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25Hz相敏轨道电路原理及应用重庆电务段职教科 1 截止到2007年底 中国铁路总营业里程已达到7 8万公里 全国铁路总延展里程达到15 7万公里 复线达到2 71万公里 电气化达到2 55万公里 电化率32 7 并且还将修建更多铁路 目前在电气化铁路上有90 的车站采用25Hz相敏轨道电路 因此该制式成为电气化铁路站内轨道电路的首选 2 1997年经铁道部鉴定 决定用 97型25Hz相敏轨道电路 替代原 25Hz相敏轨道电路 在全路推广使用 97型25Hz相敏轨道电路具有工作稳定可靠 维修简单和故障率低的优点 具有很高的抗干扰能力 并延长了轨道电路的极限长度 可达1500m 深受现场欢迎 3 25HZ轨道电路实物图片 4 扼流变压器箱 回流板 扼流线 5 轨道线圈端子 扼流变压器 信号线圈线 6 信号线圈端子 与轨道箱连接电缆 信号线圈接线盒 7 轨道箱 端子板 调整电阻 轨道变压器 断路器 8 第一节25Hz轨道电路概述 9 25HZ轨道电路原理图 10 25Hz轨道电路设备的基本组成 送电端设备构成 送端扼流变压器BE 25 轨道变压器BG 25 调整电阻R0 断路器RD1 断路器RD2 受电端设备构成 受端扼流变压器BE 25 轨道变压器BG 25 调整电阻R0 断路器RD1 防雷补偿器FB 防护盒HF 25HZ轨道继电器GJ JRJC1 70 240 11 另外25HZ轨道电路的轨道电源和局部电源分别由独立的轨道分频器和局部分频器给轨道继电器的轨道线圈和局部线圈供电 12 25HZ轨道电路的特点 相敏25Hz轨道电路由于采用了二元二位继电器 其具有可靠的相位选择性和频率选择性 因而对轨端绝缘破损和外界牵引电流或其他频率电流的干扰能可靠的进行防护 25Hz轨道电路采用25Hz频率后 与其它工频连续式轨道电路比较 在相同条件下 受道渣电阻变化影响小 13 25Hz电源是运用分频的原理构成的 由于50Hz工频稳定 所以它也有频率稳定的特性 其频率衡定在50Hz的一半 由于25Hz分频器的固定特性 当两个分频器的输入端反向连接时 则其输出电压相差90 易于做成局部电源电压恒定超前轨道电源电压90 因而可以采用其调相方式 14 25Hz轨道电路工作原理 25Hz轨道电路的信号电源是由铁磁分频器供给25Hz交流电 以区分50Hz牵引电流 接受器采用二元二位轨道继电器 该继电器的轨道线圈由送电端25Hz轨道电源经轨道传输后供电 局部线圈则由25Hz局部分频器电源供电 轨道继电器工作时 从轨道电路取得较少的功率 而大部分功率是通过局部线圈获得 因而轨道电路的控制距离可以延长 且只有轨道继电器上的轨道线圈电压Ug和局部线圈电压Uj之间的相位角接近或等于90 时 转矩最大 使翼板绕轴旋转 带动接点动作 否则 翼板不旋转 不能带动接点动作 所以 25Hz轨道电路既有对频率的选择 15 性又有相位的选择性 当轨道线圈和局部线圈电源电压满足规定的相位要求时 GJ吸起 轨道电路处于调整状态 即表示轨道电路空闲 当列车占用时 轨道电路被分路 GJ落下 若频率 相位不对时 GJ也落下 因而 其抗干扰性能较强 广泛应用于交流电力牵引区段 16 交流二元二位继电器 25Hz相敏轨道电路的接收器采用交流二元二位继电器 属于交流感应式继电器 是根据电磁所建立的交变磁场与金属转子中感应电流之间相互作用的原理而动作的 17 二元二位继电器的组成 JRJC 70 240型二元二位继电器由带轴翼板 局部线圈 轨道线圈和接点组四大部分组成 安装在铸铝合金支架内 活动部分来用滚珠轴承双重防护 可靠性更高 便翼板转动灵活 耐久 18 二元二位继电器动作原理 当通以规定频率的电流 且局部线圈电压超前轨道线圈电压的角度在0 180 时 翼板抬起 使继电器的前接点闭合 当相位角为理想角时 处于最佳吸起状态 当局部线圈或轨道线圈断电时 依靠翼板和附件的重量使接点处于落下状态 19 由其动作原理可知 该继电器具有可靠的频率选择性和相位选择性 因而对轨道绝缘破损和外界牵引电流或其他频率的电流干扰能可靠地进行防护 满足了轨道电路抗电气化干扰的要求 20 二元二位继电器型号 21 二元二位继电器实物图 二元二位继电器 接点组 支架 翼板 22 二元二继电器底座端子图 轨道线圈端子 局部线圈端子 接点端子 23 防护盒 HF 25型防护盒用于97型25Hz相敏轨道电路 是由电感线圈和电容组成的L C串联谐振电路 谐振频率为50Hz 对50Hz呈串联诣振相当于15 电阻 对于干扰电流起着减小轨道线圈上的干扰电压作用 对25Hz信号电流相当于16uf电容 防护盒的阻抗 Z 400 10 90o 20 对其进行补偿 起着减小轨道电路传输衰耗和相移的作用 与相敏轨道继电器并联使用时 使轨道电路负载基本呈纯阻性 24 HF4型防护盒实物图 HF4型防护盒 FB 1防雷补偿器 25 HF4型防护盒底座图 相位角调整端子 防护盒接线端子 26 HF 25型防护盒主要作用 减少JRJC型轨道继电器上50HZ牵引电流的干扰电压 钢轨中50Hz牵引电流对二元二位继电器轨道线圈上产生的干扰电压可达120V 虽不产生固定转矩 但使翼板产生颤动 对二元二位轨道继电器工作不利 对25Hz频率信号进行补偿 减少25Hz信号在传输中的衰耗和相移 27 防护盒的使用 HF 25型防护盒由螺栓固定在组合上 其1 3号端子分别连接至JRJC2 70 240型二元二位轨道继电器的轨道线圈两端 28 扼流变压器 扼流变压器的接线如图所示 牵引线圈分为上 下两部分 当牵引电流分别由1和2流入 由中点流出时 因为上 下线圈匝数相同 而两线圈电流方向相反 所产生磁通大小相等 方向相反则信号线圈中不产生50Hz感应电流 29 扼流变压器的型号 BE1 400 25 BE1 600 25 BE1 800 25采用400HZ铁芯 主要用于轨道电路实施移频电码化的区段 BE2 400 25 BE2 600 25 BE2 800 25采用50Hz铁芯 用于一般轨道电路区段 扼流变压器变比为1 3 牵引线圈8 8匝信号线圈48匝 30 轨道变压器 97型25Hz相敏轨道电路的送受电端使用同一类型的变压器 新型号为BGz 130 25BG3 130 25BGz 130 25采用CD型400Hz铁芯 主要用于移频电码化区段 BG3 130 25采用CD型50Hz铁芯用于一般轨道区段 31 固定抽头式电阻 R1 4 4 440 0 2 0 4 0 5 1 1 2 2 允许通过电流10AR1 2 2 220 0 2 0 4 0 5 1 1 允许通过电流10A 32 选择25Hz的原因 在电气化区段内的轨道电路除应满足在最不利条件下的基本要求外 还应具有能防护牵引电流干扰分能力 使之调整状态时不会因干扰电流或电压而使轨道继电器错误落下 或者在分路状态时不致因干扰电流或电压而使继电器错误吸起 所以在 铁路信号设计规范 第13 3 1条中规定 交流电力牵引区段应采用非工频轨道电路 牵引电流纵向不平衡系数不得大于5 因此选用25Hz符合 设规 规定 33 25Hz轨道电路的优越性 25Hz相敏轨道电路采用了二元轨道电路 该继电器具有可靠的频率选择性和相位选择性 因此不需要加设滤波器 避免了因滤波器故障而造成行车危及安全 充分满足 故障 安全 要求 因而可以设计成连续供电式轨道电路 做到设备简单 设备简单 工作稳定 应变速度快 便于维修 防雷性能良好 因此具有一定的优越性 34 25Hz轨道电路的优越性 25Hz相敏轨道电路分别由独立的25Hz轨道电路分频和局部分频的给轨道电路继电器的轨道线圈和局部线圈供电 在继电器室内的25Hz轨道电源屏中设有专门的局部和轨道电路电压90 因此 又由于受电端并节防护盒 可大大减少轨道电路传输中的衰耗盒相移 所以经轨道传输后加在继电器上的局部电压和轨道电压 或电流 间的相角 仍可比较接近理想相位角 由于采用集中调相 使轨道电路设计和施工 维修大为简化 35 25Hz轨道电路的优越性 二元二位轨道继电器分别由轨道电源和局部电源供电 工作时仅从轨道电路取得较小功率 0 6A 而大部分功率使通过局部线圈取自局部电源 6 5A 由于轨道电源消耗的功率较小 再加之25Hz时钢轨阻抗值较低 所以不论功率消耗或轨道电路的传输长度来说 都具有一定的优越性 36 电化区段25HZ相敏轨道电路预叠加ZPW 2000电码化 电化区段25HZ相敏轨道电路预叠加ZPW 2000发码电路图 见插图 以股道发码为例 37 电化区段25HZ相敏轨道电路预叠加ZPW 2000发码电路组成 传输继电器 GCJ 电路 主要由轨道继电器 GJ 接点控制 发码电路 由移频发送电路和低频编码电路等组成 移频发送电路由ZPW 2000发送器 ZPW F 1FS 轨道传输继电器 GCJ MFT1 U 调整电阻等组成 38 ZPW 2000发送器 18种低频信息 载频信息 测试孔 39 发送器底座图 低频调整端子 发送电平调整 功出端子 载频调整端子 40 发送器的作用 用于产生高精度 高稳定 一定功率的移频信号 系统采用发送N 1冗余方式 故障时 通过FBJ接点转至 1 FS 41 发送器电平端子连接表 42 发码电路工作过程 根据列车信号的显示 控制发送编码电路 编制低频信息 低频信息由发送器功出端子输出 经由FBJ GCJ FMJ等接点送到室内隔离器 NGL U 上 然后经由轨道电路传输设备发送到钢轨上供机车接收 43 入口电流的测试及标准 入口电流的测试方法 用0 15欧分路线在轨道电路机车入口分路 用电流钳卡在扼流线上进行测试 入口电流标准 载频为1700HZ 2000HZ 2300HZ时大于500mA 载频为2600HZ时大于450mA 44 补偿电容的安装设置和运用 补偿电容的设置 以股道长度1010m为例 电容个数11个 安装间距 L N 1010 11 92m 股道两头第一个电容安装间距为 2 46m 轨补偿电容的运用原则 轨道电路长度大于350m时 应设补偿电容 载频为1700HZ 2000HZ补偿电容容量用80uf 载频为2300HZ 2600HZ补偿电容容量用60uf 45 电码化轨道区段室内调整 电码化轨道区段需在室内进行调整 非电码化区段在室外进行调整 46 室内BMT调整变压器 BMT调整变压器背面图 BMT变压器调整端子 BMT变压器调整表 47 根据轨道类型对室内调整变压器BMT 25 调整范围10 180v 一般10v一档 进行粗调 如果需要2 5v一档的调整 打开0号至其他端子的连线 串入1 2增加2 5v 串入2 3增加5v 串入1 3增加7 5v 例如要得到32 5v 打开0 7号连线 连接0 1 2 4即可 48 BMT调整变压器调整原则 股道区段 室内变压器输出电压使用55 60v档 无岔区段 室内变压器输出电压使用45 50v档 一送一受道岔区段 室内变压器输出使用50v档 一送二受道岔区段 室内变压器输出使用90v档 49 25Hz相敏轨道电路的调整 50 25HZ轨道电路调整注意事项 送电端限流电阻的数值以及受电端轨道变压器的变比 应按原现图的规定加以固定 若调小限流电阻 将恶化轨道电路的发送 若改变受端轨道变压器的变比 会使受电端连接器材的阻抗和轨道电路的阻抗匹配条件遇到破坏 51 25Hz相敏轨道电路具有相位选择性 调整供电变压器电压时应注意不要将同名端接错 一送多受的轨道压段 各分支电压应调整至相同或相近电压值 应检查机车信号的入口电流是否满足机车信号的要求 52 25HZ轨道电路调整原则 送电端的限流电阻 其阻值应按规定 予以固定 不得调小 更不得调至零值 受端轨道变压器变比应固定使用 一般有扼流调在15 84V档 无扼流调在4 4V档 受端电阻允许按需要从零至全阻值对轨道电路进行调整 53 25Hz轨道电路相位调整 看防护盒上的调整说明 根据不同型号有不同的调整方法 另外需要注意的是 轨道电压调高 相位角会上升 轨道电压调低 相位角会下降 建议先将轨道电压调整到一个规定的标准值 然后在防护盒上调整相位角至900 30 54 防护盒背面图 防护盒相位调整端子 防护盒连接端子 55 25Hz相敏轨道电路的测试 56 测试项目及标准 二元二位轨道继电器轨道电压 轨道继电器电压 15 18v有效值 调整电压18 26v 据有的电务段介绍 调整状态时 轨道继电器线圈上的有效电压应不小于18v 结合 维规 调整表对于电压参考范围 股道 18 21v 小于200m的无岔区段 15 5v 18v 一送多受道岔区段 16 18v最大不超过20v 具体调整按电务段要求调 57 残压 用0 06 标准分路线在轨道送受端分路时 轨道继电器残压 7 4v 电子接收器 10v 入口电流 在电码化轨道区段 于机车入口端用0 15 标准分路线分路时的短路电流 1700HZ 2000HZ 2300HZ不小于500mA 2600HZ不小于450mA 58 室外轨道箱测试 电阻压降 轨道变压器 次电压 轨道变压器 次电压 1 3端子测信圈电压 59 室外扼流变压器测试 两扼流线端子测轨道线圈电压 中心点端子分别对两扼流端子测平衡电压 60 室外轨面电压测试 电缆对地绝缘测试 61 牵引电流引起的问题 1 当有稳定的50Hz牵引电流流过时 这两个区段的熔断器有可能熔断 2 渡线区段空闲时 其他区段有机车升弓 造成瞬间冲击电流 有可能熔断渡线区段的熔断器 或未熔断但轨道继电器瞬间落下0 3妙左右 62 主付电源倒换注意事项 50H主付电源倒换时25Hz分频器会瞬间停震 其启动时间不大于0 6妙 故25Hz电源可能停电0 6妙 致使供电及其复示继电器瞬间落下 LXJ的缓放时间均大于0 6妙 故在50Hz主付电源切换时不致使其落下 63 现场维修中存在的问题 在现场使用中 发现轨道电路导接线如果接触不良就会导致设备故障 相对于移频轨道电路来说 25Hz相敏轨道电路对钢轨导接线要求更高 必须保证其接触良好 在更换导接线时 应在无车的情况下 否则有可能造成轨道电路红光带影响行车 因此 在曰常维护中必须特别加强对导接线的检查维护 64 97型25HZ相敏轨道电路故障查找 65 要想GJ吸起 必须检查的条件 轨道电源是否正常 局部电源是否正常相位和极性是否正确 如果轨道电路红光带 首先检查轨道电源有没有 如果正常再检查局部电源 如果轨道 局部电源正常 那就要考虑相位和极性 66 故障查找的方法 轨道电路从性质上分类 可分为开路故障和短路故障 从发生地点分类 可分为室内故障和室外故障 查找顺序应当先室内后室外 当不能直观判断故障点是否在室内时 利用万用表首先测量分线盘送电和受电端子 如果送电端子电压正常 说明室内送电部分良好 反之说明室内送电部分故障 如果受电端子电压高于平时正常电压 说明室内受电端子有断线故障 如果受电端子比平时正常电压明显下降 应甩开受电端子进行测量 如果电压升高 故障点在室内 还应测量局部线圈和防雷硒堆部分是否正常 如果甩开受电端子测电压仍然低