CN109278798A - 一种轨道电路防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轨道电路防护系统,所述系统包括扼流变压器、空心线圈、调谐匹配单元、补偿调谐单元,其中,所述扼流变压器包括扼流线圈和两个引出端子,所述扼流变压器分别通过其两个引出端子与两条轨道实现连接;所述空心线圈包括扼流圈和两个引出端子,所述空心线圈分别通过其两个引出端子与所述两条轨道实现连接;所述调谐匹配单元,其连接在所述空心线圈两端;所述补偿调谐单元,包括并联连接的振荡支路和电容支路,所述补偿调谐单元连接在所述两条轨道之间。本发明的轨道电路防护系统能够有效地消除机械绝缘节破损故障后邻区段的串音干扰量,并能大幅降低牵引电流中的高频成分对轨道电路监测的影响,保证铁路系统的运营安全。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域,特别涉及一种轨道电路防护系统。
背景技术
目前,铁路站内一般采用音频轨道电路,轨道电路信号为一种FSK信号,该FSK信号中含有机车车载设备能够识别的机车信号信息。站内采用机械绝缘节对站内轨道电路区段进行划分。当机械绝缘节出现破损故障时,相邻区段的轨道电路会越区传输,当越区信号幅度满足车载设备接收门限时,会引起车载设备动作,严重时出现机车信号升级显示,严重危害铁路运营安全。
由于轨道电路依托钢轨为传输途径,钢轨为机车泄流途径,当通过钢轨返回至变电所的牵引电流中含有高频成分时,途径轨道电路接收端后,会串入轨道电路接收端,形成干扰信号,造成轨道电路监测曲线变化,影响维护单位判断和正常工作,同时也加重了维护工作负担。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种轨道电路防护系统。
一种轨道电路防护系统,所述系统包括扼流变压器、空心线圈、调谐匹配单元、补偿调谐单元,其中,
所述扼流变压器包括扼流线圈和两个引出端子,所述扼流变压器分别通过其两个引出端子与两条轨道实现连接;
所述空心线圈包括扼流圈和两个引出端子,所述空心线圈分别通过其两个引出端子与所述两条轨道实现连接;
所述调谐匹配单元,其连接在所述空心线圈两端;
所述补偿调谐单元,包括并联连接的振荡支路和电容支路,所述补偿调谐单元连接在所述两条轨道之间。
进一步地,所述扼流变压器还包括铁芯、适配线圈、以及与所述适配线圈形成回路的适配器和断路器。
进一步地,所述调谐匹配单元包括调谐部分和匹配部分。
进一步地,所述扼流变压器用等阻钢包铜钢轨引接线通过引出端子与所述两条钢轨连接。
进一步地,
所述匹配部分包括变压器、第一补偿电感和第二补偿电感、第一电解电容和第二电解电容;
所述第一电解电容和第二电解电容分别连接在所述变压器第一线圈的两端;
所述第一补偿电感和第二补偿电感分别接在所述匹配变压器第二线圈的两端。
进一步地,所述调谐匹配单元用导线与所述空心线圈连接。
进一步地,所述空心线圈用钢包铜钢轨引接线通过连接端子与所述两条钢轨连接。
进一步地,所述振荡支路包括串联的第一电容和电感;电容支路包括第二电容。
进一步地,所述补偿调谐单元用钢包铜钢轨引接线通过连接端子与钢轨连接。
本发明的轨道电路防护系统能够有效地消除机械绝缘节破损故障后邻区段的串音干扰量,并能大幅降低牵引电流中的高频成分对轨道电路监测的影响,保证铁路系统的运营安全。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的轨道电路防护系统的简要原理图;
图2示出了根据本发明实施例的扼流变压器的电路结构原理图;
图3示出了根据本发明实施例的调谐匹配单元的电路结构原理图;
图4示出了根据本发明实施例的补偿调谐单元的电路结构原理图;
图5示出了根据本发明实施例的轨道电路防护系统的信号越区及防护原理图;
图6示出了根据轨道电路中无防护装置的钢轨回流不平衡且含有高频谐波分量时的防护原理图;
图7示出了根据本发明实施例的轨道电路防护系统的防护原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的轨道电路防护系统包括扼流变压器BE、空心线圈SVA、调谐匹配单元PT、补偿调谐单元TB。如图1所示,本发明轨道电路系统设置在轨道电路中的区段中,并且变压器BE、空心线圈SVA、补偿调谐单元TB跨接在所述区段内两条轨道之间,而调谐匹配单元PT连接在空心线圈SVA两端。
本发明的轨道电路防护系统中扼流变压器BE的主要作用在于,导通牵引电流,使其顺利通过机械绝缘节,回归至变电所。如图2示出了本发明轨道电路防护系统的两个扼流变压器。如图2所示左侧的为一种空扼流变压器,包括扼流圈和铁芯,其中扼流圈具有三个引出端子1-3。空扼流变压器通过扼流圈引出端子1和引出端子2与钢轨连接,引出端子3可以与相邻区段中扼流变压器的扼流圈的引出端子3连接,其中,所述扼流变压器BE可以用等阻钢包铜钢轨引接线通过引出端子与钢轨连接。如图2所示的右侧为一种扼流适配变压器,包括扼流圈、铁芯、适配线圈、适配器、断路器Rd,其中扼流圈与上述空扼流变压器中的扼流圈相同。为了对扼流变压器实现保护,在扼流变压器外部还设置与箱体。
本发明的扼流变压器BE对音频轨道电路信号呈现出高阻抗,通过扼流圈及引出端子1和引出端子2导通工频牵引电流;通过适配线圈、适配器构成工频串联谐振,呈现低阻抗变换到钢轨侧,降低钢轨侧工频电压;通过适配线圈、适配器构成音频轨道电路信号并联谐振,呈现高阻抗变换到钢轨侧,不消耗音频信号能量。
本发明轨道电路防护系统的空心线圈SVA包括扼流圈、引出端子,以及防护空心线圈SVA的盒体。
空心线圈SVA为调谐匹配单元的调谐部分提供产生并联谐振的稳定电感,并可对牵引电流中的高频谐波呈现低阻抗,而对高频成分形成短路效果,有效降低高频谐波形成轨面电压而在钢轨侧形成的高频电压,这将有力地减小对轨道电路监测设备的干扰。所述空心线圈SVA可以用钢包铜钢轨引接线通过引出端子与钢轨连接。
本发明轨道电路防护系统的调谐匹配单元PT由调谐部分和匹配部分构成。如图3示出了调谐匹配单元PT的电路结构图,如图3所示调谐部分包括振荡支路(由电感TL1、与电感TL1串联连接的电容C3构成的电路)和电容支路(由电容C4、与电容C4并联的电容C5构成的电路),所述振荡支路与电容支路并联连接。振荡支路对相邻区段轨道电路频率信号形成串联谐振,谐振阻抗趋近于零,形成“零阻抗”,实现对相邻信号的第一道防护。所述振荡支路与电容支路并联连接,与空心线圈构成并联谐振,形成“极阻抗”,满足本区段轨道电路频率信号传输。
调谐匹配单元PT中的匹配部分包括变压器AFT、两个补偿电感PTL、两个电解电容C1和C2,所述两个电解电容C1和C2分别连接在所述变压器AFT第一线圈的两端,所述两个补偿电感PTL分别接在所述匹配变压器第二线圈的两端,匹配部分通过连接端E1和E2实现钢轨与电缆间信号的匹配传输。所述调谐匹配单元PT用导线通过U1铜板端子和U2铜板端子与所述空心线圈SVA连接。所述空心线圈SVA和调谐匹配单元PT构成轨道电路工作部分,并对相邻区段轨道电路信号形成第一道防护,形成对轨道电路信号频率的较高阻抗。
本发明轨道电路防护系统的补偿调谐单元TB包括振荡支路和与该振荡支路并联的电容支路。如图4示出了补偿调谐单元的电路结构图,如图4所示,振荡支路包括电容C以及与所述电容C串联的电感L,电容支路包括电容C0。所述振荡支路对相邻区段轨道电路频率信号形成串联谐振,谐振阻抗趋近于零,形成“零阻抗”,实现对相邻信号的第二道防护。所述电容支路与所述振荡支路并联,使所述的补偿调谐单元TB在本区段轨道电路频率下等效为25uF电容器,补偿本区段钢轨电感,使本区段信号匹配传输。
所述补偿调谐单元TB用钢包铜钢轨引接线与钢轨连接,对本区段轨道电路信号呈现为25uF补偿电容特性,对相邻区段轨道电路信号呈现为低阻抗。
通常,列车轨道的相邻区段机械绝缘节破损后(如图5所述的8DG和1G间的绝缘节出现破损),相邻区段的轨道电路信号通过连通的绝缘节、钢轨、占用轮对、绝缘节两端的扼流变压器中心点形成通道,形成越区信号电流,占用轮对前方钢轨上形成信号电流,被机车信号感应线圈接收,越区信号电流大小超过规定值后,引起车载设备动作,进而引发机车信号错误显示,严重时造成机车信号升级。
图5示出了本发明轨道电路防护系统的信号越区及防护原理图。如图5所示,本发明轨道电路防护系统的调谐匹配单元PT内调谐部分和补偿调谐单元TB分别形成了对轨道电路信号的两重防护。当1G安装有本发明的这类防护单元时,由于调谐匹配单元PT内调谐部分的调谐功能,可对越区信号形成一次短路(如图5中以带箭头的实线表示的1700Hz的信号电流流向),大幅降低钢轨内的越区信号电流大小。当调谐匹配单元PT内调谐部分故障时,补偿调谐单元TB内的调谐部分(即由电容C、电感L和电容C0构成的调谐电路)可起到同样作用,对越区信号形成二次短路(如图5中以带箭头的虚线表示的1700Hz的信号电流流向),这样就有效地对机械绝缘节破损后形成的越区信号电流进行了短路防护,使车载设备不会接收到越区信号,确保车载正常工作。
如图6示出了基于本发明的轨道电路防护系统在钢轨回流不平衡且含有高频谐波分量时的防护原理图。如图6所示,当钢轨回流不平衡且含有高频谐波分量时(即图6中电流I1≠I2时),由于空扼流变压器和匹配变压器没有滤波功能,对高频信号呈现较大阻抗,因此会在接收端钢轨上产生较高电压U,进而传输至接收端,影响接收端监测设备正常工作。当采用防护装置时,如图7所示,空心线圈对高频信号能呈现较低阻抗,能够将高频信号在接收端调谐匹配单元的电压钳位在较低水平,起到防护作用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种轨道电路防护系统,所述系统包括扼流变压器、空心线圈、调谐匹配单元、补偿调谐单元,其中,
所述扼流变压器包括扼流线圈和两个引出端子,所述扼流变压器分别通过其两个引出端子与两条轨道实现连接;
所述空心线圈包括扼流圈和两个引出端子,所述空心线圈分别通过其两个引出端子与所述两条轨道实现连接;
所述调谐匹配单元,其连接在所述空心线圈两端;
所述补偿调谐单元,包括并联连接的振荡支路和电容支路,所述补偿调谐单元连接在所述两条轨道之间。
2.根据权利要求1所述的轨道电路防护电路,其中,
所述扼流变压器还包括铁芯、适配线圈、以及与所述适配线圈形成回路的适配器和断路器。
3.根据权利要求1所述的轨道电路防护系统,其中,
所述调谐匹配单元包括调谐部分和匹配部分。
4.根据权利要求1或2所述的轨道电路防护电路,其中,
所述扼流变压器用等阻钢包铜钢轨引接线通过引出端子与所述两条钢轨连接。
5.根据权利要求3所述的轨道电路防护系统,其中,
所述匹配部分包括变压器、第一补偿电感和第二补偿电感、第一电解电容和第二电解电容;
所述第一电解电容和第二电解电容分别连接在所述变压器第一线圈的两端;
所述第一补偿电感和第二补偿电感分别接在所述匹配变压器第二线圈的两端。
6.根据权利要求1或3或5所述的轨道电路防护系统,其中,
所述调谐匹配单元用导线与所述空心线圈连接。
7.根据权利要求1所述的轨道电路防护电路,其中,所述空心线圈用钢包铜钢轨引接线通过连接端子与所述两条钢轨连接。
8.根据权利要求1所述的轨道电路防护电路,其中,
所述振荡支路包括串联的第一电容和电感;电容支路包括第二电容。
9.根据权利要求1或8所述的轨道电路防护电路,其中,
所述补偿调谐单元用钢包铜钢轨引接线通过连接端子与钢轨连接。
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