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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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9
7、0，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
8、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
9、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
10、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
11、 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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
