97型25Hz相敏轨道电路原理 、调整、测试及常见故障分析 倪进化 2012.4.1497型25Hz相敏轨道电路原理、调整、测试 及常见故障分析l前言l第一章 轨道电路概述l第二章 25Hz轨道电路基本原理 l第三章 97型25Hz相敏轨道电路特点和技术指 标 l第四章 25Hz相敏轨道电路的调整和测试 l第五章 25Hz相敏轨道电路常见的故障 l第六章 附图前 言o97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。第一章轨道电路概述一、轨道电路作用及构成o轨道电路是铁路信号自动控制的基础设备。 利用轨道电路可以自动检测列车、车辆的位 置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以 将地面信号传递给机车，从而可以控制列车 运行。o轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体 ，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送 电和受电设备构成的电路。 二、轨道电路的原理当两根钢轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时 ，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨道继电器吸 起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时 ，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路。由于轮 对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显 著加大，限流电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的 电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值 ，使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同时 ，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会使轨道继电 器落下。三、轨道电路分类o1、按轨道电路的工作方式分为开路式和闭路式轨道电路。闭路式 轨道电路能够检查轨道电路的完整性，所以目前信号设备中多采用 闭路式轨道电路。o2、按牵引电流通过方式分为单轨调和双轨条轨道电路。双轨条轨 道电路工作比单轨条轨道电路稳定可靠，极限长度基本上可以满足 闭塞分区长度的要求，但成本高。电气化区段多采用双轨条轨道电 路。o3、按相邻钢轨线路的分割方法分绝缘节式和无绝缘节式轨道电路 。o4、按信号电流性质分直流、和交流；连续式和脉冲式供电等几种 。我国目前应用的有：50Hz轨道电路、25Hz相敏轨道电路、微电 子交流计数轨道电路和移频轨道电路（有4信息、8信息、18信息和 UM71、ZPW2000）。四、轨道电路的工作状态根据轨道电路的基本要求，在设计、计算和研究时，应分析以 下三个状态：o1调整状态是轨道电路空闲、线路完整，受电端正常工作时的轨 道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流 最小，即电源电压最小，钢轨阻抗最大而道渣电阻最小。o2分路状态是两条钢轨间被列车车轮对或其他导体连接，使轨道 电路受电端设备能反映轨道被占用的轨道电路状态；其最不利条件 是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，即电源电压最大，钢 轨阻抗最小而道渣电阻最大。o3断轨状态是轨道电路的钢轨被折断时，轨道电路受电端设备能 反映钢轨断轨的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过 轨道继电器的电流最大，除了与电源电压最大，钢轨阻抗最小有关 系外，还与断轨地点和道渣电阻大小有关。第二章25Hz轨道电路基本原理 第一节 25Hz轨道电路概述 一、25Hz轨道电路设备的基本组成l1送电端设备构成：送电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25 、电阻Rx、保险RD1、保险RD2。l2受电端设备构成：受电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25 、电阻Rs、保险RD1、防雷FB、防护盒FH、25HZ轨道继电器 GJ（JRJC1-70/240）。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。二、25HZ轨道电路的特点l1) 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 。l2) 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。l3) 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。l4) 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 电压恒定超前轨道源电电压90，因而可以采用其中调相 方式。二、25HZ轨道电路的特点l5) 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 、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。同时室内轨道继电器的局部线圈是由局部电源单独供电 ，它不与钢轨或轨道分频器的输出相连，又不经过室外电缆线路，不 受接触网电流产生的50Hz干扰电压的影响。l6) “田”字型分频器的两线圈呈90位置放置，输入线圈的交流产生的 刺痛不与谐振线圈完全相交，因而原则上排除了在输入线圈间有局部 断路时输入线圈50Hz电流向分频器输出电路的变化，大大降低25Hz 输出回路中50Hz成分。l7) 分频器具有稳定特性，当输入的50Hz电源电压在220V（+33，-44 ），负载由空载至满载的范围变化时，分频器的输出电压在220（ +6.6，-6.6）V范围变化，因而提高了轨道电路工作的稳定性。l8) 25Hz轨道电路由于采用了连续方式，从而较为方便的找出其工作 的最不利条件和肌线指标，更便于通过计算和实验手段加以验证。三、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取自局部电源，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，是翼片绕轴旋转，带动接点动作，否则 ，翼片不能旋转，不能带动接点动作。所以，25Hz轨道电路既有对频率 的选择性（区别开电力牵引电流）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。25Hz相敏轨道电路的原理图如下所示。在图中，25Hz电源屏（轨道分频器和局部分频 器）由室内分别供出25Hz轨道电源和局部电源。轨 道电源由室内供出，通过电缆供给室外，经由送电 端25Hz轨道电源变压器（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，送 回室内，经过防雷硒堆（Z），25Hz防护盒（HF） 给二元二位继电器（GJ）的轨道线圈供电。局部线 圈的25Hz电源由室内供出，当轨道线圈所得电源满 足规定的相位要求时，二元二位继电器JRJC1 70/240吸起，轨道电路处于工作状态，仅之二元二 位继电器JRJC70/240落下，轨道电路处于不工作 状态。第二节 二元二位继电器动作原理 v25Hz相敏轨道电路的接收器采用二元二位继电器，属于交 流感应式继电器，是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。JRJC72/240型 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。v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0180时，翼板抬起，使继电器的前接点闭合 ，当相角差为理想角时，处于最佳吸起状态，当局部线圈或 轨道线图断电时，依靠翼板和附件的重量使接关处于落下状 态，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 率的电流干扰可靠地进行防护，满足了轨道电路抗电气化干 扰的要求。 第三节 防护盒 HF2-25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，线圈电感为0.845H，电容为12uF 。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，起着减小轨道电路传输衰耗和相 移的作用。第四节 防雷补偿器 直接并联在防护盒上，其实质是硒堆。硒 堆实际上是两个负极直接串接在一起的二极 管，主要作用是防止不平衡牵引电流在轨道 接收器上形成很大的电压损坏设备，当该电 压达到一定值时迅速导通进行泄流，作用相 当于防雷元件，但它的泄流能力比防雷元件 强得多，并且是可以自动恢复的。第五节 扼流变压器和轨道变压器 一、扼流变压器v扼流变压器的接线图所示，牵引线圈分为上、下两部分。图 中的3叫中点，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 生磁通大相等、方向相反则信号线圈中不产生50Hz 感应电 流，对25Hz 信号电流来说，是由一根钢轨流向另一根钢轨 ，从一个方向流经上、下牵引线圈，与信号线圈共同形成变 压器。 二、轨道变压器v97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BG2-130/25、BG3-130/25。第三章97型25Hz相敏轨道电路特 点和技术指标第一节 选用25Hz的原因及优越性 一、选择25Hz的原因n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。 二、97型25Hz相敏轨道电路的主要特点n1、提高绝缘破损防护性能：钢轨牵引引接线采用焊接式，减少接触电阻，以提高 绝缘破损防护性能。 n2、取消不设扼流变压器的送、受电端：在运营中发现，不设扼流变压器时，轨道 继电器所受的干扰远大于设扼流变压器的区段，同时不易于轨道电路调整。为此全 部增设扼流变压器。 n3、扼流变压器经等阻线与钢轨连接：将连向钢轨的一长一短引接线设计成等阻线 ，降低牵引电流归系统的不平衡系数、 n4、电源屏的配置：每一区段的平均传输功率为20w，每个继电器局部线圈加并电 容补偿后的功率为6.5w，考虑单受和多受区段的比例。一个车站的轨道区段数和轨 道继电器数按1：2计算，这样就相当于轨道分频器和局部分频器供电给每一个轨道 电路分别耗电20w和13w，从而能计算出一个车站电源屏的型号配置。n5、二元二位继电器：97型25Hz相敏轨道电路优化了磁路设计和提高工艺设计水平 ，返还系数由原来的0.5增至0.55，消除了因翼片碰撞外罩而造成卡阻的可能故障。 具有可靠的相位选择性和频率选择性，抗干扰性能强，便于实现电码化。 n6、增加扼流变压器的类型：由原来仅400A一种类型增加了600A和800A两种。他 们分别供侧线正线和靠近牵引变电所的区段。 n7、极限长度延长：把二元二位继电器的返还系数由0.5增加到0.55。将送电端极限 电阻由2.2增加到4.4，将受电端匹配变压器的变比由原来的16.67降为13.89。将 25Hz分频器的输出电压允许波动范围由原来的5减少到3。通过以上几次改 进措施，最终能将极限长度由1200m提高到1500m。n8、系