城市轨道交通信号基础设备研究.docx

城市轨道交通信号基础设备
第一节继电器
一、继电器原理
继电器是一种电磁开关，是实现自动控制和远程控制的重要设 备。根据电磁原理随着衔铁的动作，动接点与静接点接通或断开， 从而实现对其他设备的控制。
继电器类型很多，但均由电磁系统和接点系统两局部组成。电 磁系统主要包括线圈、铁芯、衔铁等，接点系统由动接点和静接点 组成。
最简单的电磁继电器如图2-1所示。它就是一个带接点的电磁 铁，其动作原理也与电磁铁相似。当给线圈中通以一定数值的电流 后，在衔铁和铁心之间就产生一定数量的磁通，该磁通经铁心、衔 铁、辆铁和气隙形成一个闭合磁路，铁心对衔铁就产生了吸引力。 吸引力的大小取决于所通电流的花铁大小。当电流增大到一定值 时，吸引力增大到能克服衔铁向铁心运动的阻力时（主要是衔铁自 重），衔铁就被吸向铁心；当线圈中没有电流时，衔铁由于重力作用 被释放。由衔铁带动的动接点（随衔铁一起动作的接点）也随之动 作，与动合接点（前接点，以下称前接点）接通。此状态称为继电器 励磁吸起（以下简称吸起）。可见，继电器具有开关特性，可利用它 的接点通、断电路，构成各种控制和表示电路。如图2-1的信号点 行的信号以及准许按规定速度运行的信号，都叫做进行信号。
我国视觉信号的基本颜色是红色、黄色和绿色。其中红色信号 的基本意义是停车，黄色信号是注意或减速运行，绿色信号是按规 定速度运行。
定信号分类

定信号分类

1 .按设置部位分类，可分为地面信号和机车信号
地面信号是设于车站或区间固定地点的信号机或信号表示器， 用来防护站内进路或区间闭塞分区以及道口。机车信号设于机车驾 驶室内，用来复示地面信号显示，以及逐步成为主体信号使用。
2 .按信号机构造分类，可分为色灯信号机和臂板信号机
色灯信号机是用灯光的颜色、数目及亮灯状态表示信号含义的 信号机。它具有昼夜显示一致、占用空间小等特点，但需可靠的交 流电源。色灯信号机按信号机构的构造又分为探照式、透镜式和组 合式，以及LED式。
透镜式色灯信号机是以凸透镜组为集光器的色灯信号机。透镜 组由无色的外透镜和有色的内透镜组成，显示的颜色取决于内透镜 的颜色。它的每个灯位固定一种颜色，多种颜色由多个灯位完成显 示，故又称多灯信号机。其主要优点是结构简单、维修容易，因而 使用很广泛。但其光系统存在一定的缺点，光通量不能充分利用， 在曲线线段上不能连续显示。
组合式色灯信号机是为克服透镜式信号机的缺点而研制的新型 信号机构。信号灯泡发出的光由反射镜会聚，经滤色片变成色光， 再由非球面镜聚成平行光束，偏散镜折射偏散，能保证信号显示在 曲线线段上的连续性。信号机构采用组合形式，一个灯位为一个独 立单元，配一种颜色，使用时根据需要进行组合，故称为组合式色 灯信号机。它是信号机比拟理想的更新换代产品。
LED色灯信号机用发光二极管取代的白炽灯泡和透镜组，采用 铝合金机构组合而成，其显示距离远，寿命长，平安可靠，是节 能、免维护的新型信号机。
臂板信号机是以臂板的形状、颜色、数目、位置表达信号含义 的信号机。我国铁路规定臂板呈水平位置为关闭，与水平位置向下 夹45。角为开放，夜间那么以臂板信号机上的灯光颜色与数目来显 示。臂板信号机须通过机械装置由人工开放，也有通过电动机开放 的，后者称为电动臂板信号机。臂板信号机存在较多缺点，难以自 动化，不能构成现代化信号系统，正在与所附属的臂板电锁器联锁 设备一起逐渐淘汰。
3 .按用途分类，可分为信号机和信号表示器两大类
信号机是表达固定信号显示所用的机具，用来防护站内进路， 防护区间，防护危险地点，具有严格的防护意义。信号机按防护用 途的不同又可分为进站、出站、进路、调车、驼峰、遮断、预告、 复示等信号机。另有设于铁路平交道口的道口信号机。
信号表示器是对行车人员传达行车或调车意图的，或对信号进 行某些补充说明所用的器具，没有防护意义。信号表示器按用途又 分为发车表示器、调车表示器、进路表示器、发车线路表示器、道 岔表示器、脱轨表示器等。
4 .按地位分类，可分为主体信号机和附属信号机
主体信号机是能独立地显示信号，指示列车或调车车列运行条 件的信号机，如进站、出站、进路、通过、驼峰、调车等信号机。 附属信号机是本身不能独立存在，只能附属于某种信号机的信号 机，如预告信号机附属于进站信号机、所间区间的通过信号机、遮 断信号机；复示信号机附属于进站、进路、出站、驼峰、调车等信 号机。
5 .按停车信号的显示意义分类，可分为绝对信号和非绝对信号（亦 称容许信号）
绝对信号是指当显示停止运行的信号时，列车、调车车列必须 无条件遵守的信号显示。所有站内信号机的禁止信号显示均为绝对 信号（但调车信号禁止信号对列车来说不作为停车信号）。非绝对信 号是指列车在列车信号机显示红灯、显示不明或灯光熄灭时允许列 车限速通过，并准备随时停车的信号。如自动闭塞区间的通过信号 机显示停车信号时，列车必须在信号机前停车，司机应使用列车无 线调度 通知运转车长，通知不到时（如货物列车取消守车后无运 转车长），鸣笛一长声，停车等候2 min ,该信号机仍未显示进行信 号时，即以遇到阻碍能随时停车的速度继续运行，最高速度不超过 20 km / h ,运行到次一通过信号机，按其显示的要求运行。
6 .按安装方式分类，可分为高柱信号机、矮型信号机、信号托架和信号桥
高柱信号机的信号机安装在信号机柱上，一般用于距离要求较 远的信号机。高柱信号机具有显示距离远、观察位置明确等优点。 因此，为保证平安，提高效率，进站、正线出站、接车进路、通 过、预告、驼峰等信号机必须采用高柱信号机。
矮型信号机设于位于建筑限界下部外侧的信号机基础上，一般 用于显示距离要求不远的信号机上。因高柱信号机的设置受建筑限 界的限制，另外应考虑信号机的设置不影响到发线有效长，站线出 站、发车进路信号机和一般情况下的调车信号机等采用矮型信号 机。
设于特殊地形和特殊条件下的信号机，其中包括进站信号机， 经铁路局批准，亦可采用矮型信号机，如设于桥隧的预告信号机、 通过信号机，双线双向自动闭塞区段的反方向进站信号机可采用矮 型信号机。
因受限界限制，不能安装信号机柱时，那么以信号托架和信号桥 代替。信号托架为托臂形结构建筑物，信号桥为桥形结构建筑物。
四、透镜式色灯信号机
色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。现 多采用透镜式色灯信号机，因其结构简单，平安方便，控制电路所 需电缆芯线少，所以得到广泛采用。组合式色灯信号机那么是为提高 在曲线上的显示距离而研制的新型信号机。
1 .透镜式色灯信号机
透镜式色灯信号机有高柱和矮型两种类型，高柱信号机的机构 安装在钢筋混凝土信号机柱上，矮型信号机的机构安装在信号机水 泥基础上。
高柱透镜式色灯信号机如图2-6所示。它由机柱、机构、托 架、梯子等局部组成。机柱用于安装机构和梯子。机构的每个灯位 配备有相应的透镜组和单独点亮的灯泡，给出信号显示。托架用来 将机构固定在机柱上，每一机构需上、下托架各一个。梯子用于给 信号维修人员攀登及作业。
矮型透镜式色灯信号机如图2-7所示。它用螺栓固定在信号机 基础上，没有托架，更不需要梯子。
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2-6高柱透镜式色灯信号机

2-6高柱透镜式色灯信号机
图2-7矮型透镜式色灯信号

高柱和矮型透镜式色灯信号机又各有单机构和双机构之分。单
机构只有一个机构，可构成二显示、三显示和单显示信号机。双机 构色灯信号机可构成四显示、五显示。各种信号机根据需要还可以 分别带引导信号机构、容许信号机构或进路表示器。
2 .透镜式色灯信号机的机构
透镜式色灯信号机的每个灯位由灯泡、灯座、透镜组、遮檐和 背板等组成，如图2-8所示。

图2-8透镜式色灯信号机机构
灯泡是色灯信号机的光源，采用直丝双丝铁路信号灯泡。
灯座用来安放灯泡，采用定焦盘式灯座，在调整好透镜组焦点 后固定灯座，更换灯泡时无需再调整。透镜组装在镜架框上，由两 块带棱的凸透镜组成，里面是有色带棱外凸透镜（可有红、黄、绿、 蓝、月白、无色六种颜色），外面是无色带棱内凸透镜。
背板是黑色的，构成较暗的背景，可衬托信号灯光的亮度，改 善喷望条件。只有高柱信号机才有背板。一般信号机采用圆形背 板。各种复示信号机、遮断信号机及其预告信号机、容许信号那么采 用方形背板，以示区别。
3 .透镜式色灯信号机构分类
透镜式色灯信号机构分为高柱、矮型两大类。高柱、矮型信号 机构按结构又分为二显示、三显示两种。二显示机构有两个灯室。 三显示机构有三个灯室。每个灯室内有一组透镜、一副灯座、一个 灯泡和遮檐。灯座间用隔板分开，以防止相互串光，保证信号显示 的正确。背板是一个机构共用的。各种信号机可根据信号显示的需 要选用机构，再按灯光配列对信号灯位颜色的规定安装各灯位的有 色内透镜。另有单显示的复示信号机构、灯列式进站复示信号机 构、遮断信号及其预告信号机构以及引导信号机构和容许信号机 构。
各种透镜式色灯信号机构及主要参数如下所列。
透镜式色灯信号机构的型号含义如下：
红绿（二色为二显示，三色为三显示）色灯
信号机构A矮型B表示

A矮型B表示
F复示、发车J进路
P棚下R容许
Y引导 Z遮断
U黄色 B白色
A蓝色

色灯信号机采用铁路直丝信号灯泡，配套定焦盘式灯座，以及
点灯和灯丝转换装置。
五、LED铁路色灯信号机构的优点
LED铁路色灯信号机构采用轻便、耐腐蚀的单灯铝合金机构，组 合灵活、安装简单。显示距离超过1 . 5 km且清晰可辨，使用寿命 可达10。H ,平安可靠。通过监测控制系统的电流，可监督信号显 示系统的工作状态，预警异常情况有助于准确判断故障点，便于及 时处理。LED铁路信号机构重量大大减少，便于施工安装，密封条 件好，使用寿命长。用LED取代传统的双丝信号灯泡和透镜组，从 而彻底消除灯泡断丝这一多发性的信号故障，可以做到免维护，结 束了普通信号机定期更换信号灯泡的维修方式，减少维修工作量， 节省维修费用。
用发光盘取代信号灯泡具有以下的显著优点：
1 .可靠性高
发光盘是用上百只发光二极管和数十条支路并联工作的，在使 用中即使个别发光二极管或支路发生故障也不会影响信号的正常显 示，提高了信号显示的可靠性。
2 .寿命长
发光二极管的寿命为信号灯泡的100倍，改用发光盘后可免除 经常更换灯泡的麻烦，且有利于实现免维修。
3 .节省能源
传统信号灯泡耗电为25W ,而发光盘的耗电量还不到信号灯泡 的 1/2。
4 .聚焦稳定
发光盘的聚焦状态在产品设计与生产中已经确定，现场不需调 整，给安装与使用带来方便，并能始终保持良好的聚焦状态。
5 .光度性好
发光盘除有轴向主光束外，还有多条副光束，有利于增强主光 束散角以及近光显示效果。
6 .无冲击电流
点灯时没有类似信号灯泡冷丝状态的冲击电流，有利于延长供 电装置的使用寿命，并减少对环境的电磁污染。
六、地面信号机的设置
1 .地面信号机的设置原那么
(1)设于列车运行方向右侧
城市轨道交通采用右侧行车制，其地面信号机设于列车运行方 向的右侧，在地下局部一般安装在隧道壁上。特殊情况(如因设备 限界、其他建筑物或线路条件等影响)可设于列车运行方向的左侧 或其他位置。
(2)信号机柱的选择
高柱信号机具有显示距离远，观察位置明确等优点，因此车辆 段的进段、出段信号机(以及停车场的进场、出场信号机)均采用 高柱信号机。
而其他信号机由于对显示距离要求不远，以及隧道内安装空间 有限，一般采用矮型信号机。
(3)信号机限界
信号机不得侵入设备限界。
设备限界是用以限制设备安装的控制线。
直线地段的设备限界是在直线地段车辆限界外扩大一定平安间 隙后形成的：车体肩部横向向外扩大100mm ,边梁下端横向向外 扩大30mm ,接触轨横向向外扩大185mm ,车体竖向加高 60mm ,受电弓竖向加高50mm ,车下悬挂物下降50mmo
曲线地段设备限界应在直线地段设备限界的基础上，按平面曲 线不同半径过超高或欠超高引起的横向和竖向偏移量，以及车辆、 轨道参数等因素计算确定。
2 .信号机的设置
城市轨道交通的信号机设置不同于铁路，规定在ATC控制区域 的线路上道岔区设防护信号机或道岔状态表示器，其他类型的信号 机可根据需要设置。
(1)正线上的信号机设置
正线上的道岔区设防护信号机或道岔状态表示器(国内尚未采 用)。防护信号机设于道岔岔前和岔后的适当地点，具有出站性质 以外的防护信号机应设引导信号。具有两个以上运行方向的信号机 可设进路表示器。车站一般不设进、出站信号机，在正向出站方向 的站台侧列车停车位置前方适当地点设置发车指示器。也可以根据
灯电路，前接点接通时点亮绿灯，后接点接通时点亮红灯。

图2-1电磁继电器的基本原理
二、继电器的作用
继电器具有继电特性，能以极小的电信号来控制执行电路中相 当大功率的对象，能控制数个对象和数个回路，能控制远距离的对 象。由于继电器的这种性能，给自动控制和远程控制创造了便利的 条件，所以，它广泛应用于国民经济各部门的生产过程控制和国防 系统的自动化和远动化之中，也广泛应用于铁路信号的各个方面。
故障一平安原那么是铁路信号设备必须遵循的原那么，当系统任何部 分发生故障时，应确保系统的输出处于平安状态。随着电子技术的 迅速开展，电子器件尤其是计算机以其速度快、体积小、容量大、 功能强等技术优势，在相当大程度上逐渐取代继电器，构成自动控 制和远程控制系统，使技术水准大大提高。但与电子器件相比，继 电器仍存在一定优势，尤其是具有故障一平安性能，因此不仅现 需要设进站、出站信号机以及进站信号机的预告信号机，或者只设 出站信号机。
（2）车辆段（停车场）的信号机设置
在车辆段（停车场）入口处设进段（进场）信号机，在车辆段 （停车场）出口处设出段（出场）信号机。
在同时能存放两列及以上列车的停车线中间进段方向设列车阻 挡信号机（可兼作调车信号机）。
车辆段（停车场）内其他地点根据需要设调车信号机。
3 .信号机命名
正线上的防护信号机、阻挡信号机冠以"X"、"S"、"F"、 "Z"等，其下缀编号方法：下行方向编为单号，上行方向编为双 号，从站外向站内顺序编号。
车辆段的进段信号机冠以"JD",下缀编号方法：下行方向编 为单号，上行方向编为双号，从段外向段内顺序编号。列车阻挡信 号机和调车信号机冠以"D",下缀编号方法：下行咽喉编为单 号，上行咽喉编为双号，从段内向段外顺序编号。
七、信号显示
1 .信号显示颜色的选择
城市轨道交通信号颜色的选择，应能到达显示明确、识别容 易、便于记忆和具有足够的显示距离等基本要求。经过理论分析和 长期实践，铁路信号的基本色为红、黄、绿三种，再辅以蓝色、月 白色，构成铁路信号的基本显示系统。
城市轨道交通信号的光源为白炽灯产生的白色光。白光是一种 复合光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光混合而成。 其中红光波长最多，紫光波长最短，一般来说，波长越长，穿透周 围介质（如空气、水汽等）的能力越强，显示距离越远。
同样强度的光，红光最诱目，因为人眼对红色识别最敏感，红 色比其他颜色的光都谱更能引人注意，对人会产生不平安感，所以 规定红色灯光为停车信号是最理想的。
黄色（实际上是橙黄色，简称黄色）玻璃透过光线的能力较 强，显示距离较远，又具有较高的分辨力，识别正确率接近 100%,故采用黄色灯光作为注意和减速信号。
绿色和红色的反差最大，容易分辨，而绿色灯光显示距离亦较 远，能满足信号显示的要求，故采用绿色灯光作为按规定速度运行 的信号。
调车信号机的关闭不能影响列车运行，所以它一般不采用红色 灯光，而选用蓝色灯光作为禁止调车信号较合适，因其具有较高的 诱目性和较大的识别率。调车信号机的允许信号采用月白色灯光， 主要目的是可与一般普通照明电源相区别。蓝色、白色灯光虽显示 距离较近，但因为调车速度较低，所以能满足调车作业的需要。
紫色灯光具有较高的区别性，作为道岔状态表示器表示道岔在 直向开通的灯光，基本上能满足需要。
2 .机构选用和灯光配列
色灯信号机的机构有单显示、二显示、三显示。单显示机构仅 用于阻挡信号机。二显示和三显示可以单独使用，也可以组合（以 及与单显示机构组合）构成各种信号显示。
（1）色灯信号机灯光配列和应用的规定
①当根据实际情况需减少灯位时，应空位停用方式处理。减少 灯位的处理方式可以维持信号机应有的外形，以防误认。如防护信 号机假设无直向运行方向时，仍采用三显示机构，将绿灯封闭；存车 线中间进段方向的列车阻挡信号机采用三显示机构，将绿灯封闭。
②以两个基本灯光组成一种显示时，应有一定的间隔距离，以 保证显示清晰，如防护信号机的红灯和黄灯同时点亮表示引导信 号，其间隔开一个绿灯灯位。
③双机构加引导信号是一种专门的信号机型式，需要时，进段 （场）信号机可采用此型式。
（2）各种信号机的灯光配列
①防护信号机。防护信号机采用三显示机构，自上而下灯位为 黄（或月白）、绿、红。假设设正线出站信号机，其灯光配列同防护 信号机。
②阻挡信号机。阻挡信号机采用单显示机构，为一个红灯。
③进段（场）信号机。进段信号机灯光配列可同防护信号机， 亦可采用双机构（两个二显示）带引导机构，自上而下灯位为黄、 绿、红、黄、月白。
④出段（场）信号机。出段（场）信号机采用三显示机构， 红、绿，带调车白灯。
⑤调车信号机。调车信号机采用二显示机构，自上而下灯位为 白、蓝(或红)
⑥通过信号机。假设采用自动闭塞，其通过信号机为三显示机 构，自上而下灯位为黄、绿、红。
3.信号显示制度
(1)信号显示基本要求
①信号机定位。将信号机经常保持的显示状态作为信号机的定 位。信号机定位确实定，一般是考虑保证行车平安，提高运输效率 及信号显示自动化等因素。
除采用自动闭塞时通过信号机显示绿灯为定位外，其他信号机 一律以显示禁止信号(红灯或蓝灯)为定位。
②信号机关闭时机。除调车信号机外，其他信号机，当列车第 一轮对越过该信号机后及时地自动关闭。调车信号机在调车车列全 部越过调车信号机后自动关闭。
③视作停车信号。信号机的灯光熄灭，显示不明或显示不正确 时，均视为停车信号。
④区分运行方向。有两个以上运行方向而信号显示不能区分运 行方向时，应在信号机上装进路表示器，由进路表示器指示开通的 运行方向。
(2)信号显示意义
《地铁设计规范》对信号显示未作统一规定。
一般，除预告信号机外，所有正线信号机的主体信号均为绿、 红两显示。绿灯表示进行，红灯表示停车。进站信号机带引导月白 灯。预告信号机为黄、绿、红三显示。
各地可对信号显示作出有关规定。广州、深圳等地铁，正线信 号机为黄、绿、红三显示。
①例如，上海地铁一号线信号机的显示为：
红色停车，ATP速度命令为零；
②绿色——运行前方道岔在直股（定位），按ATP速度命令运 行；
③月白色黄色——运行前方道岔在侧股（反位），按ATP速度 命令运行，一般限制速度为30 km/h ;工
④红色+月白色黄鱼一一引导信号，准许列车在该信号机处继 续运行，但需准备随时停车，仅对防护站台的信号机设引导信号。
站台还设有发车表示器，发车前5s闪白光，发车时间到亮白色 稳定光，列车出清后灭灯。
（3）信号显示距离
各种地面信号机及表示器的显示距离应符合以下规定：
①行车信号和道岔防护信号应不小于400 m ;
②调车信号和道岔状态表示器应不小于200 m ;
③引导和道岔状态表示器以外的各种表示器应不小于100 m0第三节转辙机
道岔的转换和锁闭设备，是直接关系行车平安的关键设备。由 转辙机转换和锁闭道岔，易于集中操纵，实现自动化。转辙机是重 要的信号基础设备，它对于保证行车平安，提高运输效率，改善行 车人员的劳动强度，起着非常重要的作用。
转辙机是道岔控制系统的执行机构，用于道岔的转换与锁闭， 它是道岔动作的动力局部，其通过杆件作直线运动，从而使道岔尖 轨进行位移来改变道岔的位置，并给出道岔状态的表示。
一、转辙机概述
1 .道岔的组成
道岔是列车从一个股道转向另一个股道的转辙设备，它是轨道线 路中最关键的特殊设备，也是信号系统的主要控制对象之一。所以 信号工作人员必须熟悉它的基本结构，作用和表示符号。
Q）道岔结构
如图2-9 ,它有两根可以移动的尖轨，尖轨的外侧是两根固定的 基本轨。

图2-9道岔的结构
(2)道岔的定位和反位
道岔有两根可以移动的尖轨，一根尖轨与基本轨密贴，另一根尖 轨与基本轨别离，必须同时改变两根尖轨的位置，使原来密贴的分 离，而原来别离的密贴，可见道岔有两个可以改变的位置。我们通 常把道岔经常所处的位置叫做定位，临时根据需要改变的另一个位 置叫做反位。为改变道岔的两个位置，在道岔尖轨处安装道岔转辙 设备，这就是转辙机。
尖轨与基本轨密贴的程度如何，对行车平安影响很大，比方列车 迎着尖轨运行时，如果尖轨与基本轨不密贴，其间隙超过一定限度 (大于4 mm),那么车辆的轮缘有可能撞着或从间隙中挤进尖轨尖 端，而造成颠覆或脱轨的严重行车事故。因此，对尖轨和基本轨的 密贴程度，有严格的标准，为了保证行车平安，当道岔尖轨与基本 轨不密贴时，不能锁闭道岔，也不允许开放信号。
(3)单动道岔和双动道岔
当按压一个道岔动作按钮，仅能使一组道岔转换，那么称该道岔为 单动道岔，如果能使两组道岔同时或顺序转换，那么称为双动道岔。 双动道岔有时也称为联动道岔。
转辙机是控制道岔尖轨动作的信号设备，它的基本任务是转换道 岔、锁闭道岔和反映道岔的位置和状态。转辙机除转辙机本身外， 还包括锁闭装置和各类杆件及安装装置，它们共同完成道岔尖轨的 转换和锁闭。图2-10为双机牵引转辙机示意图。
城市轨道交通大局部采用电动转辙机，近年来采用电液转辙机和 交流转辙机的线路也不少，另外，正线上，由于钢轨重量的增加，号道岔采用双转撤机牵弓I , 9号道岔仍采用单机牵引。
转辙机的传动机构，是将电动机的高速旋转变换成动作杆的低速直 线运动，再由动作杆带动道岔尖轨运动。传动机构的另一作用是带动尖轨的锁闭。
图2-10道岔及双机牵引转辙机示意图
转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁 闭装置和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。
2 .转辙机的作用
转辙机的作用有：其一，转换道岔的位置，根据需要转换至定位 或反位；其二，道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外 力转换道岔；其三，正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴 于基本轨后，给出相应的表示；其四，道岔被挤或因故处于"四 开"（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。
3 .对转辙机的基本要求
对转辙机的基本要求有：其一，作为转换装置，应具有足够大的 拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时， 应随时通过操纵使尖轨回复原位。其二，作为锁闭装置，当尖轨和 基本轨不密贴时，不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因车通过 道岔时的震动而错误解锁。其三，作为监督装置，应能正确地反映 道岔的状态。其四，道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔转换。
4 .转辙机的分类
(1)按传动方式分类
依据此分类标准，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机。
电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动。多数转辙机都是 电动转辙机，包括ZD6系列转辙机和S700K型电动转辙机。
电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力 传动。
(2)按供电电源种类分类
依据此分类标准，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。
直流转辙机采用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6系列电 动转辙机就是直流转辙机，由直流220 V供电。直流电动机的缺点 是，由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率较高。
交流转辙机采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动 机或单相异步电动机(现大多采用三相异步电动机)作为动力。S700K 型电动转辙机和zYJ7型电液转辙机为交流转辙机。交流转辙机采用 感应式交流电动机，不存在换向器和电刷，因此故障率低，而且单 芯电缆控制距离远。
(3)按锁闭道岔的方式分类
依据此分类标准，转辙机可分为内锁闭转辙槌口外锁闭转辙机。
内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接 锁闭的方式。ZD6系列等大多数转辙机均采用内锁闭方式。内锁闭 方式，锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。
外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外 锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固 定位置，是直接锁闭的方式。
S700K型和ZYJ7型转辙机采用外锁闭方式。外锁闭方式锁闭可 靠，列车对转辙机几乎无冲击。
(4)按是否可挤分类
依据此分类标准，转辙机分为可挤型转辙机和不可挤型转辙机。
可挤型转辙机内设挤岔保护(挤切或挤脱)装置，道岔被挤时，动 作杆解锁，保护了整机。不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道 岔被挤时，挤坏动作杆与整机连接结构，应整机更换。电动转辙机 和电液转辙机都有可挤型和不可挤型。此外，各种转辙机还有不同 转换力和动程的区别。
5 .转辙机的设置
城市轨道交通的正线上一般采用9号道岔，车辆段(停车场)一般 采用7号道岔，通常一组道岔由一台转辙机牵引。如果正线上采用 的是见Z号AT道岔，其为弹性可弯道岔，需要两点牵引，即一组 道岔需两台转辙机牵引。
在，而且在未来一定时期内，继电器在铁路信号领域仍将起着重要 作用例如在计算机联锁设备中，尽管以计算机为核心，但还采用继 电器电路作为系统主机与信机、轨道电路、转辙机的接口电路。
三、信号设备对继电器的技术要求
信号继电器作为信号系统中的主要（或重要）器件，它在运用中的 平安、可靠就是保证各种信号设备正常使用的必要条件。为此，信 号设备对继电器提出了极其严格的要求，具体如下：其一，动作必 须可靠、准确；其二，使用寿命长；其三，有足够的闭合和断开电 路的能力；其四，有稳定的电气特性和时间特性；其五，在周围介 质温度和湿度变化很大的情况下，均能保持很高的电气绝缘强度。
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■信号继电器分类

继电器类型繁多，信号继电器种类也不少，可按不同方式分类 如下。
L按动作原理分类，可分为电磁继电器和感应继电器
电磁继电器是通过继电器线圈中的电流在磁路的气隙（铁心与衔 铁之间）中产生电磁力。吸引衔铁，带动接点动作的。此类继电器数 量最多。
感应继电器是利用电流通过线圈产生的交变磁场与另一交变磁 场在翼板中所感应的电流相互作用产生电磁力，使翼板转动而动作 的。
2 .按动作电流分类，可分为直流继电器和交流继电器
ZD6系列电动转辙机是我国铁路使用最广泛的电动转辙机，它用于非提速区段以及提速区段的侧线上。
ZD6-A型是ZD6系列转辙机的基本型，其他型号ZD6型转辙 机都是以ZD6-A型为基础改进、完善而开展起来的。故本节以 ZD6-A型转辙机为重点进行介绍。
二、ZD6系列电动转辙机
ZD6系列电动转辙机是我国铁路也是城市轨道交通使用最广泛 的电动转辙机，包括等派生型号。ZD6型电动转辙机采用 内锁闭方式。
ZD6-A型是ZD6系列转辙机的基本型，系列内其他型号的 ZD6转辙机都是以ZD6-A型为基础改进、完善而开展起来的。故 以ZD6 — A型转辙机为重点进行介绍。
1 .ZD6-A型电动转辙机结构
ZD6-A型电动转辙机主要由电动机、减速器、摩擦联结器、主 轴、动作杆、表示杆、移位接触器、外壳等组成，如图2-11所 小。

图2-11 ZD6-A型电动转辙机结构
2 .主要部件及作用
电动机为电动转辙机提供动力，采用直流串激电动机。
减速器用来降低转速以获得足够的转矩，并完成传动。由第一 级齿轮和第二级行星传动式减速器组成。两级问以输入轴联系，减 速器由输出轴和主轴联系。
用弹簧和摩擦制动板，组成输出轴与主轴之间的摩擦连接，防 止尖轨受阻时损坏机件。
主轴由输出轴通过启动片带动旋转，主轴上安装锁闭齿轮。
锁闭齿轮和齿条块相互动作，将转动变为平动，通过动作杆带 动道岔尖轨运动，并完成锁闭作用。
动作杆和齿条块用挤切销相连，正常动作时，齿条块带动动作 杆。挤岔时，挤切销折断，动作杆和齿条块别离，防止机件损坏。
表示杆由前、后表示杆及两个检查块组成。表示杆随尖轨移 动，只有当尖轨密贴且锁闭后，自动开闭器的检查柱才能落入表示 杆缺口，接通道岔表示电路。挤岔时，表示杆被推动，顶起检查 柱，从而断开道岔表示电路。
自动开闭器由静接点、动接点、速动片、速动爪、检查柱组 成，用来表示道岔尖轨所在位置。
移位接触器用来监督挤切销的受损状态，道岔被挤或挤切销折 断时，断开道岔表示电路。
平安接点（遮断接点）用来保证维修平安。正常使用时，遮断接点 接通，才能接通道岔动作电路。检修时，断开遮断接点，以防止检 修过程中转辙机转动影响维修人员作业。
壳体用来固定转辙机各部件，防护内部机件免受机械损伤和雨 水、尘土侵人，提供整机安装条件。它由底壳和机盖组成。底壳是 壳体的基础，也是整机安装的基础。底壳上设有特定形状的窗孔， 便于整机组装和分解。机盖内侧周边有盘根槽，内镶有密封用盘根 （胶垫）。
三、S700K型电动转辙机
S700K型电动转辙机是由于我国铁路提速需要，从德国西门子 公司引进设备和技术，经消化吸收和改进后，迅速在主要干线推广 运用的转辙机。经数年的实践说明，该型转辙机结构先进，工艺精 良，不但解决了长期困扰信号维修人员的电机断线、故障电流变 化、接点接触不良、移位接触器跳起和挤切销折断等惯性故障，而 且可以做到"少维护，无维修"，符合中国铁路运营的特点和开展 方向，也适用于城市轨道交通。
城市轨道交通运行速度不高，可采用普通的直流转辙机，但采 用三相交流电动转辙机优点十清楚显。由于采用三相交流电动机， 线路上的电能损失大大减少；又由于采用摩擦力非常小的滚珠丝杠 传动装置，因此机械效率高。这样，在同样的控制电流下，可增大 控制距离，或减小电缆芯线的截面。采用三相电动转辙机后，由于 没有直流电动机的整流子，维修工作量大为减少。
S700K型电动转辙机的产品代号来自德文HSimens-700- Kugelgewinden，其含义为"西门子一具有6860 N(700kgf)保持 力一带有滚珠丝杠”的电动转辙机。
1.S700K型电动转辙机结构
S700K型电动转辙机主要由外壳、动力传动机构、检测和锁闭 机构、平安装置、配线接口五大局部组成。
⑴外壳
外壳主要由铸铁底壳、机盖、动作杆套筒、导向套筒、导向法 兰等组成。
(2)动力传动机构
动力传动机构主要由三相交流电动机、齿轮组、摩擦联结器、 滚珠丝杠、保持联接器、动作杆等组成。
三相交流电动机为转辙机提供动力。
齿轮组将电机的旋转驱动力传递到摩擦联接器上，并将电动机 的高速转速降速，以增大旋转驱动力，适应道岔转换的需要。
摩擦联接器将齿轮组变速后的旋转力传递给滚珠丝杠，当作用 于滚珠丝杠上的转换阻力大于摩擦结合力时，主被摩擦片之间相对 打滑空转，保护了电动机。对于交流转辙机来说，其动作电流不能 直观地反映转辙机的拉力，现场维修人员不能像对直流转辙机那 样，通过测试动作电流来对摩擦力进行监测，必须由专业人员用专 业器材才能进行这一调整。转辙机在出厂时已对摩擦力进行标准化 测试调整，所以现场维修人员不得随意调整摩擦力。
滚珠丝杠相当于一个直径32 mm的螺栓和螺母，当滚珠丝杠正 向或反向旋转一周时，螺母前进或后退一个螺距。它一方面将电动 机的旋转运动变成丝杠的直线运行；另一方面起到减速作用。
保持连接器是转辙机的挤脱装置，利用弹簧的压力通过槽口式 结构将滚珠丝杠与动作杆连接在一起。当道岔的挤岔力超过弹簧压 力时，动作杆滑脱，起到整机不被损坏的保护作用。
(3)检测和锁闭机构
检测和锁闭机构主要由检测杆、叉形接头、速动开关组、锁闭 块和锁舌、指示标等局部组成。
检测杆随尖轨或心轨转换而移动，用来监督道岔在终端位置时 的状态。
道岔在终端位置，当检测杆指示缺口与指示标对中时，锁闭铁 及锁舌应能正常弹出。锁闭块的正常弹出使速动开关的有关启动接 点闭合及表示接点断开。锁舌的正常弹出用于阻挡转辙机的保持联 接器的移动，实现转辙机的内部锁闭。
速动开关实际上是采用了沙尔特堡接点组的自动开闭器。它随 着尖轨或心轨的解锁、转换、锁闭过程中锁闭块的动作自动开闭， 以自动开闭电动机动作电路和道岔表示电路。
(4)平安装置
平安装置主要由开关锁、遮断开关、连杆、摇把孔挡板等组 成。
开关锁是操纵遮断开关闭合和断开的机构。用来在检修人员打 开电动转辙机机盖进行检修作业或车务人员插入摇把转换道岔时， 可靠断开电动机动作电路，防止电动机误动，保证人身平安。
遮断开关接通时，摇把挡板能有效阻挡摇把插入摇把齿轮，防 止用钥匙翻开电动转辙机机盖。断开遮断开关时，摇把能顺利插入 摇把齿轮或用钥匙翻开电动转辙机机盖，此时电动机的动作电源将 被可靠地切断，不经人工操纵和确认，不能恢复接通。
(5)配线接口
配线接口主要由电缆密封装置、接插件插座组成。
2.外锁闭装置
S700K型电动转辙机配套外锁闭装置。当道岔由转辙机带动转 换至某个特定位置后，通过外锁闭装置，直接把尖轨与基本轨密贴 夹紧并固定，即道岔的锁闭主要不是依靠转辙机内部的锁闭装置， 而是依靠转辙机外部的锁闭装置实现的。外锁闭装置受力合理，基 本上防止了轮对对尖轨产生的侧向冲击，克服了内锁闭道岔的缺 陷。
外锁闭装置先后出现了燕尾式和钩式两种。
燕尾式外锁式装置在结构受力和安装调整方面不适合我国铁路 道岔的实际情况，对道岔尖轨病害的适应能力差，卡阻现象时有发 生，故障率较高，产品工艺性差，质量不易控制，于是又研制成钩 式外锁闭装置。
钩式外锁闭装置的锁闭方式为垂直锁闭。锁闭力通过锁闭铁、 锁闭框直接传给基本轨。锁闭铁和锁闭框基本不承受弯矩，锁闭更 加可靠。同时各配件全部是锻造调质处理，具有良好的综合机械性 能，防止了原尖轨局部燕尾式外锁闭装置的锁闭铁因承受弯矩和铸 造缺陷而出现的断裂现象。钩式外锁闭装置受力结构合理，能有效 适应道岔尖轨的不良状态，锁闭可靠，安装调整方便。
钩式外锁闭装置也分分动尖轨用和可动心轨用两种，城市轨道 交通中只用到分动尖轨用钩式外锁闭装置。分动尖轨用钩式外锁闭 装置由锁闭杆、锁钩、锁闭框、尖轨连接铁、锁轴、锁闭铁组成。
锁闭杆的作用是通过安装装置与转辙机动作杆相连，利用其凸 台和锁钩缺口带动尖轨。第一牵引点锁闭杆与第二牵引点锁闭杆凸 台尺寸不同，不能通用。锁钩头部与销轴连接，下部缺口与锁闭杆 凸台作用，通过连接铁带动尖轨运动，尾部内斜面与锁闭铁作用锁 闭密贴尖轨和基本轨。第一点牵引点锁钩与第二牵引点锁钩也不能 通用。
锁闭框固定锁闭铁，支承锁闭杆。锁闭铁与锁钩作用锁闭尖轨和基本轨，导向槽在锁闭杆两侧槽内起导向作用。锁闭框用螺栓与 基本轨连接，锁闭铁插入锁闭框方孔内，并用固定螺栓紧固。尖轨 连接铁用螺栓与尖轨连接，由锁轴将其与锁钩连接。锁钩底部缺口 对准锁闭杆的凸块，并与锁闭杆共同穿入锁闭框。
3.S700K型电动转辙机的安装装置
S700K型电动转辙机尖轨的安装装置包括托板、弯头动作杆、 尖端铁、长表示杆、短表示杆等。
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、ZYJ7型电液转辙机

电动液压转辙机（以下简称电液转辙机）是采用电动机驱动、液压 传动方式来转换道岔的一种转辙装置。液压式转辙机取消了齿轮传 动和减速器，简化了机械结构，将机械磨损减至最低程度，减少了 维修工作量，且适用于提速道岔。但液压传动对液压介质要求较 高，对元件要求也高，传动效率较低。
目前，在