CN110641514A - 解决铁路分路不良的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了解决铁路分路不良的系统，铁路轨道电路技术领域，系统包括钢轨以及与钢轨相连接的送端电路和受端电路，送端电路包括限流元件和轨道电源，受端电路包括轨道继电器，所述的送端电路还包括送端扼流变压器，送端扼流变压器的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈串联限流元件后与轨道电源连接；受端电路还包括受端扼流变压器，受端扼流变压器的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈与轨道继电器连接，送端扼流变压器信号线圈侧的阻抗为27‑32Ω、阻抗角大于70°，受端扼流变压器牵引线圈侧的阻抗为3‑4Ω。可以有效提升钢轨侧阻抗，优化轨道电路的分路状态，有效克服现有技术的缺陷，更好地满足用户的使用需求。

Description

解决铁路分路不良的系统

技术领域

本发明属于铁路轨道电路技术领域，涉及到铁路分路系统，特别是解决铁路分路不良的系统。

背景技术

铁路运营是靠轨道电路来判断轨道上是否有车占用，从而实现自动控制。所谓轨道电路，顾名思义就是用轨道的两根钢轨作为导体，两端加上绝缘、送电设备和受电设备构成的电路。当轨道上有车时称为占用状态，在信号室内对应的该钢轨处显示红色，称为“红光带”；当无车占用时称为空闲状态。还有一种情况，由于钢轨生锈或一些特殊原因，当轨道有车占用时，不显示“红光带”，也就是有车当成无车，这就很危险了，这种情况称之为“分路不良”，分路不良的问题严重困扰着铁路运输部门。

铁路部门一般用三种方式解决分路不良问题：

①工务方式：对生锈钢轨进行打磨，该方式不但占用大量人工，而且增加作业危险，很少采用；

②机务方式：开机车或打磨车在生锈的轨道上行走，此方式对火车运行的自动控制极为不利，一般只用于车辆少的站段，大部分情况很少采用；

③电务方式：通过改进轨道电路参数，使轨道容易分路。北京全路通通信信号研究设计院有限公司，研究了“97型25Hz相敏轨道电路”以及“高压脉冲轨道电路”，北方交大信号抗干扰研究室研制了“扼流适配变压器型25Hz相敏轨道电路”。

由于前两种方式很少采用，所以我们只探讨电务方式，也就是轨道电路方式。目前轨道电路的构成结构示意图如图1所示。图1中，轨道电源即为送电设备，由电源屏供电。该送电设备不仅限于直流电源，现在多用交流电源；轨道继电器即为受电设备，有车占用时，该继电器落下，否则吸起。

以上电务方法中，要达到改变轨道电路参数的目的，必须对组成系统的器材进行改造，包括：

①97型25Hz相敏轨道电路，为了消除牵引大电流引起的磁饱和问题，必须增加扼流变压器的铁心气隙；为了改善轨道电路失调角，必须修改防护盒的电感及电容参数。

②扼流适配变压器型25Hz相敏轨道电路，为了解决不平衡电流干扰，必须增加适配器。

③高压脉冲轨道电路，为了使高压脉冲信号顺利传输，必须提升系统传输功率，也就是提高电源屏容量。

前两种改动，使轨道电路特性阻抗与负载阻抗严重失配，造成轨道电路的分路残压变高，分路状态进一步恶化。第三种方式，电源屏容量要提高10倍，除了大量耗电外，还提高了系统造价，遭到用户极力排斥。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了解决铁路分路不良的系统，可以有效提升钢轨侧阻抗，优化轨道电路的分路状态，有效避免“使轨道电路特性阻抗与负载阻抗严重失配，造成轨道电路的分路残压变高，分路状态进一步恶化，耗电量大、提高系统造价”情况的出现，更好地满足用户的使用需求。

本发明所采取的具体技术方案是：解决铁路分路不良的系统，包括钢轨以及与钢轨相连接的送端电路和受端电路，送端电路包括限流元件和轨道电源，受端电路包括轨道继电器，关键在于：所述的送端电路还包括送端扼流变压器，送端扼流变压器的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈串联限流元件后与轨道电源连接；受端电路还包括受端扼流变压器，受端扼流变压器的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈与轨道继电器连接，送端扼流变压器信号线圈侧的阻抗为27-32Ω、阻抗角大于70°，受端扼流变压器牵引线圈侧的阻抗为3-4Ω。

所述的送端电路还包括连接在送端扼流变压器的二次侧线圈与轨道电源之间的送端轨道变压器，限流元件连接在送端扼流变压器的二次侧线圈与送端轨道变压器的一次侧线圈之间；受端电路还包括连接在受端扼流变压器与轨道继电器之间的受端轨道变压器，送端轨道变压器的二次侧输出电压为0.5-17.5V，受端轨道变压器的变比为220：17.5。

所述的送端轨道变压器的相邻两个可调档位之间的电压差是0.5V，受端轨道变压器的相邻两个可调档位之间的电压差也是0.5V。

所述的轨道继电器为二元二位继电器，在二元二位继电器的轨道线圈的两端并联有防护盒，防护盒为HF2-25型防护盒，防护盒内的电容为12μF的电容、电感为0.845H的电感，在二元二位继电器的局部线圈两端并联有电容。

所述的限流元件是阻值为6.9Ω、功率为690W的限流电阻。

本发明的有益效果是：送端扼流变压器和受端扼流变压器一方面可流过较大的牵引电流，使火车正常且快速运行；另一方面可以提升钢轨侧阻抗，优化轨道电路分路状态。限流元件一方面保护轨道电路送电设备，使之不在分路状态下过载损毁；另一方面轨面电压可以提高到现有轨面电压的3-5倍，确保轨道电路的分路感度，使之易于分路。轨道变圧器可以匹配传输信号，改善分路灵敏度，同时降低传输功率。本发明送端扼流变压器信号线圈侧的阻抗为27-32Ω、阻抗角大于70°，受端扼流变压器牵引线圈侧的阻抗为3-4Ω，可以有效提升钢轨侧阻抗，从而将轨道电路的分路灵敏度由原来的0.06Ω提高到0.19-0.3Ω，更好地优化轨道电路的分路状态，以解决分路不良的难题。可以有效避免“使轨道电路特性阻抗与负载阻抗严重失配，造成轨道电路的分路残压变高，分路状态进一步恶化，耗电量大、提高系统造价”情况的出现，更好地满足用户的使用需求。

附图说明

图1为目前轨道电路的构成结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明中扼流变压器的电路图。

附图中，1代表送端扼流变压器，2代表限流元件，3代表送端轨道变压器，4代表受端扼流变压器，5代表受端轨道变压器，6代表防护盒，7代表轨道继电器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明：

具体实施例，如图2和图3所示，解决铁路分路不良的系统，包括钢轨以及与钢轨相连接的送端电路和受端电路，送端电路包括限流元件2和轨道电源，受端电路包括轨道继电器7，所述的送端电路还包括送端扼流变压器1，送端扼流变压器1的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈串联限流元件2后与轨道电源连接；受端电路还包括受端扼流变压器4，受端扼流变压器4的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈与轨道继电器7连接，送端扼流变压器1信号线圈侧的阻抗为27-32Ω、阻抗角大于70°，受端扼流变压器4牵引线圈侧的阻抗为3-4Ω。

作为对本发明的进一步改进，送端电路还包括连接在送端扼流变压器1的二次侧线圈与轨道电源之间的送端轨道变压器3，限流元件2连接在送端扼流变压器1的二次侧线圈与送端轨道变压器3的一次侧线圈之间；受端电路还包括连接在受端扼流变压器4与轨道继电器7之间的受端轨道变压器5，送端轨道变压器3的二次侧输出电压为0.5-17.5V，受端轨道变压器5的变比为固定变比220：17.5。利用送端轨道变压器3和受端轨道变压器5可以提高轨面电压，确保轨道电路的分路敏感度，使之易于分路。

送端轨道变压器3的相邻两个可调档位之间的电压差是0.5V，受端轨道变压器5的相邻两个可调档位之间的电压差也是0.5V。每0.5V作为一档可调，可以提高轨道电路的匹配性。

作为对本发明的进一步改进，轨道继电器7为二元二位继电器，在二元二位继电器的轨道线圈的两端并联有防护盒6，防护盒6为HF2-25型防护盒，防护盒6内的电容为12μF的电容、电感为0.845H的电感，在二元二位继电器的局部线圈两端(即JJG端与JJF端之间)并联有电容。二元二位继电器使得轨道电路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地进行防护。防护盒6可以调整作用于二元二位继电器上的25Hz的轨道电压的相位，使其滞后于局部电压的相位差接近90度，可以减少二元二位继电器上50Hz牵引电流的干扰；可以减少25Hz信号在传输中的衰减；可以减少二元二位继电器上50Hz电压的干扰，增强二元二位继电器的工作可靠性。

作为对本发明的进一步改进，限流元件2是阻值为6.9Ω、功率为690W的限流电阻，通过增大限流元件2的阻值和功率，可以更好地保护送电设备，避免送电设备在分路状态下过载而损毁，同时可以进一步提高轨面电压，确保轨道电路的分路感度，使之易于分路。

一、设计送端扼流变压器和受端扼流变压器：

扼流变压器对牵引电流的阻抗很小，而对信号电流的阻抗很大。送端扼流变压器1用来降压，受端扼流变压器4用来升压，从而隔离牵引电流。

如图3所示，当送端扼流变压器1的信号线圈侧输入6V(25Hz)时，Z45≥27Ω；当受端扼流变压器4的牵引线圈侧输入2V(25Hz)时，Z12≥3Ω；考虑冲击干扰，铁心开气隙，并加大送端扼流变压器1和受端扼流变压器4的圈数，送端扼流变压器1和受端扼流变压器4牵引线圈侧1、3之间和2、3之间的圈数都增大为11，信号线圈侧4、5之间的圈数都增大为66，从而增大送端扼流变压器1和受端扼流变压器4的阻抗。

二、理论计算：

25Hz钢轨阻抗为Z＝0.5∠52°Ω/km；最小道床电阻为Rd＝1Ω.km，最大道床电阻为Rd＝∞；JRJC1-70/240二元二位继电器可靠工作值为15∠72°，工作电流为40mA；释放值为8.6V，可靠落下电压值为7.74V，电源波动系数为1.05，则二元二位继电器的返还系数KV＝可靠落下电压值*0.9/工作电压值*电源波动系数＝7.74*0.9/15*1.05＝0.49，采用返还系数较高的二元二位继电器，可以提高轨道电路的分路灵敏度。

三、工作原理：

如图2所示，室内的25Hz电源屏分别供出25Hz、220V的轨道电源和25Hz、110V的局部电源，轨道电源通过电缆供向室外，经由送端轨道变压器3、限流元件2、送端扼流变压器1、钢轨线路、受端扼流变压器4、受端轨道变压器5、电缆回到室内，经过防护盒6给轨道继电器7的轨道线圈供电。

25Hz局部电源经过并联在二元二位继电器的局部线圈两端(即JJG端与JJF端之间)的电容直接供给二元二位继电器的局部线圈。当二元二位继电器的轨道线圈和局部线圈所得电源满足规定的相位、频率、电压值的要求时，二元二位继电器吸起，轨道电路处于工作状态；反之，二元二位继电器落下，轨道电路处于不工作状态。

在送端扼流变压器1、限流元件2、送端轨道变压器3、受端扼流变压器4、受端轨道变压器5、防护盒6、轨道继电器7都安装完毕后，开始送电，当道床电阻分别是0.6～∞、1.0～∞时，按照下面表1所示的《轨道电路调整表》调整送端轨道变压器3输出侧电压，同时在室内观察轨道继电器7轨道侧电压及调整角，轨道继电器的轨道侧电压与天气、道床电阻和钢轨阻抗有关，晴天时一般是22V-25V、雨天时一般是17V-20V，轨道继电器的调整角是88±7°。

表1《轨道电路调整表》

本发明通过采用较高扼流阻抗的送端扼流变压器1和受端扼流变压器4、增大限流元件2的功率、优化送端轨道变压器3和受端轨道变压器5的变比、采用返还系数较高的二元二位继电器，可以提高轨道电路的分路灵敏度，将轨道电路的分路灵敏度由原来的0.06Ω提高到0.19-0.3Ω，从而优化轨道电路的分路状态，以解决分路不良的难题。可以有效避免“使轨道电路特性阻抗与负载阻抗严重失配，造成轨道电路的分路残压变高，分路状态进一步恶化，耗电量大、提高系统造价”情况的出现，更好地满足用户的使用需求。

Claims (5)

1.解决铁路分路不良的系统，包括钢轨以及与钢轨相连接的送端电路和受端电路，送端电路包括限流元件(2)和轨道电源，受端电路包括轨道继电器(7)，其特征在于：所述的送端电路还包括送端扼流变压器(1)，送端扼流变压器(1)的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈串联限流元件(2)后与轨道电源连接；受端电路还包括受端扼流变压器(4)，受端扼流变压器(4)的一次侧线圈与钢轨连接、二次侧线圈与轨道继电器(7)连接，送端扼流变压器(1)信号线圈侧的阻抗为27-32Ω、阻抗角大于70°，受端扼流变压器(4)牵引线圈侧的阻抗为3-4Ω。

2.根据权利要求1所述的解决铁路分路不良的系统，其特征在于：所述的送端电路还包括连接在送端扼流变压器(1)的二次侧线圈与轨道电源之间的送端轨道变压器(3)，限流元件(2)连接在送端扼流变压器(1)的二次侧线圈与送端轨道变压器(3)的一次侧线圈之间；受端电路还包括连接在受端扼流变压器(4)与轨道继电器(7)之间的受端轨道变压器(5)，送端轨道变压器(3)的二次侧输出电压为0.5-17.5V，受端轨道变压器(5)的变比为220：17.5。

3.根据权利要求2所述的解决铁路分路不良的系统，其特征在于：所述的送端轨道变压器(3)的相邻两个可调档位之间的电压差是0.5V，受端轨道变压器(5)的相邻两个可调档位之间的电压差也是0.5V。

4.根据权利要求1所述的解决铁路分路不良的系统，其特征在于：所述的轨道继电器(7)为二元二位继电器，在二元二位继电器的轨道线圈的两端并联有防护盒(6)，防护盒(6)为HF2-25型防护盒，防护盒(6)内的电容为12μF的电容、电感为0.845H的电感，在二元二位继电器的局部线圈两端并联有电容。

5.根据权利要求1所述的解决铁路分路不良的系统，其特征在于：所述的限流元件(2)是阻值为6.9Ω、功率为690W的限流电阻。

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