25HZ 軌道電路原理 截止到 2007 年底，中國鐵路總營業(yè)里程已達到 7.8 萬公里，全國鐵路總延展里程達到15.7 萬公里 ,復線達到 2.71 萬公里，電氣化達到 2.55 萬公里，電化率 32.7 ,并且還將修建更多鐵路。目前在電氣化鐵路上有 90的車站采用 25Hz 相敏軌道電路，因此該制式成為電氣化鐵路站內(nèi)軌道電路的首選。 1997 年經(jīng)鐵道部鑒定，決定用 “97型 25Hz 相敏軌道電路 ”替代原 “25Hz相敏軌道電路 ”在全路推廣使用。 97 型 25Hz 相敏軌道電路具有工作穩(wěn)定可靠，維修簡單和故障率低的優(yōu)點，具有很高的抗干 擾能力，并延長了軌道電路的極限長度（可達 1500m），深受現(xiàn)場歡迎。 第一節(jié) 25Hz 軌道電路概述 一、 25Hz 軌道電路設備的基本組成。 (一 )送電端設備構(gòu)成：送電扼流變壓器 BE25、軌道變壓器 BG25、電阻 R0、保險 RD1、保險 RD2。 (二 )受電端設備構(gòu)成：受電扼流變壓器 BE25、軌道變壓器 BG25、電阻 R0、保險 RD1、防雷補償器 FB、防護盒 HF、 25HZ 軌道繼電器 GJ（ JRJC1-70/240）。 另外 25HZ 軌道電路的軌道電源和局部電源 分別由獨立的軌道分頻器和局部分頻器給軌道繼電器的軌道線圈和局部線圈供電。 二、 25HZ 軌道電路的特點。 1.相敏 25Hz 軌道電路由于采用了二元繼電器，其具有可靠的相位選擇性和頻率選擇性，因而對軌端絕緣破損和外界牽引電流或其他頻率電流的干擾能可靠的進行防護 2. 25Hz 軌道電路采用 25Hz 頻率后，與其它工頻連續(xù)式軌道電路比較，在相同條件下，受道渣電阻變化影響小。 3. 25Hz 電源是運用分頻的原理構(gòu)成的，由于 50Hz 工頻穩(wěn)定，所以它也有頻率穩(wěn)定的特性，其頻率衡定在 50Hz 的一半。 4. 由于 25Hz 分頻器的固定特性，當兩個分頻器的輸入端反向連接時，則其輸出電壓相差 90，易于做成局部電源電壓恒定超前軌道電源電壓 90，因而可以采用其中調(diào)相方式。 5. 25Hz 分頻器具有不可逆性，雖然 50Hz 不平衡牽引電流通過扼流、軌道變壓器流入軌道分頻器的輸出回路，但在其輸入端不可能有 100Hz 電流。同時室內(nèi)軌道繼電器的局部線圈是由局部電源單獨供電，他不與鋼軌或軌道分頻器的輸出相連，又不經(jīng)過室外電纜線路，不受接觸網(wǎng)電流產(chǎn)生的 50Hz 干擾電壓的影響。 6.“田 ”字型分頻器的兩線圈 呈 90位置放置，輸入線圈的交流產(chǎn)生的刺痛不與諧振線圈完全相交，因而原則上排除了在輸入線圈間有局部斷路時輸入線圈 50Hz 電流向分頻器輸出電路的變化，大大降低 25Hz 輸出回路中 50Hz 成分。 7. 分頻器具有穩(wěn)定特性，當輸入的 50Hz 電源電壓在 220V（ +33， -44），負載由空載至滿載的范圍變化時，分頻器的輸出電壓在 220（ +6.6， -6.6） V 范圍變化，因而提高了軌道電路工作的穩(wěn)定性。 8. 25Hz 軌道電路由于采用了連續(xù)方式，從而較為方便的找出其工作的最不利條件和肌線指標，更便于通過計 算和實驗手段加以驗證。 三、 25Hz 軌道電路工作原理 25Hz 軌道電路的信號電源是由鐵磁分頻器供給 25Hz 交流電，以區(qū)分 50Hz 牽引電流，接受器采用二元二位軌道繼電器，該繼電器的軌道線圈由送電端 25Hz 軌道電源經(jīng)軌道傳輸后供電，局部線圈則由 25Hz 局部分頻器電源供電。軌道繼電器工作時，從軌道電路取得較少的功率而大部分功率是通過局部線圈獲得局部電源，因而軌道電路的控制距離可以延長，且只有軌道繼電器上的軌道線圈電壓 Ug 和局部線圈電壓 Uj 之間的相位角接近或等于 90時，轉(zhuǎn)矩最大，是翼片繞軸旋 轉(zhuǎn)，帶動接點動作，否則，翼片不能旋轉(zhuǎn)，不能帶動接點動作。所以， 25Hz 軌道電路既有對頻率的選擇性（區(qū)別開電力牽引電流）又有相位的選擇性。當軌道線圈和局部線圈電源電壓滿足規(guī)定的相位要求時， GJ 吸起，軌道電路處于調(diào)整狀態(tài)，即表示軌道電路空閑。當列車占用時，軌道電路被分路， GJ 落下。若頻率、相位不對時，GJ 也落下。因而，其抗干擾性能較強，廣泛應用于交流電力牽引區(qū)段。 第二節(jié) 交流二元繼電器 25Hz 相敏軌道電路的接收器采用交流二元繼電器，屬于交流感應式繼電器，是據(jù)電磁所建立的交變磁場與金屬轉(zhuǎn)子中感應 電流之間相互作用的原理而動作的。 JRJC 70/240 型繼電器由帶軸翼板、局部線圈、軌道線圈和接點組四大部分組成，安裝在鑄鋁合金支架內(nèi)，活動部分來用滾珠軸承雙重防護，可靠性更高，便翼板轉(zhuǎn)動靈活，耐久。 當通以規(guī)定頗率的電流，且局部線圖電壓超前軌道線圈電壓的角度 0 180時，翼板抬起，使繼電器的前接點閉合，當相角差為理想角時，處于最佳收起狀態(tài)，當局部線圈或軌道線圖斷電時，依靠翼板和附件的重量使接關處于落下狀態(tài)，由其動作原理可知，該繼電器具有可靠的頻率選擇性和相位選擇性，因而對軌道絕緣破損和外界 牽引電流或其他頻率的電 流 干 擾 可 靠 地 進 行 防 護 ， 滿 足 了 軌 道 電 路 抗 電 氣 化 干 擾 的 第三節(jié) 防護盒 HF2-25 型防護盒用于 97 型 25Hz 相敏軌道電路，是由電感線圈和電容組成的 L、 C 串聯(lián)諧振電路，線圈電感為 0.845H，電容為 12uF。 諧振頻率為 50Hz 對 50Hz 呈串聯(lián)詣振相當于 15電阻，對于干擾 電流起著減小軌道線圈上的干擾電壓作用。對 25Hz 信號電流相當于 16uf 電容，防護盒的阻抗 |Z|=4OOlO、 =-90o 20，對其進行補償。起著減小軌道電路傳輸衰耗和相移的作用。與相敏軌道繼電器并聯(lián)使用時，使軌道電路負載基本呈純阻性。 一、 HF2-25 型防護盒主要作用： 1.減少 JRJC 型軌道斷電器上 50HZ 牽引電流的干擾電壓。 2.對 25Hz 信號頻率的無功分量進行補償。 3.減少 25Hz 信號在傳輸中的衰耗和相移、使軌道線圈電壓和局部線圈電壓產(chǎn)生較好的相位差，保證 JRJC 型軌道繼電器正常工作。減少 25Hz 信號在傳輸中的衰耗。 為了減少 25Hz 信號電流在軌道電路傳輸中的衰耗，在保證軌道電路常工作的條件下，取自軌道電路的功率最小。如軌道線圈并聯(lián)防護盒呈并聯(lián)諧振時，則其總電流最小，就能保證正常工作，無疑軌道電路供電端送出電流隨之減少，消耗功率以及傳輸過程中的電壓衰耗就減少。因此，并聯(lián)防護盒對 25Hz 相敏軌道電路的任何一種類型其作用都是明顯的。 4.減少 25HZ 信號在傳輸中的相移 25Hz 軌道電源屏已將軌道和局部分頻器的輸出進行定相，使局部電壓超前軌道電壓90。如果軌道電路傳輸無相移，則加車軌道線圈上的電壓與軌道分 頻器的輸出電壓同相，使繼電器處于理想工作狀態(tài)，并聯(lián)防護盒對相移有不同程度減少。 5.減少 50Hz 干擾電壓 鋼軌中 50Hz 牽引電流對二元繼電器軌道線圈上產(chǎn)生的干擾電壓可達 120V 雖不產(chǎn)生固定轉(zhuǎn)矩，但使翼板產(chǎn)生顫動，對二元二位軌道繼電器工作不利。 并接防盒后，二元軌道繼電器上 50Hz 干擾電壓由 120V 降低到 4V 左右，這對繼電器的工作和 25Hz 測試影響較小，如軌道電壓的 25Hz 電壓為 20V，加上 50Hz的 4V 電壓后，其合成電壓為 這是因為防護盒對相當于 20 的短路線，它起到兩 個作用：一是該電阻反射扼流變壓器的牽引線圈側(cè)的干擾大大減小，對于恒流源性質(zhì)的牽引電流來說，使輸入阻抗減小到只有原來的 1/4，感應到信號線圈側(cè)的電壓也小到原來的 1/4， 二是并在二元軌道繼電器兩端的 20電壓大大小于前方匹配變壓器線圈的有效電阻，使已經(jīng)減小了的 50Hz 電壓絕大部分降壓有效電阻上，最終加在二元二位軌道繼電器兩端的電壓就所剩無幾。 二、使用環(huán)境 1.大氣壓力不低于 74.8KPa (海拔不超過 2500m) 2.周圍空氣溫度 -40-60 3.空氣相對溫度不大 于 90%（ 25 ） 4.周圍無引起爆 -炸危險的有害氣體。 三、主要技術技性 HF 25 型防護盒是由電感線圈和電容組成的 L、 C 串聯(lián)詣振電路，線圈電感為 0.845H，電容為 12uF。而對于 25Hz 來說， LC 串聯(lián)相當于一個電容：根據(jù)測試，防護盒槽路對于 50Hz相當于 15v 電阻。 四、使用及維護 HFz-25 型防護盒由螺栓固定在組合上，其 1、 3 號端子分別連接至 JRJC2-70/240 型二元軌道繼電器的軌道線圈兩端。 HF2-25 型防護盒需對電感線度測試和品質(zhì)因數(shù)測 試輸入電壓，輸入頻率進行測試，來判別防護盒的性能。 第四節(jié) 97 型 25Hz 相敏軌道電路特點和技術指標 一、選用 25Hz 的原因及優(yōu)越性 （一） 選擇 25Hz 的原因 在電氣化區(qū)段內(nèi)的軌道電路除應滿足在最不利條件下的基本要求外，還應具有能防護牽引電流干擾分能力，使之調(diào)整狀態(tài)時不會因干擾電流或電壓而使軌道繼電器錯誤落下，或者在分路狀態(tài)時不致因干擾電流或電壓而使繼電器錯誤吸起。所以埋在鐵路信號設計規(guī)范第 13.3.1 條中規(guī)定： “交流電力牽引區(qū)段應采用非工頻軌道電路，牽引電流縱向不平衡系數(shù)不得 大于 5因此選用 25Hz 符合設規(guī)規(guī)定。 （二）選擇 25Hz 的優(yōu)點 25Hz 相敏軌道電路采用了二元軌道電路，該繼電器具有可靠的頻率選擇性和相位選擇性，因此不需要加設濾波器，避免了因濾波器故障而造成行車危及安全。充分滿足 “故障安全 ”要求，因而可以設計成連續(xù)供電式軌道電路，做到設備簡單，設備簡單，工作穩(wěn)定，應變速度快，便于維修，防雷性能良好。因此具有一定的優(yōu)越性。 25Hz相敏軌道電路分別由獨立的 25Hz軌道電路分頻和局部分頻的給軌道電路繼電器的軌道線圈和局部線圈供電。在繼電器室內(nèi) 的 25Hz 軌道電源屏中設有專門的局部和軌道電路電壓 90，因此，又由于受電端并節(jié)防護盒，可大大減少軌道電路傳輸中的衰耗盒相移，所以經(jīng)軌道傳輸后加在繼電器上的局部電壓和軌道電壓（或電流）間的相角，仍可比較接近理想相位角，由于采用集中調(diào)相，使軌道電路設計和施工，維修大為簡化。二元軌道繼電器分別由軌道電源和局部電源供電，工作時僅從軌道電路取得較小功率（ 0.6A），而大部分功率使通過局部線圈取自局部電源（ 6.5A），由于軌道電源消耗的功率較小，再加之 25Hz 時鋼軌阻抗值較低，所以不論功率消耗或軌道電路的傳輸長度來說 ，都具有一定的優(yōu)越性。 二、 97 型 25Hz 相敏軌道電路的主要特點及技術指標 （一）主要特點 1.提高絕緣破損防護性能 鋼軌牽引引接線采用焊接式，減少接觸電阻，以提高絕緣破損防護性能。 2 .取消不設扼流變壓器的送、受電端 在運營中發(fā)現(xiàn)，不設扼流變壓器時，軌道繼電器所受的干擾遠大于設扼流變壓器的區(qū)段，同時不易于軌道電路調(diào)整。為此全部增設扼流變壓器。 3.扼流變壓器經(jīng)等阻線與鋼軌連接 將連向鋼軌的一長一短引接線設計成等阻線，降低牽引電流歸系統(tǒng)的不平衡 系數(shù)。 4.電源屏的配置 每一區(qū)段的平均傳輸功率為 20w，每個繼電器局部線圈加并電容補償后的功率為 6.5w，考慮單受和多受區(qū)段的比例。一個車站的軌道區(qū)段數(shù)和軌道繼電器數(shù)按 1： 2 計算，這樣就相當于軌道分頻器和局部分頻器供電給每一個軌道電路分別耗電 20w 和 13w，從而能計算出一個車站電源屏的型號配置。 5.交流二元繼電器 97 型 25Hz 相敏軌道電路優(yōu)化了磁路設計和提高工藝設計水平，返還系數(shù)由原來的 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。具有可靠的相位選擇性和頻率選擇性，抗干擾性能強，便于實現(xiàn)電碼化。 6 .增加扼流變壓器的類型 由原來的僅 400A 一種類型增加了 600A和 800A 兩種。他們分別供側(cè)線正線和靠近牽引變電所的區(qū)段。 7.極限長度延長 把二元繼電器的返還系數(shù)由 0.5 增加到 0.55，將送電端極限電阻由 2.2增加到 4.4，將受電端匹配變壓器的變比由原來的 16.67 降為 13.89。將 25Hz 分頻器的輸出電壓允許波動范圍由原來的 5減少到 3。 通過以上幾次改進措施，最終能將極限長度由 1200m 提高到 1500m。 8 .系統(tǒng)抗干擾能力大大提高 采取綜合治理的方式大大提高系統(tǒng)抗沖擊干擾分能力，首先設法盡可能減少電流的侵入量，其次在干擾電流侵入后設法使其少起一些干擾作用。另外，侵入分干擾電流若能造成軌道繼電器誤動，則設法讓其誤動后果不能影響其他信號設備或電路。 （二）主要技術指標 1.使用于鋼軌連續(xù)牽引總電流不大于 800A，不平衡電流不大于 60A 的交流電氣化區(qū)段的站內(nèi)和預告區(qū)段的軌道電路。 2.在頻率為 50Hz，電源電壓為 220 40， 220 60V 范圍內(nèi)，在極限長度范圍內(nèi)，能可靠的滿足調(diào)整和分路的要求，并能實現(xiàn)一次調(diào)整。 3.一送一受的軌道電路，以標準的 0.06分路電阻在區(qū)段內(nèi)任意點分路時，保證至少有一個軌道繼電器可靠落下。 4.每段軌道電路最多可設四個扼流變壓器（包括空扼流變壓器）。 5.能實現(xiàn)疊加或預疊加電碼化。 6.在無迂回回路的條件下，任何故障均可靠的分路檢查。 7.系統(tǒng)抗不平衡電流沖擊干擾由原來的 10A 提高到 60A。軌道電路極限長度由原來的1200m 提高到 1500m，可適 應重載發(fā)展的要求。 第五節(jié) 與機車信號信息相應的電碼化 機車信號是機車 “三大件 ”之一，對解決鐵路行車安全與效益的矛盾和提高行車指揮自動化程度，確保安全運輸發(fā)揮了重要的作用。站內(nèi)電碼化作為確保鐵路行車安全的重要措施，鐵道部十分重視。明確規(guī)定：車干線及繁忙的支線上、站內(nèi)正線，到發(fā)線股道均應實現(xiàn)由碼化股道電碼化應逐步過渡到疊加預發(fā)碼方式，車行車速度大于 120KM/h 段或機車裝有超速防護設備時，應積極推廣疊加預發(fā)碼方式電碼化保證電碼化信息的速傳。 目前主要以移頻信息的電碼化和 UM71、 zpw-2000 電碼化，他們都能很好與 25Hz 相敏軌道電路實現(xiàn)電碼化。 由于移頻機車信號信息頻率在音頻的范圍之內(nèi)，電纜電容不容忽視，固此應考慮電纜對發(fā)送移頻機子信號的影響。 由軌道電路的受電端發(fā)送機車信號信息時，施加在二元繼電器上的機車信息電壓不能過高。否則機道繼電器的巽板會產(chǎn)生較大的顫動聲影響繼電器壽命，試驗證明當移頻電壓降至30V 以下則不會出現(xiàn)顫動。因此，規(guī)定二元繼電器上的移頻信息電壓應壓 30V 以下。 第六節(jié) 25Hz 相敏軌道電路的調(diào)整和測試 一、調(diào)整方法： 多年來 現(xiàn)場運用情況表明： 25Hz 相敏軌道電路較易做到一次調(diào)整只有少數(shù)區(qū)段經(jīng)歷一次雨季，要將軌道繼電器端電壓調(diào)整到不低于其最低值，并確認勵磁吸起，待晴天后再檢查能否確保分路檢查，即軌道繼電器殘壓應小于 7.4V 和前接點分離，如分路良好，即能實現(xiàn)一次調(diào)整。 二、調(diào)整注意事項： 1.送電端限流電阻的數(shù)值以及受電端中繼變壓器的變壓比，應按原現(xiàn)圖的規(guī)定加以固定，若調(diào)小限流電阻，將惡化軌道電路的發(fā)路，若改變中繼變壓器的變比，會使受電端連接器材的阻抗和軌道電路的阻抗匹配條件遇到破壞。 2.25Hz 相敏軌道 電路具有相位選擇性，在調(diào)整供電變壓器電壓時應注意不要將同名端接錯。 3.一送多受的軌道壓段，各分支電壓應調(diào)整至相同或相近電壓值。然后，根據(jù)其類型按調(diào)整表的相應類型來調(diào)整軌道電路的供電電壓，此時，各軌道繼電器上的端電壓應在調(diào)整表給定的允許電壓范圍內(nèi)。 4.應檢查機車信號的入口電流是否滿足機車信號的要求。在電氣化區(qū)段鋼軌內(nèi)除信號電流外，還可能會有不平衡牽引電流，這會影響測試的準確性。因此，最好選在天窗時間內(nèi)進行該項測試以確保測試的準確性。 5.設有空扼流變壓器的軌道電路應對其軌道電路進行 補償。當設有空扼流變壓器的軌道電路實施電碼化時除對軌道電路進行補償外，還應對機車信號的電碼化信息進行補償。應機車信號信息的不同所需要的類型也不同，應根據(jù)機車信號信息來選擇相應類型的補償器，在規(guī)定了補償器的基礎上在按需要調(diào)整軌道電路供電電壓。 6.不在空扼流變壓器和無受電分割的一送一受的軌道電路在道渣電阻最高的情況下，用標準分路線在送電端及受電端分路時應有分路檢查，對一送多受的軌道電路隨道岔布置的不同，分路最不利的地點也不同，故檢查分路除應在送電端和所有受電端進行外，尚需在岔尖及其他地點檢查分路。如帶 有無送電分支還應在無受電分支的末端檢查。一送多受時軌道電路是將所有送電端軌道繼電器的前接點串連再控制軌道繼電器以其接點用于信號的各電路中，因而只需保證有一個受電端符合有分路檢查的要求。 三、相位交叉的檢查： 25Hz 相敏軌道電路特點之一是具有相位選擇時，因而實行相位交叉后對鋼軌絕緣破損有可靠的防護，所以必須對相位交叉進行嚴格的測試檢查使用萬用表測得 V1 V2 V3 V4 1.若 V1 V3 或 V1 V4 或 V2 V3 或 V2 V4 成立時，有相位交叉。 2.若 2V V5 或 2V1 V6 或 2V2 V5 或 2V2 V6 成立時，有相位交叉。 第七節(jié) 工程設計和現(xiàn)場維護 為提高 97型 25Hz相敏軌道電路抗干擾能力將有牽引電流回歸的軌道區(qū)段原來不設扼流變壓器的送受端一律取消，全部采用帶扼流類型。除將扼流變壓器牽引引接線改為焊接外，還將連向鋼軌的一長一短引接線設計成等阻線。 將牽引引接線改用焊接方式接向鋼軌，以克服應接觸電阻，增大而造成絕緣破損防護性能的失效。 采用固定抽頭型取代原來滑線變阻器，以利于現(xiàn)場軌道電路的調(diào)試和維護， 400A 扼流供側(cè)線區(qū)段使用， 600A 扼流供 正線區(qū)段使用， 800A 扼流供牽引變電所區(qū)段使用 在電氣化區(qū)段應設有扼流變壓器，相鄰兩段軌道電路扼流變壓器的中點相連，使 A.B 兩段軌道電路的另一根軌條通過一定的迂回阻抗相連，造成了軌道電路工作不穩(wěn)定。 一 、軌道電路的本身問題 1.調(diào)整這兩個區(qū)段時，改變?nèi)我粎^(qū)段供電電壓，影響另一區(qū)段軌道繼電器的電壓。 2.改變?nèi)我粎^(qū)段供電電壓極性時，另一區(qū)段的繼電器電壓變化很大。 3.任一區(qū)段分路時， 另一區(qū)段繼電器電壓也降低，甚至不能保持吸起。 二、牽引電流引起的問題 1.當有穩(wěn)定的 50Hz 牽引電流流過時，這兩個區(qū)段的熔斷器有可能熔斷。 2.渡線區(qū)段空閑時，其他區(qū)段有機車升弓，造成瞬間沖擊電流，有可能熔斷渡線區(qū)段的熔斷器，或未熔斷但軌道繼電器瞬間落下 0.3 妙左右。 三、解決的根本辦法 解決的根本辦法是將兩處相連，改為只有一處相連。而電氣化區(qū)段要求牽引電流回歸是暢通的，也就是將 be 間的聯(lián)系切斷，在渡線處加裝兩處絕緣，使 ab 兩段軌道電路完全隔開加以解決。 在一般情況下，按現(xiàn)有軌縫加裝絕緣，使區(qū)段的長度往往超出不大于 5m 的規(guī)定，為解決此問題，可采用膠接鋼軌絕緣接 頭或玻璃鋼包的岔型絕緣組件。 再有當死區(qū)段內(nèi)有車輛時，仍有可能出現(xiàn)單軌條流通牽引電流的現(xiàn)象。但在道岔區(qū)段不許停留車輛，能構(gòu)成此現(xiàn)象的機率很少，如果死區(qū)段的長度能符合規(guī)定，則將不易出現(xiàn)單軌條問題。 四、電纜線路的使用 1.干線供電時電纜的使用 軌道電路一般均采用干線供電方式，有 25Hz 電源屏輸出經(jīng)電纜線束向各送電端供給25Hz220V 電源允許在電纜上的壓降為 30V。當分頻器的輸出電壓為 30波動時經(jīng)電纜傳輸后軌道電路供電變壓器的一次輸入允許輸入最低電壓為 180V。每段軌道電路平均 消耗功率為 20W.。 2.室外設備的連接 軌道電路的送 .受電端及設有空扼流變壓器時，扼流變壓器與軌道變壓器之間的電纜電阻應不大于 0.3。 3.受電端電纜的使用 受電端的一次側(cè)自軌道繼電器間的電纜電阻，應不大于 150，即當電纜長度不大于 2.5公里時可