高压脉冲轨道电路.ppt

高压脉冲轨道电路 国际铁路联盟UIC技术研究所ORE 现ERRIA174委员会 推荐的确保车轮在轨间分路的轨间电压 1 1V 峰值 钢轨表面通常干净的区段 6V 峰值 轻轨车辆行走 闲散的线路区段 10V 峰值 钢轨表面有一层硅氧化层污染的区段 50V 峰值 钢轨表面氧化生锈严重 陈旧的区段 根据国际铁路联盟推荐的确保车轮在轨间分路的轨间电压 钢轨表面生锈氧化严重 陈旧的区段轨间峰值电压应大于50V 鉴于此 我们对高压脉冲轨道电路进行研究 由于现场大部分车站轨道电路的供电为25Hz电源 我们分别研制出了25Hz和50Hz供电的高压脉冲轨道电路 并对原50Hz供电的高压不对称轨道电路进行了重大改进 提高了该轨道电路的抗干扰能力和可靠性 如图所示 高压脉冲轨道电路送电端主要由GM F型高压脉冲发码器 变压器 GM BG 80轨道变压器或BE1 M BE2 M型扼流变压器 构成 供电电源为25Hz 或50Hz 220伏 高压脉冲轨道电路受电端主要由变压器 GM BG 80轨道变压器或BE1 M BE2 M型扼流变压器 GM QY型译码接收器 JCRC型二元差动闭磁路继电器延时继电器等构成 从上图可以看出 高压脉冲轨道电路的基本电路是由送端轨道电源经发码器变换生成不对称脉冲信号 波形如图 经变压器降压 钢轨传输到受端 再经变压器升压后送译码器 译码器将轨面传来的不对称信号转换为两个 头 尾 直流信号供差动继电器工作 正常情况下 调整状态译码器的输出头 尾电压大于差动继电器工作电压 头DC27伏 尾DC19伏 一般头 尾电压工作在DC50伏左右 分路状态时译码器的输出头 尾电压小于差动继电器释放电压 头DC13 5伏 尾DC9 5伏 高压不对称波形的FFT频谱分析 返回 器材简介1 GM F 25 50 高压脉冲发码器1 1用途 GM F 25 50 型高压脉冲发码器是与高压脉冲译码器 BE1 2 M型扼流变压器或GM BG 80型轨道变压器配套使用的 适用于高压脉冲轨道电路 通过芯片的控制 输出高压脉冲 产生高压脉冲信号源 提高了轨面瞬间击穿电压 解决了由于轨面严重生锈带来的分路不良问题 改善了轨道电路分路灵敏度 1 2型号及含义 高压脉冲发码器原理图 稳压变压器或电源变压器WBQ的二次输出二路电源 第一路是高压输出500伏交流稳压电源 经限流变压器XLB的一次线圈 整流桥堆Z1 输出全被整流电源 再经二极管Z3和限流变压器的二次线圈 电阻R2和发光二极管D串电阻R5并联后对储能电容器C7进行充电 这个充电电路还要通过负载扼流变压器的二次线圈 限流电阻R9 回整流桥堆Z1构成储能电容器的充电电路 第二路低压输出14伏 供给以555集成为核心的驰张振荡器为电源 当驰张振荡器有脉冲输出时 可控硅3CT被触发导通 此时电容器C7将对负载进行迅速放电 其电路接通公式为C7 Z4 3CT R9 BE C7 电容器的放电过程 便在扼流变压器BE的二次线圈上形成一个高脉冲 当电容器放电终了 由于扼流变压器和轨道电路中电感的磁电感应 在负载上便形成尾巴脉冲 2 GM Y型高压脉冲译码器2 1用途 应用于现场25Hz或50Hz供电的高压脉冲轨道电路区段的接收端 用来接收高压脉冲 并供于二元差动继电器工作电源 2 2型号及含义 高压脉冲译码器 是采用积分式高压脉冲波形鉴别器 它在轨道电路接收端与扼流变压器和轨道继电器相连接 它的功能是专门接收轨道上送来的高压脉冲才能正常工作 高压脉冲译码器由两个电路组成 一个电路是专门接收扼流变压器次级线圈输出的不对称脉冲的脉冲头 另一个电路是 则相反接收扼流变压器次级线圈输出的不对称脉冲的脉冲尾 译码器本身不设局部电源 它只接收钢轨上送来的高压脉冲才能工作 高压脉冲译码器 由中继变压器ZB 二极管 和电容器 组成 译码器由扼流变压器或轨道变压器提供能源 中继变压器ZB II 二极管和电容器 组成半波整流电路 专门接收轨道上送来的不对称脉冲的波头 进行整流滤波 中继变压器ZB III 电容器C3 二极管和电容器 组成有一个半波整流电路 专门接收轨道上送来的不对称脉冲的波尾 进行整流滤波 两个半波整流电路 经电容器 滤波后 向轨道继电器供电 3 JCRC 24 7K 7 5K型二元差动继电器3 1二元差动继电器和译码器 扼流变压器构成电气化区段轨道电路的接收端 专门接收钢轨上固定极型的高压脉冲而工作 它不需要局部电源 当钢轨上的脉冲极性不符或高压脉冲的波头 波尾的幅值比例畸变或在钢轨上有工频电流干扰时 二元差动继电器停止工作 3 2工作值 头部线圈电压不大于27伏尾部线圈电压不大于19伏释放值 头部线圈电压不小于13 5伏尾部线圈电压不小于9 5伏返还系数0 5 差动值 头部线圈电压30伏 40伏尾部线圈电压不大于78伏 110伏差动比2 1至3 1继电器衔铁可靠释放 头部线圈单圈动作电压值大于300伏高压脉冲二元差动继电器动态工作值比静态工作值低 动态返还系数比静态返还系数高 我们在室内用直流电源测试二元差动继电器的工作值 落下值和返还系数称为静态 在现场应用的环境或利用高压脉冲发码器工作时用直流表测试二元差动继电器的以上参数称为动态 动态的工作值比静态的工作值要小 落下值要高 返还系数也高 动态的工作值比静态的要低10 左右 例如静态的工作值头 尾为30V 23V动态约为27 21V 静态的落下值头 尾为15 11 5V 动态约为17 12 5V 静态返回系数0 5 而动态返还系数可达0 7 4 BE1 M系列扼流变压器4 1用途 BE1 2 M型扼流变压器适用于高压脉冲轨道电路 4 2型号含义 4 3BE1 M系列扼流变压器原理 扼流变压器两边半个线圈中的电流方向总是相反的 因此只要两根钢轨中的牵引电流大小相等 则牵引电流在扼流变压器铁芯中所产生的磁通也是大小相等方向相反 两者相互抵消 因此牵引电流对扼流变压器次级线圈不会产生干扰感应电压 对于信号电流 它是利用两根钢轨作为传输环路 它在两边半个线圈中流通的方向是相同的 见图4 10虚线部分 故在次级线圈中有信号电流的感应电压 这样就达到了既可传输信号电流 又可满足牵引电流通过钢轨绝缘返回牵引变电所 并对信号电流不产生干扰的目的 4 4BE1 M系列扼流变压器匝比 注意 高压脉冲叠加UM71 ZPW 2000时 四线制 移频信号连接4 5端子 高压脉冲信号根据现场情况参考调整表进行变比选择 5 GM BG 80型高压脉冲轨道变压器此变压器用于非电化区段的高压脉冲轨道电路 端子如下图所示 7 GM HPG ZD型高压脉冲隔离匹配盒7 1用途 GM HPG ZD型高压脉冲隔离匹配盒用于高压脉冲轨道电路叠加ZPW2000电码化区段 其作用是通过ZPW2000信号 隔离高压脉冲信号而保护ZPW2000发送设备 7 2型号含义 7 3使用 注意 使用时将两个调整端子T接向该高压脉冲隔离匹配盒所在一侧移频发送设备产生的载频频率相对应的端子 例如 若该侧移频发送频率为1700Hz时 则将两个调整端子T均接向隔离匹配盒的1700端子 7 4内部原理图 8 GM QY型高压脉冲抑制器8 1用途 GM QY型高压脉冲抑制器适用于高压脉冲轨道电路叠加ZPW2000电码化 在高压脉冲轨道电路受端起到隔离电码化的作用 8 2型号含义 9 GM BMT高压脉冲调整变压器9 1用途 GM BMT型高压脉冲电码化调整变压器用于高压脉冲轨道电路叠加国产移频区段 其作用是对送到轨道上的电码化电压进行调整 以满足机车信号入口电流的要求 9 2型号含义 10 GM HG型高压脉冲隔离盒10 1用途 GM HG型高压脉冲隔离盒用于高压脉冲轨道电路叠加国产移频电码化区段 其作用是通过移频信号 隔离高压脉冲信号而保护移频发送设备 10 2型号含义 施工调整 1 现场调研轨道电源容量高压脉冲轨道电路的平均功耗为60W 区段 施工前应根据改造区段的数量初步估算轨道电源容量是否满足改造后的要求 若不满足 则需要考虑增加电源屏容量 2 器材测试使用前应先将器材按照标准要求进行检测 避免因运输等问题影响开通使用 3 根据施工图纸 现场情况及调整表选择扼流变压器或轨道变压器 并确定变比及连接端子 四线制电码化区段 扼流变压器或轨道变压器应选择3 1变比 调谐器一般固定使用6 5 1变比 然后进行室外及室内设备的接线及调整 并进行仔细检查 确保接线正确 4 连接译码器的输入端子长区段译码器输入使用1 3端子 短区段使用1 2端子 5 若通电后发现尾部电压高出头部电压很多 则考虑可能是极性相反 只需将轨道变压器或扼流变压器端子所接线对调即可 6 根据高压脉冲轨道电路调整表及现场轨面情况进行调整 若电压偏高 应加大GM F 25的限流电阻或减小发码器发送电压 或者改变发送端 接收端变压器变比 若电压偏低 应减少GM F 25的限流电阻 但限流电阻与发送端电缆环阻之和不得小于10欧 或增大发码器发送电压或者改变发送端 接收端变压器变比若头尾电压比例失调 应调整GM Y译码器的43端子与11 12 31 33 32端子的连接 以满足要求 在最不利的情况下 继电器电压要满足工作值的1 1倍即V头30V V尾21V 7 若为叠加电码化区段 还应测试电码化入口电流是否达到要求 8 进行极性交叉测试 确保极性交叉的正确 9 轨道电路调整完毕后要进行分路试验 用0 15欧短路线在区段上任一点进行分路 继电器应可靠落下 其残压 头部应不大于13 5V 尾部不大于9 5V 日常维护和定期维护1 日常维护的主要目的是积累经验和及早发现故障 它所包含的检查内容为 全面检查轨道电路接续线 连接线 钢轨绝缘 各有关分支的跳线连结等是否良好 检查高压脉冲发码器工作指示灯的状态 工作时工作指示灯应以固定频率闪烁 180 5 次 分钟或360 5 次 分钟 检查轨道继电器头 尾线圈电压摆动范围 一般在45 55V左右为最佳 注意轨道电路传输的脉冲频率是否有规律 且频率一致 当在干燥天气时 做0 15 无感电阻分路试验确认继电器失磁 记录各部位测量数据 发送器的电源电压 脉冲间隔周期 发送端和接收端轨道峰值电压 轨道继电器头 尾线圈电压 高压脉冲抑制器的电压 测量时候的天气 将当天测试记录和前一天的测试记录进行比较 若出现有不正常的变化 检修人员应寻找引起变化的原因 重点是应检查轨道电路部分 如有必要 应向主管报告 2 定期维护轨道电路检修周期为6个月 建议检修时间气候为干燥天气和潮湿天气轮换进行 对新安装的设备在尚未摸清规律之前 检修周期缩短 轨道电路故障处理轨道电路故障 很难预测能引起故障的全部原因 一般按下列所述进行分析 轨道电压或者脉冲间隔异常 应检查轨道电路的发送端设备 并查看钢轨绝缘节 轨道峰值电压和脉冲间隔正常 发送准确 应检查接受端设备 为寻找轨道上的短路或者钢轨上折断应等距测量轨道间的峰值电压 以便于判别规章地点 由发送端异常显示出的故障 a 如果脉冲间隔异常 每分钟小于171次 分和大于189次 分 或脉冲间隔不稳定 不规则 则应该认为脉冲间隔为异常 须更换发送器 b 如果轨道电压出现异常 则应检查电源电压 是否稳定在规定范围 然后检查其空载运用电压值 并与安装试验值进行对比 如果室内各种电压正常 则故障在轨道电路方面 绝缘节 短路 或在接受端等 一般轨道电路测得的数值低于或者高于轨道电路日常数值最小值的20 则应该视为异常 5 确定接受端的故障接受设备的某些故障可以引起轨道电路改变 但它不会使脉冲间隔受到任何影响 根据下述情况 可以判定接收端的 轨道 电压正常或者不正常 a 正常的轨道电压测量继电器线圈的电压 电流 如果继电器线圈上的U I不等于此线圈的电阻值 则继电器必须更换 检查故障 不是由于电缆或继电器系统引起的故障 则继电器端子电压中有一个小于其通常记录之数值 就应更换接收器 6 不正常的电压按顺序断开a 断开接收端的接收口 b 断开扼流变压器二次 c 断开扼流变压器一次 每次操作后 测量 轨道 电压 将其断开后能使 轨道 电压恢复到正常的元件 即为故障元件 7 在轨道上确定的故障a 短路从发送开始 使用脉冲峰值表 在钢轨上进行分段测试 当脉冲峰值表指示为零时即为短路点 b 断轨在钢轨上用脉冲峰值表分段测电压 即可发现故障的部位 c 绝缘节用脉冲峰值表检查 如果绝缘节两端的电压Ux小于轨道电路最大峰值电压的1 4 则绝缘节必须更换 d 间歇故障确定这类故障比较困难 除了上述的各种检查之外 应该找出这类间歇故障的某些局部条件之间的关系 诸如电源电压的重大变化 循环出现的特点和位置 空气条件等 特别要考虑牵引电流的影响 使用脉冲峰值电压表 测轨道脉冲的峰值电压 试电压轨道上的临时性交流电压 轨道继电器线圈电压 头 尾伏 当轨道上出现交流电压接近5伏和继电器尾部线圈电压增大时 则可能是牵引电流引起的不平衡 此时应设法寻找其不平衡的根源 现场经验1 发码器测试时需将 4 7封连 1 4连 6 7连 测试 6 8波头电压应为100多伏 波尾因未形成电磁感应故无电压 发码器 4 7未封连或未接在电路上时输出虚电压 时有时无 表示灯亮度和频率不对 2 发码器无输出时 先检查输入 输出及调整端子位置是否正确 再检查电子板是否压紧 3 译码器尾部电压调高后 头部电压有所降低 4 高压脉冲调整变压器GM BMT输出电压最好调到150V之下 电压高时高频损耗大 GM BMT发热 GM BG 80输出 一般调至33 4V的档位 高压脉冲隔离盒GM HG一般使用 2 2 5 高压脉冲隔离盒GM HG在无电码化时应接 2 n或 2 n 若接成 1 2 则不能正常工作 受端电压可能会时有时无 6 综合防雷柜 轨道防雷 XB箱内防雷未去除时 受端电压调不起来7 高压脉冲400V用指针表交流档测为12V左右摆动 8 检查GJF缓吸 9 分路试验使用0 15欧分路线 10 残压头部低于13 5V或尾部低于9 5V 即可保证分路成功 11 牵引线