截止到2007年底,中国铁路总营业里程已达到7.8万公里,全国铁路总延展里程达到15.7万公里,复线达到2.71万公里,电气化达到2.55万公里,电化率32.7%,并且还将修建更多铁路。目前在电气化铁路上有90%的车站采用25Hz相敏轨道电路,因此该制式成为电气化铁路站内轨道电路的首选。
1997年经铁道部鉴定,决定用“97型25Hz相敏轨道电路”替代原“25Hz相敏轨道电路”在全路推广使用。97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。1
25Hz轨道电路概述25Hz轨道电路设备的基本组成(一)送电端设备构成:送电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、保险RD2。
(二)受电端设备构成:受电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、防雷补偿器FB、防护盒HF、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。2
25HZ轨道电路的特点1.相敏25Hz轨道电路由于采用了二元继电器,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
2. 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。
3. 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。
4. 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电源电压90°,因而可以采用其中调相方式。
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、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,他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。
6.“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。
7. 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。
8. 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。1
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获得局部电源,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。
交流二元继电器25Hz相敏轨道电路的接收器采用交流二元继电器,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。JRJC-70/240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。
当通以规定颇率的电流,且局部线图电压超前轨道线圈电压的角度0°V4或V2>V3或V2>V4成立时,有相位交叉。
2.若2V>V5或2V1>V6或2V2>V5或2V2>V6成立时,有相位交叉。1
工程设计和现场维护为提高97型25Hz相敏轨道电路抗干扰能力将有牵引电流回归的轨道区段原来不设扼流变压器的送受端一律取消,全部采用带扼流类型。除将扼流变压器牵引引接线改为焊接外,还将连向钢轨的一长一短引接线设计成等阻线。
将牵引引接线改用焊接方式接向钢轨,以克服应接触电阻,增大而造成绝缘破损防护性能的失效。
采用固定抽头型取代原来滑线变阻器,以利于现场轨道电路的调试和维护,400A扼流供侧线区段使用,600A扼流供正线区段使用,800A扼流供牵引变电所区段使用
在电气化区段应设有扼流变压器,相邻两段轨道电路扼流变压器的中点相连,使A.B两段轨道电路的另一根轨条通过一定的迂回阻抗相连,造成了轨道电路工作不稳定。
一 、轨道电路的本身问题
1.调整这两个区段时,改变任一区段供电电压,影响另一区段轨道继电器的电压。
2.改变任一区段供电电压极性时,另一区段的继电器电压变化很大。
3.任一区段分路时, 另一区段继电器电压也降低,甚至不能保持吸起。
二、牵引电流引起的问题
1.当有稳定的50Hz牵引电流流过时,这两个区段的熔断器有可能熔断。
2.渡线区段空闲时,其他区段有机车升弓,造成瞬间冲击电流,有可能熔断渡线区段的熔断器,或未熔断但轨道继电器瞬间落下0.3妙左右。
三、解决的根本办法
解决的根本办法是将两处相连,改为只有一处相连。而电气化区段要求牵引电流回归是畅通的,也就是将be间的联系切断,在渡线处加装两处绝缘,使ab两段轨道电路完全隔开加以解决。
在一般情况下,按现有轨缝加装绝缘,使区段的长度往往超出不大于5m的规定,为解决此问题,可采用胶接钢轨绝缘接头或玻璃钢包的岔型绝缘组件。
再有当死区段内有车辆时,仍有可能出现单轨条流通牵引电流的现象。但在道岔区段不许停留车辆,能构成此现象的机率很少,如果死区段的长度能符合规定,则将不易出现单轨条问题。
四、电缆线路的使用
1.干线供电时电缆的使用
轨道电路一般均采用干线供电方式,有25Hz电源屏输出经电缆线束向各送电端供给25Hz220V电源允许在电缆上的压降为30V。当分频器的输出电压为-30%波动时经电缆传输后轨道电路供电变压器的一次输入允许输入最低电压为180V。每段轨道电路平均消耗功率为20W.。
2.室外设备的连接
轨道电路的送.受电端及设有空扼流变压器时,扼流变压器与轨道变压器之间的电缆电阻应不大于0.3Ω。
3.受电端电缆的使用
受电端的一次侧自轨道继电器间的电缆电阻,应不大于150Ω,即当电缆长度不大于2.5公里时可以采用单芯。
五、有关设计的其他问题
(一)轨道电路的极性交叉设置
1.相邻轨道电路间
相连轨道电路应有不同的相位配置,如遇某些站厂布置其个别区段与相邻区段无法做到相位交叉时应加装人工交叉绝缘。
2.两个站之间
当两个站之间有独立的25Hz电源屏供电时,并两车厂间的联络线也采用25Hz相敏轨道电路时或者一个站厂的两个咽喉分别由两个独立的25Hz电源屏供电时,则在衔接处的供电绝缘两侧均应设置送电端,防止在绝缘破损时造成供电继电器错误动作。
(二)主付电源倒换注意事项
50H主付电源倒换时25Hz分频器会瞬间停震,其启动时间 不大于0.6妙,故25Hz电源可能停电0.6妙,致使供电及其复示继电器瞬间落下。LXJ的缓放时间均大于0.6妙,故在50Hz主付电源切换时不致使其落下。
(三) 交流二元继电器的使用
1.交流二元继电器是感应式继电器且无附加轴,故交流二元继电器的后接点不的在电气集中或其他信号设备的控制及表示电路中使用。
2.供电组合内可设置JRJC1-70/240型继电器3台,及Hf2-25型防护盒3个以及2个防雷补偿器。一个组合架可装9个轨道组合。当在一个组合架上同时安装轨道组合和AX型继电器组合时相邻处应空开一个组合位置。
3.设计移频电码化时所需使用的轨道电路条件应取自无缓放的轨道第一复示继电器。
六、 现场使用中的一些问题
(一)车现场使用中,发现轨道电路导接线如果接触不良就会导致设备故障,相对于移频轨道电路来说25Hz相敏轨道电路对钢轨导接线要求更高必须保证其接触良好,车更换导接线时,应在无车的情况下,否则有可能造成轨道电路红光带影响行车。因此,在曰常维护中必须特别加强对导接线的检查维护。
(二)防雷补偿器现实际应用中,发生过石堆短路造成故障。现均有的单位已把石堆拆除。车工务更换钢轨时,曾发生把防雷补偿器烧坏,造成故障。拨掉防雷补偿器后,恢复正常,而室外轨道 箱中的断路器并没有断开,而造成烧坏防雷补偿器。因此存在一是缺陷,如果能在室内加装1A保险,做到提示一做防护,就能解决这一问题。1