可调电容组成槽路。,2023/6/7,32,图2-5 音频轨道电路机箱,(2)室内设备 室内设备主要是安装在室内控制柜内的控制机箱,如图2-5所示,每个机箱内包括多个PCB电路板,每个轨道电路包括控制板、辅助板、电源板。,控制板产生具有ATP功能的数字编码信息;辅助板将控制板产生的信息放大发送至室外,并接收来自轨道的信息;电源板产生控制板和辅助板工作所需的电源。,2023/6/7,33,2工作原理,(1)对列车的检测 音频系统不问断地向轨道发送数字编码信息,并监视其接收器感应
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- 关 键 词:
- 地铁 通信 信号 基础 设备 轨道电路
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