25HZ相敏轨道电路故障分析及处理

陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）1第1章绪论轨道电路作为铁路信号基础设备，它的质量和可靠性直接影响信号系统效能的发挥、可靠性的提高，在铁路信号现代化的进程中信号基础设备在不断地更新和改造。工频交流连续式轨道电路（JZXC-480型）是以前最常用的站内轨道电路，钢轨中传输交流电，轨道继电器采用整流式，结构十分简单，但性能上存在较多问题，无法用在电气化牵引区段。25HZ相敏轨道电路采用交流二元继电器作为轨道继电器，要求其局部电源电压的相位必须超前线路电源电压相位90°，轨道继电器才能吸起，因此具有安全、可靠性高的优点。这些年，微电子式25HZ相敏轨道电路的发展，使轨道电路更加性能稳定，它用微电子相敏接收器替代了二元二位继电器。轨道电路在现场运用中，不可避免的出现了许多故障，运用现代化的设备如微机监测，可以发现设备的状态异常，可以提前排除隐患，减小运输损失。通常情况下，故障的发生都有一个量变到质变的变化过程，在未发生质变之前，可以通过轨道日曲线和月曲线，发现电压变化或曲线波动，及时进行分析查找，将故障消灭在萌芽状态。当轨道电路故障时，运用微机监测和控制台上的故障现象，判断故障点是在室内还是在室外，最后处理故障。轨道电路设备还在不断地进行技术创新，它的性能会越来越好，在设备维护、故障处理上，也会越来越方便，减小发生率和故障处理时间。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）2第2章25HZ相敏轨道电路故障分析及处理2.1轨道电路1.轨道电路的定义：定义1：轨道电路是钢轨线路和连接与其始端及终端的器械总称。定义2：利用铁路线路的钢轨作为导体传递信息的电路。2.轨道电路的作用：1）检测轨道电路有无列车占用。2）能发送关于轨道是否空闲和是否完整的信息。（信息发送功能）3）通过信号机之间，以及地面设备与机车之间信息发送与接收传输通道的作用。3.与轨道电路相关的几个基本概念：1）轨道电路状态即：轨道电路范围内，无轮对占用的状态。2）轨道电路分路状态即：即轨道电路范围内，有轮对占用时的状态。3）轨道电路最不利条件受电端所得电压在在调整状态下为最低、分路状态下为最高、而发送的机车信号信息的入口电流为最小时，与之相应的共电电压和一次参数的总称。4）轨道电路极限长度当轨道电路能实现一次调整时，其所能达到的最大长度。4.轨道电路的分类：1）按钢轨绝缘分分为有绝缘式和无绝缘式。2）按构成方式分分为开路式和闭路式。3）按频率方式分分为25HZ、50HZ、75HZ、移频等。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）32.2轨道电路的技术要求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0.06（驼峰轨道电路取0.5）电阻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，在轨定的技术性能范围内均应实现一次调整。5为了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、电路任一元件故障，轨道电路不应失去分路检查或造成防护端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。当不平衡电流在轨定值以下时，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系数K的要求，而K应符合下式所示K≧a×n＋2.0%式中a—电源电压波动的百分数；n—指给受电端接收器供电的方式。11计算轨道电路时，受电端应取以下值：⑴可靠工作值①连续式轨道电路采用的电磁继电器，取其工作值②电子、微电子轨道电路应有可靠工作的安全系数。⑵可靠不工作值①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%。②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。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）413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的指标。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连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。2.3电气化区段与非电气化区段的轨道电路电气化区段轨道电路既要抗电气化干扰，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。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。2.425HZ相敏轨道电路在铁路牵引动力实行交流电气化以后，工频牵引电流会对轨道电路产生干扰影响，因此，要求轨道电路除完成检测轨道上有无列车（车辆）占用的功能外，还必须具有抗牵引电流干扰的功能。一般情况下，采用轨道电路的信号电流频率与牵引电流的频率（包括其谐波）不同的方法，使轨道电路的接收器设备只有接收到由发送设备发出的信号时才能工作，而25HZ相敏轨道电路就是一种适应铁路电气化抗干扰要求的轨道电路。2.4.125HZ相敏轨道电路的组成25HZ相敏轨道电路由25HZ轨道变压器（BG25）、送电端限流电阻（RX）、送电端25HZ扼流变压器（BE25）、钢轨线路、受电端25HZ扼流变压器（BE25）、受电端25HZ轨道中继变压器（BG25）、电缆线路、防雷补偿器（Z）、25HZ防护盒（HF）、二元轨道继电器（GJ）。如图2.1陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）5图2.125HZ相敏轨道电路的组成图2.4.225HZ相敏轨道电路的技术要求1.适用于钢轨内连续牵引总流不大于800A，钢轨内不平衡电流不大于60A的交流电气化牵引区段的站内及预告区段的轨道电路。2.无电力机车行驶的区段可采用无扼流变压器的轨道电路。3.电源应采用集中调相方式。4.在最不利的条件下，轨道继电器轨道线圈上的电压应不大于50∨，调整和分路时的有效电压分别为不小于15∨和不大于7.4∨。5.在频率为50HZ、电源电压为160~260∨范围内、道床电阻最小值不小于0.6，钢轨阻抗不大于0.62∠42°时，极限长度范围内可能地满足调整和分路检查的要求，并实现一次调整。当每段轨道电路的轨道变压器兼作机车信号发码电源时，应可靠地满足机车信号入口电流的要求。6.一送一受和一送多受轨道电路的电压调整余量K应不小于8.0%。7.一送一受的双扼流和无扼流变压器的轨道电路，其极限长度应达1.5㎞。8.凡装有空扼流的轨道电路，对空扼流阻抗进行的补偿措施，应兼顾电码化时机车信号信息的传输。9.采用电子设备时，应采取相应的防雷措施。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）62.4.325HZ相敏轨道电路的特点1.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地进行防护。无论不平衡连续牵引电流有多大，都不能使轨道继电器错误动作，故可采用连续式供电，使之应变速度快，便于电码化时迅速发送机车信号信息。并且工作稳定，维修周期长。2.与其他频率连续式轨道电路比较，在相同条件下，受道喳电阻变化的影响较小因而改善了传输特性。3.25HZ电源是运用分频器的原理构成的，由于50HZ工频稳定，所以它也有频率稳定的特性，其频率恒等于工频的一半。4.由于25HZ分频器的固有特性，当两分频器的输入端反相连接时，则其输出电压相差90°，易于做成局部电源电压恒超前轨道电源电压90°，因而可以采用集中调相方式。5.25HZ分频器具有不可逆性。虽然，50HZ不平衡牵引电流通过扼流变压器、轨道变压器流入轨道分频器的输出回路，但在其输入端不可能有100HZ电流。即局部分频器的输入端得不到100HZ电流，在局部分频器的输出端也就不可能有50HZ电流。同时轨道继电器的局部线圈是由室内独立的分频器供电，它即不与钢轨或轨道分频器的输出相连又不经过室外的电缆线路，不受接触网电流感应产生的50HZ干扰电压的影响保证了轨道继电器不致受牵引电流干扰而错误的吸起。6.“田”字型分频器的两线圈呈90°位置放置输入线圈的交流电产生的磁通不与谐振线圈完全相交，因此原则上排除了在输入线圈间有局部短路时输入线圈50HZ电流向分频器输出电路的变换，大大降低输出25HZ回路中50HZ成分（在1%~2.5%之间变化）。虽然由于磁路不完全平衡，其输出回路中会有一定的偶次谐波，即在25HZ回路中含有50HZ成分，但限制在不大于4%的范围内，保证了即使在防护盒断线的情况下，轨道继电器也不会误动。7.分频器具有稳压特性，当输入的50HZ电源电压在220±33∨负载范围内变化，因而提高了轨道电路工作的稳定性。8.25HZ相敏轨道电路由于采用了连续式供电方式，就可对整个轨道电路的技术性能和指标用一般的原理和数学方法进行理论分析或计算从而较方便地找出其工作陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）7的最不利条件和极限指标，便使于通过试验手段对理论计算加以验证。2.4.425HZ相敏轨道电路的原理25HZ相敏轨道电路采用25HZ电源连续供电，受电端采用交流二元轨道继电器。25HZ电源屏分别供出25HZ轨道电源和局部电源。轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，经送电端25HZ轨道变压器、送电端限流电阻、送电端25HZ扼流变压器、钢轨线路、受电端25HZ扼流变压器、电缆线路、送回室内，经过防雷补偿器、25HZ防护盒，给交流二元轨道继电器的轨道线圈供电。局部线圈的25HZ电流由室内供出。当轨道线圈和局部线圈电源满足轨定的相位和频率要求时，GJ吸起，轨道电路处于调整状态，表示轨道电路空闲。列车占用时，轨道电源被分路，GJ落下。若频率、相位不符合要求时，GJ也落下。这样，25HZ相敏轨道电路就具有相位鉴别能力，即相敏特性，抗干扰性能提高。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）8第3章97型25相敏轨道电路原25HZ相敏轨道电路在现场大量使用时，逐步暴露出一些厄待克服的技术缺陷。于是研制了新型25HZ相敏轨道电路，称为97型25HZ相敏轨道电路。3.197型25HZ相敏轨道电路的组成它是由轨道电源变压器、送电端限流电阻、送电端25HZ扼流变压器、钢轨线路、受电端25HZ轨道中继变压器、电缆线路、防雷补偿器、25HZ防护盒、交流二元轨道继电器组成的。HF2—25型防护盒由电感、电容串联而成，线圈电感为0.845H，电容为12µF，它并接在轨道继电器的轨道线圈上对50HZ呈串联谐振，相当于15电阻，以抑制干扰电流，对25HZ信号电流相当于16µF电容对25HZ信号电流的无功分量进行补偿，起着减小轨道电压传输衰耗和相移动作用。补偿防雷器有FB-1或-2型，补偿单元内有对接的硒片和电容器硒片用来防雷，电容器是用来提高轨道电路局部线圈电路的功率因数，以减小变频器输出的电流。3.297型25HZ相敏轨道电路的原理25HZ电源屏分别供出25HZ轨道电源和局部电源，并且局部电源超前轨道电源90°。轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，经轨道电源变压器、限流电阻、钢轨线路、扼流变压器、送回室内，经过防雷补偿器、防护盒给二元二位轨道继电器供出轨道电源，局部线圈的25HZ电流由室内供出。当轨道线圈和局部线圈电源满足轨定的相位和频率要求时，GJ吸起，轨道电路处于调整状态，表示轨道电路空闲。列车占用时，轨道电源被分路，GJ也落下。若频率、相位不符合要求时、GJ也落