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1、2020/7/21,1,主讲 王家平 王强,25HZ相敏轨道电路,2020/7/21,2,主要内容,25HZ相敏轨道电路的发展 25HZ相敏轨道电路组成、特点及其技术指 25HZ相敏轨道电路的工作原理 25HZ相敏轨道电路系统配套器材 25HZ相敏轨道电路的种类 25HZ相敏轨道电路与电码化的结合 25HZ相敏轨道电路调整 25HZ相敏轨道电路极性交叉检查 工程设计注意的问题 施工和维修注意的问题 25HZ轨道组合布置及轨道继电器电路说明 25HZ分频器和25HZ电源屏,25HZ相敏轨道电路的发展,1978年开始研制，1982年通过铁道部技术鉴定，批准推广使用。“97”型是1993年开始研制，
2、 1997年通过铁道部技术鉴定，并决定用“97”型替代原“25HZ相敏轨道电路”在全路推广使用。,一、25HZ相敏轨道电路的组成（见图1-1） 1、送端设备：BE25扼流变压器、BG25轨道变压器、限流电阻、RD1、RD2熔断器。 2、受端设备：BE25扼流变压器、BG25轨道变压器、RS限流电阻、RD3熔断器、Z防雷硒堆、HF防护盒、（JRJC1-70/240）二元二位继电器。 3、25HZ电源屏 二、25HZ相敏轨道电路的特点和主要技术指标,25HZ相敏轨道电路的特点,1、采用二元二位轨道继电器，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它频率电流的干扰能可靠
3、地进行防护。采用连续式供电，使之应变速度快，工作稳定、维修周期长，便于叠加电码化。 2、 与工频连续式轨道电路比较，受道碴电阻变化的影响小，因而改善了传输特性。 3、 25HZ电源是应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，其频率恒等于工频的一半。,4、 由于25HZ分频器的特性，当两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超前轨道电源电压90，因而可以采取集中调相方式。 5、 “田”字型分频器的两线圈呈90位置放置，大大降低输出25HZ回路中50HZ成分，保证了即使在防护盒断线的情况下，轨道继电器不会误动。 6、分频器具有稳压特性，当
4、50HZ在220（+40， 60V),负载由空载至满载的范围内变化时，输出电压仅在220V6.6V范围内变化,因而提高了轨道电路工作的稳定性。 7、功率消耗低：取自轨道0.6VA，大部分取自局圈（6.5VA)；双扼流区段20VA，无扼流区段30VA。,97型25HZ相敏轨道电路主要技术指标,1用于钢轨连续牵引总电流不大于800A、不平衡电流不大于60A的交流电气化区段的站内和预告区段的轨道电路。不设扼流变压器时，也可用于电气化区段内无电力机车行驶和非电气化区段的站内和预告区段的轨道电路。 250HZ电压为220（+40， 60V）范围内、钢轨阻抗不大于0.642km/、道碴最小电阻不小于0.6
5、km，在极限范围内，能可靠满足调整和分路要求，并能实现一次调整。 3单受的轨道区段若不带无受电分支和为增设非轨道电路用的扼流变压器时，极限长度为： 带双扼流变压器和无扼流变压器的轨道电路均为为1.5 km。,4、一送多受的轨道电路，以标准的0.06分路电阻在区段内任意点分路时,保证至少有一个轨道继电器可靠落下。 、每段轨道电路最多可设四个扼流变压器（包括空扼流变压器）。 、能实现叠加或预叠加电码化。 、在无迂回回路的条件下，任何故障均有可靠的分路检查。,25HZ相敏轨道电路的工作原理,一、轨道电路的工作原理 二、正弦交流电的基本知识 三、二元二位继电器的动作原理 四、二元二位继电器的相位选择性
6、 五、二元二位继电器的频率选择性 六、防护盒在电路中的作用,工 作 原 理,25HZ轨道电路采用交流25HZ电源连续供电。其受电端采用二元二位轨道继电器。从外电网送入50HZ电源，经专设的25HZ电源屏分频器分频作为轨道电路的专用电源。由于二元二位轨道继电器具有可靠的频率选择性，故该轨道电路不仅可用于交流电气化区段，而且可用于非电气化区段。 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。轨道电源由室内通过电缆供向室外，经由送端轨道电源变压器（BG25）、送端限流电阻（RX）、送端25HZ扼流变压器（BG25）、钢轨线路、,受端25HZ扼流变压器（BE25）、
7、受端25HZ轨道变压器（BG25）、电缆线路，送回室内，经过防雷硒堆（Z）、25HZ防护盒（HF2）给二元二位轨道继电器（GJ）轨道线圈3、4供电。局部线圈1、2电源由室内25HZ电源屏局部分频器提供110V电压，其中局部电源电压超前轨道电源电压90度。当轨道线圈和局部线圈所到电源满足规定的相位和频率要求时，二元二位轨道继电器JRJC1-70/240吸起，轨道电路处于工作状态；反之二元二位轨道继电器JRJC1-70/240落起，轨道电路处于不工作状态。,2.2.1二元二位继电器的动作原理,用于25HZ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，是根据电磁铁所建立的交变磁场与金
8、属转子中感应电流之间相互作用的原理而动作的。该继电器由带轴翼板、局部线圈、轨道线圈和接点组四大部分组成，安装在压铸铝合金支架内。活动部分采用滚珠轴承，双重防护，可靠性更高，使翼板转动灵活、耐久。 当该继电器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为0180时, 翼板抬起,使继电器前接点闭合；当相位为理想角时，处于最佳吸起状态；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。,图2-4 JRJC1-70/240型继电器的磁路系统,轨道磁路,局部磁路,翼板,2.2.2二元二位继电器的相位选择性,当局部线圈和轨道线圈分别通以具有一定相差的交变电流形成交变磁通J和G时
9、，磁通穿过翼板时就形成磁极J和G，在翼板中分别产生感应电流，这可以看作是许多环绕磁通的电流环所组成，故可称为涡流，以iwJ和iwG表示，如图所示。我们知道载流导体在磁场中所受的电磁力F与电流I和磁感应强度B成正比，即F正比于BI，而B=/S，故电磁力F或转距M与电流和磁通成正比。按左手法则，涡流iwG和iWJ在磁极J和G下将产生电动力F1和F2，即轨道线圈的磁通G在翼板中诱起的电流iWG在局部线圈J下所产生的力F1，和由局部线圈的磁通J在翼板中诱起的电流iWj在轨道线圈G下所产生的力F2。,图2-5,假定穿出翼板的磁通为正，穿入为负，则图2-5中“.”表示穿出，“x”表示穿入，对涡流也相应的定
10、为正负（顺时针为负，逆时针为正）。将F1的方向定为合力的正方向，,图2-6,图2-7,T(),o,2,ij,G,T(),T(),2,ij,G,T(),o,图2-8 J与G间的相差与翼板转矩关系图,T(),o,2,ij,G,T(),图2-8 J与G间的相差与翼板转矩关系图,转距公式,M=CIGIJsin 1、当=+90时， M=CIGIJ，前接点接通； 2、当=-90时， M=CIGIJ，后接点接通； 3、当=0或180时，M为零。 注：为局部线圈电流与轨道线圈电流的相位差； C是与继电器翼板的几何形状和材质以及角频率有关的某固定系数。,二元二位继电器的频率选择性,2.3.1二元二位继电器的频率
11、选择性的作用 2.3.2二元二位继电器的频率选择性的实现 2.3.3二元二位继电器的频率选择性便于实施电码化 2.3.4二元二位继电器的频率选择性可克服分频器的缺陷,2.3.1 二元二位继电器的频率选择性的作用,25HZ相敏轨道电路用于交流电气化区段的一项重要特性，即防止工频牵引电流的干扰。由原理图可知，轨道线圈经轨道中继变压器和扼流变压器与钢轨相连，如两根钢轨上的牵引电流不平衡，则将有50HZ电压加在轨道线圈上，在有列车占用轨道电路时，该50HZ电压不应使轨道继电器错误动作。,2.3.2 二元二位继电器的频率选择性的实现 设局部电源的角频率为，而轨道电源为2，这相当于局部线圈供以25HZ电流
12、，而轨道线圈混入50HZ电流，这时所产生转矩力的曲线，如图2-9所示，则在一个周期内的转矩力的平均值为零。 这说明二元二位继电器的两个线圈分别供以25HZ和50HZ两种不同频率的电流，在一个周期（40ms）内的平均转矩为零。即轨道线圈混入干扰电流（在电气化区段永远存在），与固定的25HZ频率局部电流相作用，翼板不产生转矩，不能使继电器误动。,上述轨道线圈混入50HZ电流，局部线圈供以25HZ电流时，在一个周期（40ms）内的平均转矩为零，但并非指任何瞬间均无转矩。在前后半个周期内转矩力相等，但方向相反。转矩力的变化时间为T/2=1/(2f)=20ms，而惯性较大的翼板，使继电器缓动时间大约在1
13、00ms以上，由于翼板的惯性跟不上转矩力变化的速率，而保持原来的位置，使继电器不致因干扰而错误动作。,T(),o,-1,1,2,20ms,40ms,T(),F,J(25HZ),iG(50HZ),图2-9 继电器转矩力曲线图,2.3.2 二元二位继电器的频率选择性的实现 由于二元二位继电器具有上述频率选择性，不仅可以防止连续牵引电流的干扰，而且对其它频率也同样作用，当轨道线圈流入电流的频率为局部线圈电流频率n倍时，通过公式证明：在一个周期内合成转矩力的平均值为零。即当轨道电流频率为局部线圈电流频率的n倍时，不能使翼板产生转矩力。,2.3.3二元二位继电器的频率选择性便于实施电码化 目前轨道电路的
14、研究必须满足电码化的实施，国内研制的移频轨道电路的中心频率为550HZ、650HZ、750HZ、850HZ，分别为25HZ的22倍、26倍、30倍、34倍（UM71轨道移频轨道电路的中心频率为1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600，分别为25HZ的68倍、80倍、92倍、104倍）。从上述分析可知，当在相敏轨道电路上叠加移频机车信息时，即在电码化电路采用受端发码时，当轨道电路被列车分路，一方面向轨道发送移频信号，同时也将移频信号加在轨道线圈上，由于局部线圈电流频率为25HZ和二元二位继电器具有可靠的频率选择性，在轨道线圈注入移频电流时，不能使轨道继电器错误动作。,2.4防护盒在电路
15、中的作用,一、减少25HZ信号在传输中的衰耗 二、减少25HZ信号在传输中的相移 三、减少50HZ干扰电压,HF2防护盒是由电感和电容串联而成，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；对干扰电流起着减少轨道线圈上的干扰电压作用。对于25HZ信号电流相当于16uF电容，起着减少轨道电路传输衰耗和相移的作用。,图3-23 防护盒作用,若轨道电路不并接防护盒，轨道电路必须对轨道继电器端供给0.04A电流，而并接防护盒后：该电流减少到0.0137A，减少了66%，就能保证正常工作，无疑轨道电路供电端送出电流随之减少，消耗功率以及传输过程的电压衰耗液减少。,当不加防护盒时，UG=1572V 、IG=0.0472A，分别求得： UB=12.7230.67V(双扼流） UB=5.7341.7V(无扼流） 负相移为： 72-30.67= 41.33 (双扼流）,GJ,A,3.997UB17.5,B,99038.7,GJ,A,9.114UB-10.2,B,110518.1,无扼流,双扼流,72-41.7= 30.3 (无扼流） 考虑失调角后供电电压调整为： UB=16.9V(双扼流） UB=6.6V(无扼流） 并接防护盒后，UG=1572V 、I总=0.01307
