97型25Hz相敏轨道电路原理、调整、测试及常见故障分析1

一、轨道电路作用及构成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。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1、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。2、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。3、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。4、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：1〉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。2〉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。3〉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。五、25Hz轨道电路概述一、25Hz轨道电路设备的基本组成1〉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。2〉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。六、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JRJC－70/240落下，轨道电路处于不工作状态。1、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15Ω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。2、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。3、扼流变压器和轨道变压器一、扼流变压器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97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。七、25Hz相敏轨道电路的调整和测试1、调整方法多年来现场运用情况表明：25Hz相敏轨道电路较易做到一次调整。只有少数区段经历一次雨季，要将轨道继电器端电压调整到不低于其最低值，并确认励磁吸起，待晴天后再检查能否确保分路检查，即轨道继电器残压应小于7.4V和前接点分离，如分路良好，即能实现一次调整。2、调整注意事项①送电端限流电阻的数值以及受电端中继变压器的变比，应按原理图的规定加以固定，若调小限流电阻，将恶化轨道电路的分路，若改变中继变压器的变比，会使受电端连接器材的阻抗和轨道电路的阻抗匹配条件遇到破坏。②25Hz相敏轨道电路具有相位选择性，在调整供电变压器电压时应注意不要将同名端接错。③一送多受的轨道区段，各分支电压应调整至相同或相近电压值。然后，根据其类型按调整表的相应类型来调整轨道电路的供电电压，此时，各轨道继电器上的端电压应在调整表给定的允许电压范围内。④应检查机车信号的入口电流是否满足机车信号的要求。在电气化区段钢轨内除信号电流外，还可能会有不平衡牵引电流，这会影响测试的准确性。因此，最好选在天窗时间内进行该项测试以确保测试的准确性。（可用选频表）3、调整步骤1）、选定并制作25HZ轨道电路调整表25HZ轨道电路的设备使用及调整方式，需要严格按照25HZ相敏轨道电路调整表进行。所以根据轨道电路结构和制式的不同，我们需要在维规中查找出对应的表格。3、调整步骤2）、测试、调整25HZ轨道电源屏电源屏输出电源在外电网波动变化条件下，轨道电压应控制在（220±6.6）V，局部电压控制在（110±3.3）V，局部电压相位角超前轨道电压90°，24+2.4-3.6V，方可进行轨道电路的标调工作。25HZ轨道电源屏测试可以在电源屏上直接调阅（见下图3）。3、调整步骤3）、选定室外送、受电端变压器的变比电码化区段室外变压器(见图5)变比应固定，轨道接收端电压由室内BMT-25型轨道变压器进行调整。非电码化区段的轨道接收端电压可以通过调整送电端二次侧电压调整，送、受电端室外变压器端子使用要求见表1。在调整室内外变压器及更换器材是应注意不要将同名端接错，否则将导致相位角发生偏离。3、调整步骤4）、选定并调整送、受电端的限流电阻RX、Rs送、受电端的限流电阻应严格根据调整表进行选择并固定，不得随意调整，否则会破坏轨道电路整体特性，特别是分路特性。电阻接线方式见图4。3、调整步骤5）、调整轨电供电变压器BMT的电压，使Uj达标，GJ吸起⑴对于电码化区段，调整方法为改变室内调整变压器BMT-25（见图6）的输出端子,同时测量轨道继电器电压Uj和相位角，使之满足规定的技术指标。BMT-25型室内调整变压器调整方法参考图6内的表格，此调整表位于BMT-25型室内调整变压器背面。⑵对于非电码化区段，按调整参考表数值，改变送电端变压器BG2－130/25二次侧电压UB（见图7），同时测量轨道继电器电压Uj和相位角，使之满足规定的技术指标。（备注:轨道继电器电压Uj和相位角可以在轨测盘上测得。）3、调整步骤6）、调整防护盒的端子，使轨道继电器的相位角达标25Hz轨道电路相位角偏差大时，可调整防护盒的使用端子和连接端子的接线，如失调角较大时，可适当调高Uj（测试）电压，以使GJ的转矩满足技术指标。具体调整方法和位置见图8、图9。4、25HZ相敏轨道电路测试说明1）、轨道变压器I次、II次测试使用MF-14万用表，表档选择在交流电压档，两根表棒分别接在I、II次侧使用接线端子上进行测试记录，对于非电码化区段，I次侧电压为集中供电220V，对于电码化区段，I次侧电压由室内调整后仅几十伏，因此测试要选择合适档位使测试更准确。2）、不平衡电流长短测试用CD96-3Z型移频表，选择电流测试档，在有牵引回流通过时，用电流钳在扼流变两条钢包铜线上同时测试电流并记录。其差为不平衡电流。由于此项测试有一定危险性，日常不要求测试。当区段可能因为不平衡电流而产生电特性变化时，应采取相应安全措施后进行测试分析。4、25HZ相敏轨道电路测试说明3）、限流电阻电压测试使用MF-14万用表，表档选择在交流电压档，两根表棒分别接在使用的电阻接线端子上，读出数据并记录，注意：当轨道电路红光带故障时，测试该电压与日常值比较，可快速判断轨道电路电压是开路还是短路故障（开路时因回路无电流，该电压未0，短路时回路电流增大，该电压增大）。4）、轨面电压测试使用MF-14万用表，表档选择在交流电压档，两根表棒分别接在轨面，读出数据并记录，对于闭环电码化区段，要使用CD96-3Z型移频表选择25HZ电压档测试，否则读数不准确。4、25HZ相敏轨道电路测试说明5）、二元二位继电器或微电子接收器端压测试使用MF-14万用表，选择在交流电压档，在二元二位继电器3、4端子进行测试，对于JXW-25微电子接收器，使用交流电压档测试其73、83端子。（轨道测试盘也可以直接读出数据见下图）4、25HZ相敏轨道电路测试说明6）、JXW-25输出直流电压使用MF-14万用表，选择直流电压档在JXW-25相敏接收器的32、42端子进行测试。7）、分路残压测试用0.06欧姆标准分路线进路分路（生锈钢轨应打磨良好，同时使用CD96-3Z型移频表选择阻抗测试档，测试该分路线短路电阻约为60毫欧），同时在室内使用轨道测试盘或万用表在分线盘进行测试。4、25HZ相敏轨道电路测试说明8）、极性交叉检查【方法一】用选频电压表在轨端绝缘处轨面测得。在电化有扼流变压器区段，两轨端绝缘处电压V1+V4之和约等于两轨面电压V2+V3之和，或轨端绝缘处电压V1、V4大于交叉电压V5、V6时，有相位交叉（对于相邻两区段轨面电压相差较大时，该方法不易判断，应采用方法二）。或用CT268A型轨道电路极性交叉检查仪测量直读邻接区段是否极性交叉。4、25HZ相敏轨道电路测试说明8）、极性交叉检查【方法二】使用用CD96-3型表选择25周电压相位差档，将四根表笔按红黑对应插入