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59年又将电冲分为正、负电冲及无电冲三种信息，于是实现了无架空线式电冲自动闭塞，即极性电冲自动闭塞。

这种轨道电路结构简单，传输距离较运，缺点是抗干扰能力差。

　　60年代，铁道部科学研究院曾研究利用电冲信息实现与本制式相配套的机车信号，未获成功。

因为铁道部要求自动闭塞必须有与本制式相配套的机车信号，所以从此电冲轨道电路便逐步被交流计数电码轨道电路所代替。

　　电冲轨道电路从50年代初期开始研制，到60年代初期得到广泛应用，为运输生产发挥了很好的作用。

它是我国第一个自己研制的用作传输自动闭塞信息的轨道电路。

从这时起，我国才有直流脉冲轨道电路。

为发展脉冲式轨道电路提供了宝贵的经验，是我国轨道电路技术的一个较大的进步。

　　1968年初，铁道部科学研究院与沈阳、北京等铁路局协作，开展了极性频率脉冲轨道电路的研究，到1972年初，我国用不同方案的极性频率脉冲轨道电路作为基础设备，修建了666Km的双线自动闭塞。

极性频率脉冲轨道电路在试用中曾发生过以下问题：

①邻线干扰

②两线一地输电线干扰

③断轨检查性能差。

为此提出了采用低压脉冲传输的设想。

　　1974年，完成了统一方案试验，统一方案集各铁路局的成熟经验，采用了热机备用的冗余技术，并着重解决了轨道电路的调整、分流及断轨状态所存在的问题，同时也解决交流侵入、邻线干扰及高压线路接地干扰等问题，经试用后，于1980年通过铁道部初步技术鉴定，以后便得到了进一步推广。

（二）交流连续式轨道电路

交流连续式轨道电路又分为交直流轨道电路、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路和相敏轨道电路。

1、交直流轨道电路

　　满铁从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。

　　我国在50年代中期开始引进信号技术，这时由沈阳信号工厂仿制出KHP-5型和HBP型交直流轨道电路器材。

这种轨道电路，在非电化区段的中、小站色灯电锁器联锁和小站电气集中联锁中得到应用。

　　1959年，我国第一个采用大插入继电器的590型组合式电气集中，在北京站建成并交付使用。

站内采用HBTIII-200型交直流轨道电路，这种轨道电路与HBP-250型交直流轨道电路相似，器材是沈阳信号工厂仿苏产品。

　　1964年我国研制成功AX系列安全型继电器，1969年利用安全型继电器设计的JZXC-480型交直流轨道电路，首先在南翔站使用，此后JZXC-480型交直流轨道电路在非电化区段的车站上迅速大量推广，取代了所有其他制式的交直流轨道电路，从而使我国的交直流轨道电路的制式得到统一。

2、驼峰轨道电路、阀式轨道电路、25Hz长轨道电路

　　JW-2型驼峰轨道电路，应变速度较慢，调整困难，不甚适合驼峰轨道电路的技术要求。

1969年研制成功了驼峰轨道电路用的JZXC-2.3型交直流轨道电路。

　　我国早在1960年，有些铁路局为了节省电缆，在牵出线、接近区段，就安装了一种阀式轨道电路，到70年代中期，因平交道口事故有所增加，有些铁路局又开始使用阀式轨道电路设计道口信号。

北京铁路局科研所和天津铁路运输学校合作，于1982年研制成使用阀式轨道电路的道口信号，同年通过部级鉴定。

　　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，1978年，在原齐齐哈尔铁路局昂昂溪电务段的协助下，试制出一套样机。

1979年，在成都北站与天回镇站间电化区段安装试用。

1983年通过了铁道部鉴定。

与此同时，原齐齐哈尔铁路局仿效日本电路在本局非电化区段也进行了25Hz长轨道电路的试验，并于1980年10月，通过铁路局鉴定。

3、相敏轨道电路

　　1924年满铁在大连-金州间和沈阳-苏家屯间修建的自动闭塞，轨道电路采用二元三位式相敏制，这是我国最早使用的轨道电路，器材用的是美国产品。

至1942年，长大线全线建成自动闭塞，器材是日本仿美制品。

二元三位式轨道电路工作稳定，直至1984年在长大线的沈阳-四平段仍然残留有这种轨道电路制式的自动闭塞。

轨道继电器接点有三个位置，所以以它为基础修建的自动闭塞无需架空线，就可实现三显示自动闭塞。

　　我国从1925年开始在长大线主要车站上修建了电气集中联锁。

在这些车站的到发线上，采用50Hz交流二元二位式轨道电路。

1937年后，在京奉铁路个别车站上也安装有50Hz交流二元二位式轨道电路。

　　在50年代，从苏联引进了50Hz二元二位式轨道电路。

1954年由铁道科学研究所、电务设计事务所及天津铁路管理局组成的试验小组，在京山线具有迷流干扰的古冶地区和道床电阻很低的北塘盐碱地段，进行了不同类型轨道电路的特性比较及电气参数测试和采集，以便为这种地区的轨道电路设计提供依据。

　　为配合修建交流电气化铁路，考虑到站内没有合适的轨道电路制式，从78年开始研制双轨条25Hz相敏轨道电路，它实质上也是二元二位式轨道电路，不同点是信号频率为25Hz。

25Hz相敏轨道电路是由通信信号公司研制的，80年首先在联平关站站内安装试点，同年同月，又在石家庄枢纽安装并投入试用。

经过两年的试用和改进，于82年通过铁道部鉴定。

（三）交流计数电码、移频、高频轨道电路及计轴设备

1、交流计数电码轨道电路

　　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，于58年从苏联引进了交流电码轨道电路，59年开始在北京-南仓间修建的50Hz交流计数电码自动闭塞工程中使用，器材是由苏联进口的。

63年我国按照苏联改进的R-36型译码器的原理制成了63型译码器，在长大线沈阳-鞍山、京广线广武-南阳寨间的自动闭塞工程中安装并投入运用。

轨道电路器材是沈阳信号工厂生产的。

　　1960年在宝鸡-凤州段建成我国第一条单相工频交流电气化铁路。

信号设备安装了单线调度集中，其中的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。

2、移频轨道电路

　　66年铁道部科技委在北京召开了自动闭塞选型会议，会议提出研制一种能够适应地上和地下、电化与非电化区段通用的自动闭塞制式，确定了以移频作为主攻方向，于67年在成峨段青龙场-彭山间11Km装设了第一个试验区段，75年通过铁道部技术鉴定，决定非电化移频自动闭塞作为一种自动闭塞制式推广使用。

我国电化移频轨道电路的研制工作几乎是与非电化移频轨道电路的研制工作同时进行的。

67年试制成交流电化移频自动闭塞和机车信号样机各一套。

3、计轴设备

　　我国早在66年就开始探索用计轴方式来检查分界点间线路空闲状态，78年开始研制与半自动闭塞相配套的计轴设备，同年研制出一套样机在现场进行了初步试验。

在研制非电化区段用计轴设备的基础上，从81年开始研制电化区段用的计轴设备，83年经铁道部通号公司和西安铁路局组织了技术鉴定，决定进一步扩大试用。

4、UM71无绝缘轨道电路

　　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。

5、ZPW——2000A型（既UM2000）无绝缘轨道电路

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。

三、数字轨道电路发展方向

　　发展新一代的轨道电路系统，可以为列车运行控制系统提供更多的信息，使列车运行更加安全，同时可以减少列车司机的劳动强度，对提高劳动生产力具有重要的意义。

1、数字轨道电路系统的构成

　　对于铁路的数字化来说，是一个复杂的大系统，包括许多子系统，数字铁路是一个全方位数字化的铁路系统，而不是简简单单的使用几个计算机系统就可以达到的。

对于铁路的数字化来说，应该包括铁路各个系统的数字化，如工务系统、车务系统、电务系统、调度系统等等从铁道部到下属的路局、分局一个至下而上的数字系统。

具体的系统构成如下图所示。

对于铁路的数字化这一系统工程来说，需要各方面合作进行。

目前，数字铁路信号系统，主要包括以下几个主要的组成部分：

数字化轨道电路、轨道电路集中检测系统、主体化机车信号、列车运行控制系统。

系统的组成结构图如下所示：

发展数字电路具有以下优势：

⑴、符合信号系统的发展方向

⑵、符合网络化、数字化、计算机化、通信信号一体化的发展进程

⑶、符合数字轨道电路的发展方向的要求：

即无绝缘（无死区段）、连续传输、全部通过钢轨、信息量大、车地间实现双向通信（可考虑单向）的要求

⑷、符合列控的发展方向

包括适应提速和高速要求、适应高低速混跑、确保安全、

提高效率、定位准确和提高旅客舒适度等

⑸、符合铁路信息现代化的要求

即实现调度中心对移动体的直接控制、实现车、机的维修现代化

2、数字轨道电路的三种制式

　　这三种制式，为自然衰耗时序数字化轨道电路、谐振隔离式频率编码轨道电路、谐振隔离式时序编码数字化轨道电路

⑴三个国家的“数字轨道电路”方式

a）日本数字ATC轨道电路

频率：

400-700Hz

带宽：

25Hz

码长：

56bits

信息量：

56bits

传输速率：

25bps

信息流向：

地对车单向传输

b）法国UM71-TVM430系统

　　TVM430是一个完整的列车自动控制系统，在法国北线及海峡隧道（英吉利海峡）的TGV高速铁路上得到应用，它以UM71传输为基础，利用安全数字计算系统机进行工作，易于适应铁路的特定需求。

　　TVM430RBBUC是法国CS公司运输部为中国高速铁路或现有改造提出的建议方案。

　　TVM430系统按“行驶距离原则”（“目标距离、目标速度”）工作，利用车载设备，无地面信号，线路分成若干区间，但间隔时分和区间长度联系，无缓冲防护区段，ATP功能主要由车上安全设备进行，因此系统性能仅受线路速度和列车特性（最大速度和紧急制动能力）的制约。

　　TVM430RBBUC能使混合运输或单一运输发挥最大性能。

车上系统与中国已装设的TVM-300或中国制式（移频4信息或18信息）兼容。

载频：

1700-2600Hz

±

30Hz

27bits

21bits

编码频率间隔：

0.64Hz

c）意大利SASIB数字轨道电路

2100-4100Hz

200Hz

200bits

100bits

400bps

车地双向通信

第二节轨道电路的基本原理和基本理论

一、轨道电路的基本原理

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、轨道电路的技术要求

①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。

②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。

③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。

④对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。

3、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。

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）

`

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），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。

图并联式轨道电路

串联式轨道电路是道岔区段的另一种形式，其电路如下图

图串联式轨道电路

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，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，如图所示

DGJ2

BZ4

并联式一送多受图

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。

4、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。

二、轨道电路的基本工作状态与基本参数

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，关于轨道电路是如何受这三种变量的影响的，下一节我们再讨论。

2、轨道电路分路灵敏度

①列车分路电阻：

列车占用轨道电路时，列车轮对跨接在轨道电路的两根钢轨上构成轨道分路，这个分路的轮轴电阻就是列车分路电阻，它是由车轮和轮轴本身的电阻和轮缘与钢轨头部表面的接触电阻组成，由于轮缘与钢轨头部表面的接触电阻很小，因此车轮和车轴形成的电阻比接触电阻小很多，可以忽略不计。

实际上列车分路电阻就是轮缘与钢轨头部的接触电阻，它是纯电阻。

列车分路电阻与钢轨上分路的车轴数、车辆的载重情况、列车的行驶速度、轮缘装配质量、钢轨表面的洁净程度、是否生锈，有无撒沙及其它油质化学绝缘层等因素均有关系，它的变化范围很大，可以从千分之几欧变化到0.06欧母，对于轻型车辆或轨道车还要更大。

②分路灵敏度：

当轨道电路被列车车轮或其它导体分路，恰好使轨道电路继电器线圈电流减少到落下值时的列车分路电阻值（或导体的电阻值）就是该轨道电路的分路灵敏度。

③极限分路灵敏度：

在轨道电路上各点的分路灵敏度不同，对于某一具体轨道电路来说，它的分路灵敏度应该以最小的分路灵敏度为准，称为极限分路灵敏度。

④标准分路灵敏度：

我国现行规定标准分路灵敏度为0.06欧母，是和国际上规定的分路灵敏度是一致的。

任何轨道电路在分路状最不利的条件下，用0.06欧母电阻进行分路时，轨道继电器应释放衔铁（连续式轨道电路）或不吸起（脉冲式）。

否则不能保证分路状态的可靠工作。

3、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a所示。

图a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b1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b2）。

这是因为在每一个单位长度中，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。

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图b轨道电路泄漏电流分布规律图2

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。

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