1第一章25Hz相敏轨道电路

电气化铁路轨道电路培训教材陈习莲主编北京电铁通信信号勘测设计院二零零六年十二月2第一篇25Hz相敏轨道电路目录第一章概况第一节25Hz相敏轨道电路制式的特点第二节25Hz相敏轨道电路的组成及原理第二章二元二位继电器的工作原理第三章25Hz电源系统第一节分离磁路变频器工作原理第二节混合磁路变频器工作原理第三节25Hz电源屏第四章25Hz相敏轨道电路专用器材技术条件及测试第一节专用器材技术条件第二节专用器材测试方法第五章25Hz相敏轨道电路的开通第一节25Hz相敏轨道电路的类型和调整第二节25Hz相敏轨道电路开通准备第三节25Hz相敏轨道电路的测试第四节交叉渡线的处理附件：97型25Hz相敏轨道电路图号（99）0047。3第一章概况25Hz相敏轨道电路的工作是从1978年10月根据铁道部（78）铁基字1422号文件精神，由当时的电化局及西安信号厂研制。25Hz相敏轨道电路已在前苏联及日本广泛采用。苏联还采用25Hz相敏自动闭塞（УСАБ），并将它做为自动闭塞的发展方向。25Hz相敏轨道电路器材的技术条件参照苏联的要求进行仿制。经过理论计算，室内试验于1979年5月在凤州做了室外试验，根据部（79）铁电务字994号文件要求，进行扩大试验。于1980年4月先后开通了孔寨线路所、阳平关站、石家庄Ⅲ场、Ⅳ场以及机务段站场，并取得了成功。1982年经铁路部鉴定批准，决定在电气化区段站内推广使用。目前在我国的丰沙大线、京秦线、大秦线、广深、京广、京沪等线的各交流电气化区段的车站，得到了广泛的应用。1985年12月“25Hz相敏自动闭塞（叠加移频机车信号）”科研任务由铁道部科技局、大秦办与电化局、通号公司签定了06-24-08号的研制合同。经过室内试验和理论分析及北营至鸣李复线试典段于1987年5月6日由部屠总主持了25Hz相敏自动闭塞技术审查会，决定在大秦线扩大试验。实践证明，25Hz相敏轨道电路的工作稳定可靠，为铁路运输做出了贡献。第一节25Hz相敏轨道电路制式的特点一、25Hz相敏轨道电路的接收端使用了二元二位继电器。在道床电阻为0.6-∞Ω·km；钢轨阻抗为0.62∠42°Ω/km；25Hz电源的波动按±5%；分路时电阻按0.06Ω考虑时，站内轨道电路的最大长度为1200米，在轨道电路不大于1200米情况下能确保调整、分路、断轨三种状态的检查。站内正线及区间为混凝土轨枕时，道岔电阻为1.5Ω·km，钢轨阻抗为0.5∠52°Ω/km，二元二位落下值按5.5V考虑（-40℃）可靠返还系数为5.5/（15×1.05）=0.349。分路电阻按0.06Ω进行分路，区间25Hz相敏轨道电路的最大长度可达3000米。4由上分析，由于本轨道电路频率低，轨道电路长，信息传的远。二、二元二位继电器两个线圈的电源由双相供电的两个独立的参数变频机供给，两个变频机的输出电压U局超前U轨90°。因此，25Hz相敏轨道电路的调整容易，不必对每段轨道电路进行相位调整。三、25Hz相敏轨道电路采用的JRJC-66/345、JRJC1-70/240二元二位继电器动作时间快，接入1200米轨道电路及2km电缆，加复示继电器（JWXC-1700）的落下时间，从轨道分路至复示继电器落下总时间不足0.15秒。因此与频率高的机车信息叠加比较好，如与中国移频或UM71等实现叠加容易并且效果好。四、25Hz相敏轨道电路有可靠的相位及频率选择性，因此本制式抗干扰性强。1、二元二位继电器具有可靠的相位选择性，二元二位继电器的转矩公式如下：M=K/f[Uj×UgCOS（α-90°）]=Kv×Uj×UgCOS（β）式中K—继电器结构参数决定的系数f—电流频率Uj—局部线圈电压（V）Ug—轨道线圈电压（V）α—Uj与Ug间角度90°—理想角β—失调角当β=0°时，COS0°=1，M=Kv×Uj×Ug，M具有最大转矩。β=90°时，COS90°=0，M=0，与Uj×Ug大小无关。β=60°时，COS60°=0.5，M为最大转矩的一半。因此二元二位继电器具有可靠的相位检查。2、二元二位继电器具有可靠的频率选择性5当局部线圈的频率为25Hz，电压为110V，轨道线圈的频率相差以下倍数时，二元二位继电器的动作情况见表1-1表1-1两种频率差（倍）需要继电器轨道线圈电压（V）25倍过载电压才有瞬间闭合530倍过载电压才有瞬间闭合25∞倍过载电压前接点也不会闭合由表1-1说明，25Hz相敏轨道电路具有频率选择性，在局部线圈的电流频率与轨道线圈的电流相同时，才能正常工作。由以上分析说明二元二位继电器可靠动作必须具有以下条件：⑴.Uj的相位必须导前Ug90°时，⑵.Uj的频率与Ug的频率相同，⑶.Uj电压为110V，Ug电压大于15V（理想角时）。若β不为0，要达到最大转矩，必须加大Ug电压值。（加大送端变压器二次电压）五、25Hz相敏轨道电路有可靠的钢轨绝缘破损的防护，要求电路配线严格按结线图进行。见图1-1。Ⅰ1ⅡⅡⅠ4∽∽4μFⅠ4Ⅲ3ⅡⅠ1(ⅡⅢ1)(ⅡⅢ1)Ⅰ1ⅡⅢ3Ⅰ4Ⅰ44μF∽∽ⅡⅡⅠ1图1-16按图1-1连接时，轨道继电器扇片向上转动。因为JJZ、JJG与GJZ、GJF之间局部变频机输出电压导前轨道变频机输出电压90°，BE25（BG1-72/25，BG1-140/25，BG3-130/25），BE25（BE-400/25，BE2-600/25，BG2-800/25）按图上连接时，就能确保相位正确，轨道电压相位在轨道传送过程中有变化，形成失调角，这要靠加大送电端轨道变压器电压，来保证二元二位继电器的转矩，使扇片打上止轮。若绝缘节破损，如将H、G绝缘节短路，这时（如AGJ）作用在轨道线圈上的电流与正常工作电流方向相反，扇片向下转动。因此25Hz相敏轨道电路有可靠地绝缘破损的防护。六、25Hz相敏轨道电路设备简单，工作稳定可靠，便于维修，是较好的轨道电路制式。第二节25Hz相敏轨道电路的组成及原理在交流电化区段实现电码化车站的股道和道岔区段采用双扼流双轨条相敏轨道电路。在不通过牵引电流的轨道区段采用无扼流双轨条相敏轨道电路。以双扼流双轨条轨道电路为例来说明相敏轨道电路使用的器材及构成原理。如图1-2所示。(ⅠⅠ3)(ⅠⅠ3)Ⅰ1ⅡⅡⅠ4(ⅡⅢ1)Ⅰ1ⅡⅢ3Ⅰ44μF∽∽图1-27一、供电端设备有：1、BE25扼流变压器，BE-400/25，BE-600/25，BE2-600/25，BG2-800/25等。BE-400/25为无空气间隙的磁饱和扼流变压器。每个牵引线圈通过电流按200A考虑。交流电力牵引区段的轨道电路不平衡系数按5%计算时，则牵引线圈不平衡电流为30A。若不平衡电流为50A磁路饱和时，扼流变压器的二次开路电压不超过85V。因此采用低变比（n=3）和无空气间隙的磁饱和扼流变压器可保证人身安全。当牵引电流增大时，可采用BE-600/25，BE2-600/25，BG2-800/25扼流变压器。2、限制电阻R。型号为R-2.2/220信号变阻器（R1-4.4/440）。限制电阻阻值为1.1-4.4Ω，其作用为：⑴.确保轨道电路分路时所需的分路感度（确保分路）。⑵.在送端分路时，防护电源变压器和变频机过载。3、BG25供电变压器供电变压器有BG-65/25，BG1-140/25，BG3-130/25等型号。根据轨道电路的不同长度和类型，按调整表规定的电压值，调整BG25电源变压器二次侧电压，以保证轨道电路的正常工作。4、5A或10A保险当轨条中牵引电流超过规定值时切断器材，以保证器材的安全。扼流变压器采用400A时用5A，扼流变压器用600A时用10A。为了自动恢复供电，应尽量采用多次动作开关，当牵引电流大时，应切断设备，牵引电流小时自动恢复供电（我国未用）。二、受电端器材有：1、BE25扼流变压器与送电端相同。2、BG25继电变压器8继电变压器的作用是使继电器与防护盒并联的高阻抗与轨道电路的低阻抗相匹配用的。受电端有扼流变压器时，变比为18.3∶1；受电端无扼流变压器时，变比为40∶1。3、HF防护盒。防护盒有HF-25，HF1-25，HF2-25等型号。因为轨道电路中的变压器，轨道电路等皆为感性负载，为了使二元二位继电器得到良好的相位比即得到理想角，必须在受电端轨道线圈处并联电容器加以补偿，才能使二元二位继电器得到最大转矩。在轨道电路长度为800米时，使用老器材时得到理想相位的电容为15.6μF。但当不平衡电流达7A以上，在轨道线圈上50Hz的干扰电压大于15V时，继电器扇片就开始摆振。虽然扇片摆振不会导致继电器前接点闭合，但它使继电器正常工作变坏，测量困难。因此要对50Hz牵引电流及其谐波进行防护。采用了LC串联谐振的方法。其电感为0.845H，电容为12μF。f0=LC21=61012845.021=14.102103=18.32103=50Hz而对25Hz来说LC串联相当于一个电容。∵f=25串联阻抗为：Z串=ZL+ZC=jwL+jwC1=j2πf×0.845＋6101221fj=j157×0.845＋12157106j=j132.665＋1884106j=j132.665－j530.8=-j398.1=398.1090ie=11jwc∴C1=f21.3981=1571.398106=16μF9由上可看出：LC串联电路对25Hz来说相当与一个电容，这个电容为16μF。这个值与最佳电容15.6μF很接近。因此对25Hz轨道电路来说可以得到良好的相位比。而对50Hz干扰电压来说为串联谐振，串联谐振时50Hz的阻抗为20Ω左右。4、JRJC型二元二位继电器JRJC型继电器在25Hz时的完全吸起电压不大于15V，落下值不小于7.5V，它的返还系数为50%。二元二位继电器由两个独立的双相变频机供电。轨道电路由轨道变频机供给25Hz220V电源，局部线圈由局部变频机供给25Hz110V电源。其它类型的25Hz相敏轨道电路的设备构成原理与双扼流双轨条轨道电路基本相同。一送多受的二元二位继电器的复示继电器由各个二元二位继电器控制，如图1-3所示。轨道电路中，分支长度大于65米时要增加受电端，即当一送多受轨道电路。图1-3