作者：林瑜筠
出版社：中国铁道出版社有限公司
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轨道电路设备原理及维护试读：
前言
轨道电路是重要的信号基础设备，用来监督列车或调车车列对轨道的占用和传递行车信息。轨道电路的正常使用，是信号系统发挥其效能的主要保证。掌握轨道电路的工作原理，正确地维护好轨道电路，是信号工作者的基本功。为了帮助广大信号工作者充分理解和掌握轨道电路的基本概念、轨道电路的基本原理以及轨道电路的基本维护方法，我们编写了本书。
本书涵盖了中国铁路信号的主要轨道电路制式。全书共三章。第一章介绍轨道电路概况、轨道电路的基本组成、轨道电路的基本工作状态和基本参数，以建立对于轨道电路的基本概念。第二章介绍25Hz相敏轨道电路、不对称高压脉冲轨道电路、移频轨道电路（包括用于普速铁路的继电编码ZPW-2000A型移频轨道电路和用于高速铁路的列控中心编码ZPW-2000A型移频轨道电路）、驼峰轨道电路的电路原理，以掌握各种主要轨道电路的工作原理。第三章介绍轨道电路的调整、轨道电路的维修、轨道电路的电气特性的测试、轨道电路故障及处理，以掌握轨道电路的基本维护方法。
本书由南京铁道职业技术学院林瑜筠主编。信阳电务段赖卫华、华东交通大学涂序跃、济南电务段张韫斌副主编，上海铁路局洪福庆、南昌铁路局熊五利、济南铁路局廉兴奎审阅。林瑜筠策划并对全书进行统稿，赖卫华编写第一章，涂序跃编写第二章，张韫斌编写第三章。
由于编者水平所限，时间仓促，资料搜集不全，教材中不免有错误、疏漏，恳请读者提出批评及改进意见，以不断提高教材质量。编者2017年10月第一章轨道电路概述第一节轨道电路概况
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，其性能直接影响行车安全和运输效率。
一、轨道电路基本原理
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1-1所示。图1-1 最简单的轨道电路x
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R 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，用来接收轨道电路的信号电流。
送、受电设备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机械室内。送、受电设备由引接线（钢丝绳或等阻连接线）直接接向钢轨或通过电缆过轨后由引接线接向钢轨。
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，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。
二、轨道电路作用
轨道电路第一个作用是监督线路是否被列车占用。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，为建立进路、开放信号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，移频自动闭塞利用轨道电路中传递的不同频率的电流来反映前行列车的位置，决定各通过信号机的显示，为列车运行提供行车命令。轨道电路中传送的行车信息，还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、运行前方信号机状态等有关信息，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。
三、轨道电路分类
轨道电路有较多种类，也有多种分类方法。
1.按动作电源分类，轨道电路可分为直流轨道电路和交流轨道电路
轨道电路电源采用直流供电，称为直流轨道电路，如图1-2所示。它用于交流电源不可靠的非电力牵引区段。采用蓄电池浮充供电方式，交流有电时，由整流器供电；交流停电时，由蓄电池供电。该轨道电路电源设备安装较困难，检修不方便，易受迷流影响，现已很少采用。
采用交流供电的轨道电路，称为交流轨道电路。交流轨道电路的种类很多，频带用得很宽，大体可分为三段：低频，300Hz以下；音频300～3000Hz；高频10～40kHz。一般交流轨道电路专指工频50Hz的轨道电路。25Hz轨道电路也属于交流轨道电路，但必须注明电源频率，以示区别。ZPW-2000系列轨道电路的频率在1689～2611Hz，属音频范围。道口用轨道电路，频率则在14～40kHz，属于高频。
2.按工作方式分类，轨道电路可分为开路式轨道电路和闭路式轨道电路
开路式轨道电路平时呈开路状态，如图1-3所示，它的发送设备和接收设备安装在轨道电路的同一端。轨道电路无车占用时，不构成回路，其轨道继电器落下。有车占用时，轨道电路通过车辆轮对构成回路，轨道继电器吸起。由于轨道继电器经常落下，不能监督轨道电路的完整，遇有断轨或引接线、接续线折断等故障，不能立即发现。若此时有车占用，轨道继电器也不能吸起，很不安全。因此，极少采用。图1-2 直流轨道电路图1-3 开路式轨道电路
闭路式轨道电路平时构成闭合回路，如图1-2所示，其发送设备（电源）和接收设备（轨道继电器）分别装设在轨道电路的两端。轨道电路上没有车占用时，轨道继电器吸起。有车占用时，因车辆分路，轨道继电器落下。当发生断轨、断线等故障时，轨道继电器落下，能保证安全。所以几乎所有轨道电路都采用闭路式。
3.按所传送的电流特性分类，轨道电路可分为连续式和移频式
连续式轨道电路中传送连续的交流或直流电流。这种轨道电路的唯一功能是监督轨道的占用与否，不能传送更多信息。
移频轨道电路在钢轨中传送的是移频电流，在发送端用低频（几赫至几十赫）作为行车信息去调制载频（数百赫至数千赫），使移频频率随低频作周期性变化。在接收端将低频解调出来，去动作轨道继电器。移频轨道电路可传送多种信息的信号。
4.按分割方式，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。一般的轨道电路即指有绝缘轨道电路。
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。因此有绝缘的轨道电路不理想。无缝线路和电气化铁路要求采用无绝缘轨道电路。
无绝缘轨道电路在其分界处不设钢轨绝缘，通常采用电气隔离式。
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。ZPW-2000系列轨道电路即采用此种方式。
5.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。为了使机车信号在站内能连续显示，要对站内轨道电路实现电码化，即在列车占用本区段或占用前一区段时用预叠加方式转为能发码的轨道电路。站内轨道电路除了股道外，一般传输距离不长。
6.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、进站信号机内方、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。
7.按适用区段，轨道电路分为非电气化区段轨道电路和电气化区段轨道电路
非电气化区段轨道电路，没有抗电化干扰的特殊要求，一般的轨道电路指非电气化区段轨道电路，不必说明。
电气化区段轨道电路，既要抗电化干扰，又要保证牵引回流的畅通无阻。因钢轨中已流有50Hz的牵引电流，轨道电路就不能采用50Hz电源，而必须采用50Hz以外的频率。对于有绝缘的轨道电路，必须安装扼流变压器，使牵引回流能顺利越过绝缘节。
我国电气化铁路目前站内多采用25Hz相敏轨道电路，区间多采用无绝缘移频轨道电路。
8.按轨道电路利用钢轨作为通道的方式，轨道电路分为双轨条和单轨条轨道电路
多数轨道电路均利用同一线路的两根钢轨作为传输通道。一般的轨道电路均为双轨条轨道电路，不必说明。
单轨条轨道电路是利用线路的一条钢轨作为传输通道，另一通道由电缆构成。例如，在南方一些长大隧道路内，非常潮湿，无法构成双轨条轨道电路，只能采用计轴器检查列车的占用，另用单轨条轨道电路发送移频信息，供机车信号接受。
四、轨道电路的技术要求
轨道电路必须满足以下技术条件：（1）必须满足铁路信号安全设备的故障—安全原则，出现故障后，分路时应有可靠的分路检查。（2）在最不利条件下，受电端的接收设备在调整状态时应可靠工作，分路状态时应可靠不工作。如送电端的发送设备兼作机车信号发码电源时，其入口电流应满足机车信号接收灵敏度的要求。（3）在最不利条件下，用0.06Ω（ZPW-2000系列轨道电路、不对称高压脉冲轨道电路为0.15Ω）标准分路线在轨道电路内的任何一处轨面可靠分路时，均应使受电端的接收设备可靠地停止工作。（4）各种制式的轨道电路，在规定的技术性能范围内均应实现一次调整。（5）为保证轨道电路能安全、可靠、正常地使用，任何制式的轨道电路均应进行完整的理论分析和计算。（6）分路时，轨端绝缘破损、电路内任一元件故障，轨道电路不应失去分路检查或造成防护该轨道电路区段的信号机及机车信号机显示升级。（7）适用于电力牵引区段的轨道电路，应能防护连续或断续的不平衡牵引电流的干扰。当不平衡电流在规定值以下时，应保证调整状态时稳定工作，分路状态时可靠不工作。（8）电力牵引区段的轨端接续线应采用焊接式钢轨接续线。（9）各型站内轨道电路，其间传递的信息均应和与其相配实现电码化的机车信号信息不同，其送、受电端均应能适应电码化的要求。（10）轨道电路调整时，送电端选择的供电电压应有一定的余量，以满足其电压调整余量的要求。（11）计算轨道电路时，受电端接收器应取以下数值：
①可靠工作值
a.连续式轨道电路采用的电磁继电器，取其工作值。
b.电子、微电子轨道电路应有可靠工作的安全系数。
②可靠不工作值
a.连续式轨道电路采用的电磁继电器，取其释放值的60％；二元感应式继电器，取其释放值的90％。
b.电子、微电子轨道电路应有可靠不工作的安全系数。（12）轨道电路设备应能长期工作而不过载。（13）计算轨道电路时，钢轨阻抗和道床电阻应参照有关标准执行。（14）一送多受的轨道电路，在任意地点分路时，必须保证至少有一个受电端的轨道继电器可靠落下。（15）轨道电路应考虑防雷。（16）新研制的轨道电路应有可靠性指标。（17）轨道电路制式不应存在影响行车和调车作业安全的死区段。（18）轨道电路的动作时间应考虑站内联锁和机车信号等的需要。（19）开路式轨道电路不能单独使用，特殊情况下使用时，应采取相应的安全措施。
五、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，每个闭塞分区设置轨道电路。在半自动闭塞区段，区间一般不设轨道电路，只有在进站信号机的外方设有接近区段的轨道电路，以通知列车的接近以及构成接近锁闭。在提速半自动闭塞区段，进站信号机外方设第一接近区段和第二接近区段轨道电路。在半自动闭塞区段，为了监督区间是否空闲，也有装设长轨道电路的。位于区间的道口，其接近区段必须装设轨道电路。
站内轨道电路应用更为广泛。对于集中联锁来说，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。
对于机车信号来说，区间轨道电路和站内电码化以后的轨道电路，就是其地面发送设备，也就是信息来源。对于列车自动控制系统来说，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。
六、站内轨道电路的划分和命名
1.站内轨道电路的划分
轨道电路之间采用钢轨绝缘把两个轨道电路隔离成互不干扰的独立的电路单元。每个轨道电路单元称为轨道电路区段。轨道电路要划分为许多区段，以保证轨道电路可靠工作，满足排列平行进路的需要和便于车站作业。
轨道电路划分的原则是：
①信号机的内外方应划分为不同的区段。
②凡是能平行运行的进路，应用钢轨绝缘将它们隔开，形成不同的轨道电路区段。
③在一个轨道电路区段内，单动道岔最多不超过3组，复式交分道岔不得超过2组。否则，道岔组数过多，轨道电路难以调整。
④有时为了提高咽喉使用效率，把轨道电路区段适当划短，使道岔能及时解锁，立即排列其他进路。但列车提速以后，为了保证机车信号的连续显示，又不希望轨道电路区段过短。
2.轨道电路区段的命名
道岔区段和无岔区段采用不同的命名方式。
道岔区段轨道电路是根据道岔编号来命名的。在图1-4所示站场中，只包含一组道岔的，用其所包含的道岔编号来命名，如1DG、3DG。包含两组道岔的，用两组道岔编号连缀来命名，如11-13DG、9-15DG。
无岔区段命名有不同的情况。对于股道，以股道号命名，如ⅠG、ⅡG。进站信号机内方及双线单方向运行的发车口处的无岔区段，根据所衔接的股道编号加A（下行咽喉）及B（上行咽喉）来表示。如图1-4中，上行发车口处的无岔区段衔接股道为ⅡG，该无岔区段即称为ⅡAG。半自动闭塞区间进站信号机外方的接近区段，用进站信号机名称后加JG来表示。差置调车信号机之间的无岔区段，以两端515相邻的道岔编号写成分数形式来表示。D 、D 间的1/19WG。牵出线、机待线、机车出入库线、专用线等调车信号机外方的接近区段，用调车信号机编号后加G来表示。图1-4 轨道电路命名示意站场第二节轨道电路基本组成
一、轨道电路的基本部件
轨道电路由送电设备、接收设备、钢轨绝缘、连接线组成。各型轨道电路的送电设备、接收设备各不相同，但钢轨绝缘、连接线是共同的（只是无绝缘轨道电路不需要轨端绝缘）。
1.钢轨绝缘
钢轨绝缘安装在轨道电路分界处，以保证相邻轨道电路之间的可靠的电气绝缘，使它们互不影响。
除了钢轨绝缘外，轨道电路区段的轨距杆、道岔连接杆、道岔连接垫板、尖端杆、转辙机的安装装置以及其他有导电性能的连接两钢轨的配件，均应装设绝缘并应保持绝缘良好。否则，任一连接杆件绝缘不良，都会破坏轨道电路的正常工作。（1）对钢轨绝缘的要求
钢轨绝缘受机车车辆的频繁冲压，又处于日晒雨淋、酷暑严冬的环境中，是轨道电路的薄弱环节，因此要求：
①钢轨绝缘的结构，应能保证在钢轨爬行的情况下，以及在列车运行中产生的压力、冲击力和气温变化时产生的膨胀力的作用下，不致被损坏。
②钢轨绝缘应采用机械强度高的、具有可靠电气绝缘性能的绝缘材料，以保证绝缘性能和使用寿命。
③钢轨绝缘的材料：制作钢轨绝缘的材料很多，主要有钢纸板、玻璃布板、尼龙塑料板等。
玻璃布板钢轨绝缘用环氧酚醛树脂或改性树脂玻璃布绝缘材料压制而成，它比钢纸板绝缘耐潮、耐磨，不易损坏。
尼龙塑料板钢轨绝缘用尼龙制成，它比钢纸板绝缘耐潮、耐磨，且成本低，但低温下有脆性。
胶接钢轨绝缘是新型结构，用胶结剂及纤维布组成胶结层，将钢轨连接夹板（俗称鱼尾板）与钢轨胶接牢固。（2）钢轨绝缘的形式
钢轨绝缘由轨端绝缘、槽形绝缘、绝缘管、绝缘垫圈等组成，槽形绝缘按分段形式，可分为一段（整体）、二段、三段三种，按轨型分为P-43kg/m、P-50kg/m和P-60kg/m三种。
①整体槽型钢轨绝缘
整体槽型钢轨绝缘安装总图如图1-5所示，钢轨断面及接头夹板各部尺寸表1-1所列。需一段式槽型绝缘2块，轨端绝缘1～2片，绝缘垫圈12个，绝缘管12个，及相应垫圈、螺栓、螺母和弹簧垫圈。图1-5 整体槽型钢轨绝缘安装总图表1-1 钢轨断面及接头夹板各部尺寸
整体槽形绝缘如图1-6所示，轨端绝缘如图1-7所示。
②二段槽型绝缘
二段槽型绝缘将槽型绝缘分成两块，可互换使用。分段后钢轨接缝处正好是槽型绝缘的接缝处，使该处处于自由状态，从而减小了对槽型绝缘的破坏，延长了使用寿命。图1-6 整体槽型绝缘（单位：mm）图1-7 轨端绝缘（单位：mm）
配套采用宽腰轨端绝缘。加宽了轨端绝缘相应于轨腰的部分。分为两种：A型和B型。如图1-8所示，A型为带自锁腰型（图中腰部实线者）。凸出部分插入接头夹板凹槽内，改善了整个轨端绝缘的受力情况；B型为不带自锁腰型（图中腰部虚线者）。图1-8 宽腰轨端绝缘（单位：mm）
③三段槽型绝缘
三段槽型绝缘将绝缘分为左、中、右三块。50kg/m、60kg/m绝缘三块均可互换。43kg/m的只有左右两块可互换。
除槽型绝缘外，二段、三段式其他部件数量同前述整体槽型绝缘方式。
为保证绝缘接头的机械强度和电气绝缘的良好，槽型绝缘的型号必须与安装的钢轨断面尺寸相符，轨缝尽量大些（6～10mm），以安装1～2片轨端绝缘为宜。安装后，两钢轨头部应水平，轨端绝缘保持平正。接头附近不得出现积水翻浆现象。
钢轨绝缘接头处应推广高强度钢轨绝缘，即使用高强度螺柱、螺母、铁平垫圈和高强度绝缘垫圈，以增加钢轨接头的机械强度，有效延长钢轨绝缘的使用寿命。（3）钢轨绝缘的设置
相邻轨道电路间必须设置钢轨绝缘，钢轨绝缘的设置应能满足保证安全、提高作业效率的要求。
①道岔区段警冲标内方的钢轨绝缘
在道岔区段，设于警冲标内方的钢轨绝缘，除双动道岔渡线上的绝缘外，其他安装位置距警冲标不得小于3.5m处，如图1-9（a）所示。这是考虑到车辆最外方的车轴至车钩的最大距离3.5m，为保证列车进站后，其车钩应进入警冲标内方，否则可能造成侧面冲突。若钢轨绝缘距警冲标不足3.5m，则有可能造成列车未全部进入警冲标内方，道岔区段提前解锁，这很不安全。但若钢轨绝缘距警冲标过远，则影响到发线有效长。
当不得已必须装于警冲标内方小于3.5m处，即构成了“侵限绝缘”，如图1-9（b）所示，将该绝缘符号外画上圆圈。在联锁电路中就要充分考虑“侵限绝缘”的防护问题。图1-9 钢轨绝缘与警冲标
②两钢轨绝缘应设于同一坐标处
为保证安全，轨道电路的两钢轨绝缘应设于同一坐标处，避免产生死区段（有车占用不能反映出来，称为死区段）。死区段多发生在弯道上或道岔区段。当两钢轨绝缘不能设在同一坐标时，其错开的距离（死区段）应不大于2.5m，如图1-10（a）所示。即当不得已发生死区段时，应防止由于车辆停留在死区段得不到检查而错误转换道岔，开放信号，导致严重的行车事故。
③两相邻死区段间隔
为了防止两个转向架之间轴距大的车辆跨入两相邻死区段内或一个转向架车轴在相邻轨道电路区段内，而另一个转向架车轴跨入死区段内，出现有车占用不能分路的严重情况，规定轨道电路两相邻死区段或死区段与相邻轨道电路的间隔，一般不小于18m，如图1-10（b）、（c）所示；当死区段长度小于2.1m时，其与相邻死区段间的间距或与相邻轨道电路的间隔允许15～18m。这是考虑死区段间隔或与相邻轨道电路的间隔，必须大于车辆两轴间的最大距离。车辆中以SRZ型客车内轴距最大，为15.2m，留有一定余量，所以规定为18m。图1-10 死区段
④信号机处的钢轨绝缘
设于信号处的钢轨绝缘，应与信号机坐标相同。当不可能设于同一坐标时，为避免安装信号机时造成串轨、换轨等，在不影响行车的条件下，允许钢轨绝缘和信号机有一定距离。
进站、接车进路信号机（以及自动闭塞区间并置的通过信号机）处的钢轨绝缘可设在信号机前方1m或后方1m的范围内。因车钩至机车车辆最外方车轴有一段距离，因此信号机与钢轨绝缘间的距离必须小于车钩至机车车辆最外方车轴的距离，否则，车停住时，车钩要越出信号机。若钢轨绝缘设在信号机前方大于1m处时，列车虽停在信号机前方，但轮对已分路相邻轨道电路，使信号机不能开放。
出站或发车进路信号机（以及自动闭塞区间单置的通过信号机），钢轨绝缘可设在信号机前方1m或后方6.5m的范围内，如图1-11所示。前方之所以1m原因同进站信号机；后方6.5m是为了避免串轨、换轨以及尽量少影响站内到发线有效长，根据短轨不少于一根钢轨12.5m的一半而定。图1-11 出站信号机处的钢轨绝缘
调车信号机处，钢轨绝缘可设在信号机前方或后方各1m的范围内。调车信号机设在到发线上时，与出站信号机处的规定相同。
⑤半自动闭塞区段的预告信号机处
半自动闭塞区段的电气集中车站，预告信号机处的钢轨绝缘，宜安装在预告信号机前方100m处。
这是考虑站内作业繁忙，改变进路机会较多。由于改变进路，不得不关闭已开放的进站信号机。假若钢轨绝缘和预告信号机在同一坐标处，又司机在远处已看到预告信号机显示绿灯，而靠近预告信号机的一段距离内看不见其显示。此时，如果车站因故关闭进站信号机，进路立即解锁，这对于已见到预告信号机显示绿灯而未减速的列车来说，可能招致列车冒进进站信号机，尤其对进站信号机显示距离较近的车站更危险。若将绝缘节设置在预告信号机前方大于100m处，当列车在预告信号机附近看不到信号显示时，接车进路已构成接近锁闭，即可避免上述危险。但当机车上设有机车信号时，司机可通过机车信号机的显示发现进站信号机显示的变化，因此绝缘节可以安装在与预告信号机并列的位置。
⑥异型钢轨接头处
异型钢轨接头处，因槽型绝缘等尺寸不一样，不得安装钢轨绝缘。
2.轨道电路连接线
轨道电路连接线包括引接线、钢轨接续线（以及道岔跳线）。（1）钢轨引接线
YG型钢轨引接线（简称引接线）是连接轨道电路送受端变压器箱或电缆盒与钢轨的导线。一般用涂有防腐油的多股钢丝绳（低碳素钢镀锌绞线）制成，如图1-12所示。它的一端焊在塞钉上，固定在钢轨上的塞钉孔内；另一端焊接在螺柱上，固定在变压器箱或电缆盒上。引接线按长度分为1200mm、1600mm、2700mm、3600mm四种，最大电阻值分别为0.016Ω、0.021Ω、0.035Ω、0.045Ω。图1-12 YG型钢轨引接线
在变压器箱、电缆盒与异侧钢轨连接时，采用2700mm或3600mm的引接线，将其用卡钉钉在枕木上或用卡具固定在混凝土枕上。
引接线电阻的大小，影响着轨道电路多种状态的工作。过大，会使轨道电路工作不稳定；过小，会降低轨道电路分路灵敏度。
引接线长度要满足连接设备之间的直线距离，并留有适当余量。引接线与周围金属应保持适当间隙，以免短路。运用中的引接线应不生锈，断根不超过1/5，以免增加电阻值。
变压器箱、电缆盒与钢轨间，应设置埋设牢固的小混凝土枕，将引接线的余量部分盘成圆圈固定在小混凝土枕上。
为保证引接线的可靠性，现场使用单位多采用双引接线：一根断裂，另外一根仍起作用。
为引接可靠，以及具有绝缘性能，采用FYG型防腐蚀综合绝缘护套钢轨引接线，它们的公称长度和直流电阻值同YG型钢轨引接线。（2）钢轨接续线
钢轨接续线用于轨道电路接缝处的连接，以减小接触电阻。钢轨接续线分塞钉式和焊接式两种。
①塞钉式钢轨接续线
JS型塞钉式钢轨接续线的外形及安装如图1-13所示。它由两根直径5mm的镀锌钢线与两端的圆锥形塞钉焊接而成，铁线两端绕成螺旋形。钢轨接续线一般装在钢轨外侧，并与鱼尾板密贴，高度不得超过轨头底部。安装时，塞钉孔内不得有锈。安装后，塞钉与塞钉孔缘应涂漆封闭。为减小塞钉与钢轨之间的接触电阻，塞钉打入塞钉孔应保持最大的接触面，以打紧后露出钢轨2～3mm为宜。
塞钉式钢轨接续线的缺点是它与钢轨间的接触电阻较大且不稳定，为了保证轨道电路的稳定工作，推出焊接式钢轨接续线。
②焊接式钢轨接续线2
焊接式钢轨接续线采用多股镀锌钢绞线，截面积不小于25mm ，长200mm，接头间的距离为110mm，用铝热剂法或电弧焊钎焊、冷挤压焊接、爆压速焊技术等，将其焊在钢轨两端，如图1-14所示。图1-13 塞钉式钢轨接续线及其安装（单位：mm）图1-14 焊接式钢轨接续线（单位：mm）
两焊头中间距离应在70～150mm范围内，焊头应低于钢轨面11mm。
焊头外观应光滑饱满，焊接牢固，焊位正确。导线无损伤，无漏焊、假焊，焊接后焊接线应涂防锈涂料，油润无锈，断根不超过1/5。
为保证钢轨接续线的可靠性，现场使用中多采用双塞钉式钢轨接续线或一塞一焊接续线。
二、道岔区段轨道电路
道岔区段轨道电路与无岔区段轨道电路不同之处在于钢轨线路被分开产生分支，为此需增加道岔绝缘和道岔跳线，还有一送多受的问题。
1.道岔绝缘和道岔跳线
道岔绝缘和道岔跳线的配置，单开道岔的如图1-15所示，交叉渡线的如图1-16所示，复式交分道岔的如图1-17所示。（1）道岔绝缘
道岔区段除各种杆件、转辙机安装装置等要加装绝缘外，还要加装切割绝缘，称为道岔绝缘，以防止辙叉将轨道电路短路。道岔绝缘视需要，可设在道岔直股钢轨上，也可设在道岔侧股钢轨上。图1-15 单开道岔的跳线、绝缘配置图1-16 交叉渡线的跳线、绝缘配置图1-17 复式交分道岔的跳线、绝缘配置（2）道岔跳线
为了保证信号电流的畅通，道岔区段除轨端接续线外，还需装设道岔跳线。道岔跳线由塞钉和镀锌低碳钢绞线组成，两端焊在圆锥形塞钉上。FAD型、FYG型防腐蚀免维护综合绝缘护套道岔跳线的外形如图1-18所示，规格如表1-2所列。图1-18 AD型道岔跳线（单位：mm）表1-2 跳线规格注：本规格适用于非电化区段轨道电路。
各类道岔所用道岔跳线类型和数量如表1-3所列。表1-3 各类道岔跳线组成
2.道岔区段轨道电路的连接方式
道岔区段轨道电路的连接方式有串联式和并联式两种。图1-19所示为串联式道岔区段轨道电路，这种轨道电路的电流要流经整个区段的所有钢轨，可以检查所有跳线和钢轨的完整，因此比较安全。但结构较复杂，增加了一组道岔绝缘，且在直股和弯股两根钢轨间加装两根用电缆构成的连接线，或用长跳线，给施工和维修带来不便，所以它在我国未被广泛采用。
并联式道岔区段轨道电路如图1-20所示。这种电路较简单。直股或弯股有车占用时，轨道继电器因分路均能落下。但在分支线路上只有电压检查没有电流检查，当跳线、连接线折断，列车进入弯股时，因弯股未设受电设备，轨道继电器不会落下，这是非常危险的。解决的方法是用双跳线来防护，即增加第二跳线，以减少跳线折断的概率。（为提高可靠性，现场使用中也将所有跳线改为双跳线）。另外，当弯股钢轨折断或弯股钢轨表面不洁或分支线路过长，列车占用时，轨道继电器也不落下，所以这种轨道电路不符合故障—安全的要求。鉴于这一严重缺陷，提出了一送多受轨道电路，使各分支线路都得到检查。
3.一送多受轨道电路
一送多受轨道电路设有一个送电端，在每个分支的另一端各设一个受电端。各分支受电端轨道继电器的前接点，串联在主轨道继电器电路中。当任一分支分路，分支轨道继电器落下，主轨道继电器也落下，将主轨道继电器接点用在联锁电路中。
在受电端均串接可调电阻器，是为了提高轨道电路的分路灵敏度，以及使同一轨道电路内各轨道继电器的电压基本平衡。图1-19 串联式道岔区段轨道电路图1-20 并联式道岔区段轨道电路
采用一送多受轨道电路时，应注意以下各点：
①与到发线（包括场间列车走行线、外包线）相衔接（无其他道岔区段隔开）的道岔轨道电路的分支末端，应设受电端。
②所有列车进路上的道岔区段，其分支长度超过65m时（自并联起点道岔的叉心算起），在该分支末端应设受电端。
③个别分支长度小于65m的分支线末端，当分路不良而危及行车安全时，亦应增设受电端。
④一送多受轨道电路最多不应超过三个受电端。一送四受轨道电路，因维修调整困难，不再使用。遇有此种情况应分成两个轨道电路。
⑤一送多受轨道电路任一地点有车占用时，必须保证有一个受电端被分路。
三、轨道电路的极性交叉
1.极性交叉
有钢轨绝缘的轨道电路，为了实现对钢轨绝缘破损的防护，要使绝缘节两侧的轨面电压具有不同的极性或相反的相位，这就是轨道电路的极性交叉，如图1-21所示。图中，粗线表示接电源正极，细线表示接电源负极。
2.极性交叉的作用
极性交叉可防止在相邻轨道电路间的绝缘节破损时引起轨道继电器的错误动作。如图1-22所示。1G和3G是两个相邻的轨道电路，它们没有实现极性交叉。当1G有车占用而绝缘破损的情况下，流经轨道继电器1GJ的电流等于两个轨道电源所供的电流之和，1GJ有可能保持吸起，这危及行车安全。若按极性交叉来配置，绝缘破损时，轨道继电器中的电流就是两者之差，只要调整得当，1GJ和3GJ都会落下，从而实现了故障—安全原则。
对于交流供电来说，只要两相邻轨道电路的电流相位相反，它们的瞬间极性也相反，就得到极性交叉的效果。图1-21 轨道电路的极性交叉图1-22 极性交叉的作用分析
而对于频率电码轨道电路来说，因相邻区段的编码不同，无法实现极性交叉，必须采用频率防护的方法，即相邻区段采用不同的频率。
3.极性交叉的配置
在无分支线路上，极性交叉配置比较容易，只要依次变换轨道电路供电电源的极性。而在有分支线路上，即有道岔处，极性交叉的配置就要复杂一些。因为道岔绝缘节可以设在道岔直股，也可设在弯股，不同的设置，就将影响整个车站极性交叉的配置。第三节轨道电路基本工作状态和基本参数
一、轨道电路基本工作状态
轨道电路的基本工作状态分为调整状态、分路状态和断轨状态三种。轨道电路在各种工作状态下，要受到许多外界因素的影响，其中受道床电阻、钢轨阻抗和电源电压的影响最大。这三个参数的影响，对各种工作状态造成的影响又各不相同。
1.轨道电路的调整状态
轨道电路的调整状态，就是轨道电路完整和空闲，接收设备（如轨道继电器）正常工作时的状态。
在调整状态，对轨道继电器来说，它从钢轨上接收到的电流越大，它的工作就越可靠。但这个电流值将随着道床电阻、钢轨阻抗、发送电压的变化而变化。调整状态的最不利条件是：发送电压最低、钢轨阻抗最大、道床电阻最小，同时轨道电路长度为极限长度。在最不利条件下，轨道电路接收设备应能可靠工作，反映轨道电路的空闲状态。
2.轨道电路的分路状态
轨道电路分路状态，就是当轨道电路区段有车占用时，接收设备（如轨道继电器）应被分路而停止工作的状态。
当列车占用轨道时，它的轮对在两钢轨之间形成的电阻，按一般电路的分析，可看成是短路作用。但轨道电路是低电阻电路，所以列车占用时，只能看成两钢轨间跨接了一个分路电阻，故称分路状态。
分路状态的最不利条件是：发送电压最高、钢轨阻抗最小、道床电阻最大、列车分路电阻也最大（车轻、轮对少、车轮与钢轨接触面不洁）。在分路状态的最不利条件下，轨道电路接收设备应能可靠地停止工作，反映轨道电路区段有车占用。
3.轨道电路的断轨状态
轨道电路的断轨状态，是指轨道电路的钢轨在某处折断时的情况，此时钢轨虽已折断，但轨道电路仍可通过大地构成回路，接收设备中还会有一定值的电流流过。为了确保安全，断轨时，接收设备应不能工作。
断轨状态的最不利条件是，断轨时轨道电路的参数变化使轨道接收设备中获得最大电流。它除了与钢轨阻抗模值最小、发送电压最大有关外，断轨地点和道床电阻的大小也有一定的影响。有一个使接收设备中电流最大的最不利数值——临界断轨地点和临界道床电阻。
二、有关轨道电路分路的几个术语
1.列车分路电阻
列车占用轨道电路时，轮对跨在两根钢轨上形成的电阻，就称为列车分路电阻。它由车轮和车轴本身的电阻，以及轮缘与钢轨顶部的接触电阻组成。由于轮缘与钢轨的接触面很小，因此车轮和车轴的电阻比接触电阻小得多，可忽略不计。所以列车分路电阻，实际上就是轮缘与钢轨的接触电阻。列车分路电阻的大小与轨道上分路的车轴数、车辆的载重情况、列车的运行状态、轮缘的装配质量和磨损程度、钢轨顶部的洁净程度等因素有关。它的变化范围很大，从千分之几欧到0.06Ω。
2.分路效应
由于列车分路使轨道电路接收设备中电流减小，并处于不工作状态，称为有分路效应。在分路状态最不利条件下，有列车分路时，对于连续式轨道电路，要保证轨道继电器的端电压不大于它的可靠释放值；对于脉冲式轨道电路，要保证轨道继电器的端电压不大于它的可靠不吸起值。分路效应在很大程度上决定了轨道电路的质量。
3.分路灵敏度
分路灵敏度指在轨道电路的钢轨上，用一电阻在某点对轨道电路分路，若恰好能使轨道继电器线圈中的电流减小到释放值（脉冲式轨道电路为不吸起值），则这个分路电阻值就叫做该点的分路灵敏度。轨道上各点的分路灵敏度不一样。分路灵敏度用电阻值（Ω）来表示。
4.极限分路灵敏度
对某轨道电路来说，各点的分路灵敏度中的最小值，就是该轨道电路的极限分路灵敏度。
5.标准分路灵敏度
标准分路灵敏度是衡量轨道电路分路效应优劣的标准。我国规定一般的轨道电路标准分路灵敏度为0.06Ω。对于一轨道电路，在分路状态最不利的条件下，用0.06Ω的标准电阻线，在任何地点分路时轨道电路的接收设备必须停止工作，该轨道电路的分路效应才符合标准。
ZPW-2000系列无绝缘轨道电路、不对称高压脉冲轨道电路标准分路灵敏度为0.15Ω。
三、轨道电路的基本参数
轨道电路的基本参数指的是它的一次参数和二次参数。
1.轨道电路的一次参数
轨道电路是通过钢轨传输电流的，钢轨铺设在轨枕上，轨枕置于道砟中，所以轨道电路是具有低绝缘电阻的电气回路。钢轨阻抗（钢轨电阻R和钢轨电抗ωL的向量和）和漏泄导纳（漏泄电导G和漏泄容抗1/ωC的向量和）是轨道电路固有的电气参数。轨道电路的一次参数是Z、Y、R、L、G、C的总称。（1）道床电阻
如图1-23所示，轨道电路的漏泄电流是由一根钢轨经轨枕和道床流往另一根钢轨的，其大小由钢轨线路的绝缘阻抗，即道床电阻决定的。道床电阻是一个分布参数，通常以每千米钢轨线路所具有的漏阻值表示，称为单位道床电阻，简称道床电阻（也称道砟电阻率），用dr 表示，单位是Ω·km。图1-23 轨道电路漏泄电流的径路
由于漏泄电流是通过不同性质的导电介质流过的，钢轨和线路上的其他金属配件都有电子导电性；道床、轨枕均会有水分，它们都具有离子导电性，可把它们看作特殊的电解质。道床电阻的大小，一方面取决于道床的材料、道床层的厚度、轨枕的材质和数量；另一方面还取决于温度、湿度的变化，以及道床土壤的电导率等因素。
可以用作道砟的材料很多，我国大部分地区用碎石作为道砟，它不易吸收水分，又不易导电，有利于提高道床电阻。但当其中混有炉渣、煤屑、盐质溶液、金属粉末（列车制动时产生的）等杂质时，道床电阻值就会下降。
我国使用的轨枕有木枕和钢筋混凝土轨枕。木枕经绝缘的防腐剂处理后，可提高道床电阻值。当木枕有裂缝和腐朽等情况时，道床电阻值要降低。每根木枕的绝缘电阻值约在几十千欧，每千米铺设1600～2400根时，每千米轨枕绝缘电阻在20Ω左右。
钢筋混凝土轨枕，钢轨底部有绝缘垫板，它的好坏对道床电阻值有较大的影响。其电导率受环境影响比木枕显著，而且钢轨之间呈现的电容性要增强，会使漏泄电流增大。但信号电流频率较低，电容的作用很小。每根钢筋混凝土轨枕的绝缘电阻值约为70～80Ω，则每千米仅有0.04～0.05Ω，垫上绝缘垫板后可达50～150Ω。
但实际的道床电阻值远低于上述数值，是因为漏泄电流是经轨枕、道床和大地三条并联径路构成回路的。
在电子性和离子性导电元件的交界处，必然发生电化学反应，形成一种过渡层电阻，其大小与两钢轨的电位、环境温度湿度有关。温度、湿度升高时，电化学反应增强，使钢轨线路的绝缘阻抗降低。所以，夏季暴雨后8～10min会出现道床电阻的最小值。冬季，气温在零下时，道床电阻值可达最大。道床电阻的最大值和最小值会相差十几倍，甚至上百倍。
道床电阻愈小，两钢轨间的漏泄电流就愈大，轨道电路消耗电能就会增多。而且道床电阻值变化的范围越大，轨道电路的工作就越不稳定。因此，要保证轨道电路的稳定工作，必须尽量提高最小道床电阻值。工务部门应积极采取措施，提高道床排水能力，定期清筛道床，及时更换腐朽及破裂的轨枕，努力改善道床质量。（2）钢轨阻抗
每千米两根钢轨（回路）的阻抗，称为单位钢轨阻抗，简称钢轨阻抗，用Z表示，单位是Ω/km。它包括钢轨本身的阻抗及钢轨接头处的阻抗。钢轨接头处的阻抗则包括接头夹板及导接线的阻抗和它们的接触电阻。接头夹板和钢轨间的接触电阻的大小和接头夹板、钢轨端部表面的污垢及锈蚀程度、螺栓的松紧、气候条件有关。它的变化范围很大。安装了钢轨接续线后，该接触电阻与接续线阻抗及接续线和钢轨间的接触电阻所并联，因此，钢轨接头处的总阻抗就显著降低，且比较稳定。
当轨道电路中通以直流电流时，钢轨阻抗就是纯电阻，称为钢轨电阻。而当轨道电路中通以交流电流时，由于钢轨的磁导系数大，集肤效应明显，使有效截面减少，有效电阻增大。它在很大程度上取决于信号电流的频率，还与钢轨断面形状、电导率、磁导率有关。除了有效电阻外，还存在感抗。这样，交流时的总阻抗就比直流时大很多。
2.轨道电路的二次参数C
轨道电路的二次参数包括特性阻抗Z 与传输常数，它们是一d次参数（钢轨阻抗Z和道床电阻r ）的函数，所以称为二次参数。
轨道电路的钢轨阻抗和道床电阻是均匀分布的，属于均匀分布参数传输线，可以用分布参数传输线的基本方程来反映轨道电路送、受电端的电压、电流的关系：式中 ——轨道电路始端（送电端）电压；
——轨道电路始端（送电端）电流；
——轨道电路终端（受电端）电压；
——轨道电路终端（受电端）电流；
——轨道电路的传输常数；
l——轨道电路长度；
——轨道电路的特性阻抗。值为式中 Z——单位钢轨阻抗值，Ω/km；d
r ——单位道床电阻，Ω·km；
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