CN201240392Y - 应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路 - Google Patents
应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路 Download PDFInfo
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Abstract
一种应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，包括钢轨线路、送端和受端，送端有扼流变压器、轨道变压器和可调电阻，受端有扼流变压器、轨道变压器、室内防护盒和室内接收器，受端轨道变压器室内侧线圈通过并联连接的室内防护盒连接室内接收器，其室外侧线圈通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，并在两者之间串联上述受端可调电阻，扼流变压器连钢轨线路；送端轨道变压器室外侧通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，两者之间串联上述送端可调电阻，扼流变压器室外侧连接钢轨线路。防护盒提高接收端钢轨视入阻抗，提高分路灵敏度达到系统实现解决分路不良要求的输出电压、电流提高了分路安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铁路信号的轨道电路系统，特别是应用于电气化区段的具备高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路。
背景技术
轨道电路在铁路运输中完成列车占用、钢轨断轨的检查，并输出检查结果，是构成车站联锁和列控系统的基础安全设备。
轨道电路在送端向钢轨上发送电信号，在接收端对信号幅度、相位进行判断，根据列车轮对对钢轨的短路、钢轨断轨等对电路的影响，实现发送端到接收端范围内列车的占用、钢轨断轨的检查，信号相位特征起到绝缘节破损的检查防护作用。25Hz相敏轨道电路因其固有的抗电气化干扰能力，广泛应用于我国铁路站内电气化区段。
由于钢轨表面锈蚀、污染等原因造成列车轮对踏面与钢轨表面间出现不良导电夹层，导致轮对无法短路钢轨(既分路不良)，轨道电路是基础安全设备，分路不良给铁路运输安全带来了隐患。
通过大量现场钢轨表面不良导电层的电击穿特性试验，证明能够通过电压击穿方式解决分路不良问题，提出如下系统指标要求：
提升钢轨间电压达到3V以上，以击穿不良导电层；
提高短路电流达到4A以上，达到烧结降低接触电阻所需量值；
选取短路电流所能够烧结的接触电阻值小于0.25Ω，作为分路灵敏度指标。
既有97型25Hz相敏轨道电路系统是按照0.06Ω分路灵敏度设计，接收端阻抗很低，不能实现0.25Ω的分路灵敏度，受功率限制不能实现上述钢轨间电压和短路电流指标。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于电气化区段具有高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其具备输出满足条件的电压、电流能力。
为了解决上述问题，本实用新型采取以下技术方案：
一种应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，包括钢轨线路、送端的扼流变压器、轨道变压器和可调电阻，受端的扼流变压器、轨道变压器、室内防护盒和室内接收器，送、受端还分别包括室外防护盒，受端还有一可调电阻，其中受端的连接关系为：受端轨道变压器室内侧线圈通过并联连接的室内防护盒连接室内接收器，轨道变压器的室外侧线圈通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，扼流变压器连接钢轨线路，并且在轨道变压器和室外防护盒之间串联上述可调电阻，送端连接关系为：送端轨道变压器室内侧连接室内轨道电源，室外侧通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，扼流变压器的室外侧连接所述钢轨线路，并且在所述轨道变压器和室外防护盒之间串联连接所述可调电阻。
上述送端和受端的室外防护盒结构相同，包括抽头电感和多组并联电容组成的串联电路，串联电路串联谐振于50Hz。
室外防护盒的串联电路中串联接入一个可调电阻。
上述送、受端的室外防护盒与扼流变压器失谐于25Hz。
受端可调电阻阻值范围为0-105Ω，送端串入的可调电阻阻值范围为0-4.4Ω。
所述受端接收器返还系数大于等于90％，并为互为冗余接收器，包括：第一接收器、第二接收器，所述两个接收器内包括信号处理功能相同的逻辑主机和并机，第一轨道区段的信号分别连接第一接收器的主机输入和作为冗余的第二接收器的并机输入，第二轨道区段的信号分别连接第二接收器的主机输入和作为冗余的第一接收器的并机输入；第一接收器的主机输出和第二接收器的并机输出连接驱动第一轨道继电器，第一接收器的并机输出和第二接收器的主机输出连接驱动第二轨道继电器，所述互为冗余接收器采用双机并联运用。
接收器采用多路通用轨道电路接收器双机并用。
送、受端的室外防护盒分别位于对应的扼流变压器箱体内。
所述轨道变压器的次级线圈具有多个抽头，初次级线圈匝数比最大为220:31.24，线径大于等于6mm2。
送端的轨道变压器还连接一个室内电压调整单元，该单元由调整变压器、电感和电容构成，调整变压器初级线圈连接轨道电源，次级线圈并联电容后串联电感后输出给所述轨道变压器。
本实用新型的有益效果为：利用防护盒提高接收端钢轨视入阻抗至2.2Ω，提高了分路灵敏度指标至0.25Ω，减少轨道电路功率消耗，采用大功率轨道变压器和室内调整单元，满足了大功率传输要求，使系统实现解决分路不良要求的输出电压3V、电流4A指标，提高了轨道电路系统的分路安全性能；通过互为冗余的接收装置提高轨道电路的工作可靠性，利用局部电源为接收器供电简化了系统；通过接收端调整电阻进行调节接收端电压，确保不破坏阻抗匹配关系，稳定了轨道电路工作性能；室外防护盒对工频信号的防护减少了进入室内设备的电气化干扰信号，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1是实施例中25Hz相敏轨道线路整体结构示意图；
图2是实施例中室外防护盒的电路图；
图3是防护盒和扼流变压器的连接图；
图4是互为冗余接收器内部框图；
图5是双机并联运用的互为冗余接收器具体原理框图；
图6是双机并联运用的互为冗余接收器结构简图；
图7是多路双机并联运用接收器原理图；
图8是轨道变压器示意图；
图9是室内调整单元电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1，一种用于电气化区段的高分路灵敏度25Hz相敏轨道电路，包括室内和室外两部分。
图1中左侧表示送端线路，送端线路的室内部分有调整单元，控制输出电压，实现电码化叠加时的隔离功能，送端的室外部分包括轨道变压器BG、室外防护盒HFW和扼流变压器BE，调整单元输出端连接送端轨道变压器BG的初级线圈，BG的次级线圈通过并联连接的送端室外防护盒HFW串联送端调整电阻R1后连接送端扼流变压器BE的信号侧线圈，BE钢轨侧线圈连接钢轨线路。
图1中右侧表示受端线路。受端线路的室内部分包括接收器JS、室内防护盒HF，室外部分包括轨道变压器BG’、室外防护盒HFW’和扼流变压器BE’，接收器JS通过并联连接的室内防护盒HF连接受端轨道变压器BG’的初级线圈，BG’的次级线圈通过并联连接的受端室外防护盒HFW’后串联受端调整电阻R2后连接受端扼流变压器BE’的信号线圈，其轨道线圈连接钢轨线路。
送端轨道变压器BG和送端室外防护盒HFW之间串联0-4.4Ω的可调抽头电阻R1，调节该抽头电阻R1可调节送端的电压和限制短路电流值。防护盒的多组电感和电容均串联谐振于50Hz实现对工频的防护，上述的防护盒采用多抽头电感配合不同的电容，电容的容值通过多组并联得到。
受端的轨道变压器BG’和室外防护盒HFW’之间串联一个可调电阻R2，在受端轨道变压器钢轨侧的视入阻抗约为26Ω，在不串联接入该可调电阻R2时，轨面电压提高后，接收器电压将达到45V以上，串联接入约75Ω电阻R2能使室内接收器电压降低至15V正常工作值，且接收端轨道变压器BG’和扼流变压器BE’之间增加该电阻R2，也实现了扼流后级高阻的要求，使在对该电阻调整时，能够缩小对接收端钢轨侧视入阻抗值的影响，上述可调电阻R2可在0-105Ω的范围内选择。
受端室外防护盒HFW’和送端室外防护盒HFW设备相同。结合图2和图3，由多抽头电感L1-LN和多组并联连接的电容C1-CN串联连接的串联电路，室外防护盒的串联电路与扼流变压器BE的信号侧线圈并联，室外防护盒的感性单元和容性单元串联谐振于50Hz，实现对工频的短路，扼流变压器BE和室外防护盒失谐于25Hz，得到提升的稳定阻抗，为了防止扼流变压器BE在长期运用或由于不平衡电流磁化阻抗降低后产生总阻抗的升高，电流谐振点必须大于等于25Hz，为了能够得到更为稳定地阻抗，谐振点远离工作频点，使其工作在谐振曲线的平坦区域，选择大于30Hz的区域，元件故障后阻抗降低，保证系统故障——安全，提升的高阻抗使系统满足解决分路不良的轨道电路技术指标，同时降低了轨道电路功率消耗。为室外防护盒和扼流变压器BE的连接图，室外防护盒配置方法有多种组合，得到用以配合不同扼流阻抗范围所需的容性负载，为更准确的调整到2.2Ω附近，防护盒电路的L、C串联一个可调电阻R，调节该电阻R阻值以调节Q值实现绝缘节阻抗的精细调整。
为了降低改造费用、减少浪费，利用既有扼流变压器BE1型、BE2型，其采用1:3固定变比，感抗分布在1.0Ω-1.2Ω范围内，在该范围内为了能够得到准确的2.2Ω阻抗值(经过计算满足断轨检查的优选值)，采用多组容性负载(图1中的并联电容)对阻抗进行补偿，在改造区段不是BE1或BE2型扼流变压器时，须采用等同于该电路的装设了室外防护盒的扼流变压器替换。
为了防护导致轨面电压小于3V后丧失击穿钢轨表面不良导电层能力的故障，接收器落下电压与钢轨轨面3V相对应，为了能够降低功率，采用返还系数大于等于90％的轨道电路接收装置。接收装置采用互为冗余接收器，该互为冗余接收器采用双机并联运用，参照图4-图，具体参照图5，互为冗余接收器包括两个接收器，第一接收器，属于第一区段的设备；和第二接收器，属于第二区段的设备。通过上述的连接方式，每个接收器除处理自身区段接收信号外，同步处理另一区段的接收信号，两个接收器任意一个故障时，两个区段均能够保持继续工作，在不增加设备的条件下实现了“1+1”的冗余，降低了由于设备故障带来的对运输的影响。第一接收器和第二接收器均包括主机和并机，其中，主机和并机具备相同功能，并具有独立的输入输出接口、入口电路、输出电路、隔离电路，信号输入端口采用高阻设计，减少由于接入并机后因接收器入口总阻抗降低引起的轨道电路信号的变化量；输出接口采用隔离电路，避免两路并联后形成输出接口间的互相短路。每台接收器采用一套核心处理单元完成主机和并机信号的解调、判断和输出控制，核心处理单元双硬件和双软件校核，保证输出的安全。用于相敏轨道电路的接收器，利用输入的参考电源(25Hz相敏轨道电路中为局部信号电源，或采用轨道电源作为参考源)，经过变压整流模块变压整流形成稳定的24V直流电源为核心处理单元模块供电。用于25Hz相敏轨道电路的接收装置能够采用本区段发送端轨道信号作为参考信号源。通过将轨道电路的发送端信号连接至参考信号输出端口，通过与接收端信号同步的信号波形采集运算得到，接收端偏离于发送端信号的角度，超出一定范围后，判断为由于绝缘节破损后相邻信号侵入造成的无效信号，停止控制继电器的输出，实现对相位的检查。双机并联运用的互为冗余接收器共同驱动执行继电器，该接收器采用与既有二元二位继电器相同插座结构，方便于改造中的设备替换。
参照图7，也可采用多路通用轨道电路接收器双机并用。其中包括双机并用连接的8路接收主机板和8路接收并机板。
参照图8，送端和受端的轨道变压器设备相同，该轨道变压器的次级线圈匝数较既有设备增多，且次级线圈有多个抽头，增加线圈匝数提升输出电压，设置多个抽头便于选择不同的输出电压。为了增大输出电流，初次级线圈的线径较以前相对增大。为了使该轨道变压器具有通用性，在多个不同的系统中均可使用，同时增加次级线圈的匝数和初次级线圈的线径。为满足当前系统大功率传输的要求，采用大功率的轨道变压器。电气化区段使用的轨道变压器最大输出电压不小于30V，采用最大匝比220:32.14，非电气化区段使用的最大允许电流不小于14A，采用线径大于等于6mm2。
应用于电码化区段时，参照图9，室内调整单元由调整变压器TB、电感L11和电容C11构成，调整变压器TB为适应功率传输要求增大线径，调整变压器TB初级线圈连接轨道电源，次级线圈并联电容C11后串联电感L11后输出，该电感L11和电容C11，降低电码化信号进入25Hz轨道电源屏，实现对叠加电码化信号的隔离。
本实用新型主要用于对既有电气化25Hz轨道电路系统的改造，易于施工、对既有电码化系统影响小，也可用于新建车站。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1、一种应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，包括钢轨线路、送端的扼流变压器、轨道变压器和可调电阻，受端的扼流变压器、轨道变压器、室内防护盒和室内接收器，其特征在于，送、受端还分别包括室外防护盒，受端还有一可调电阻，其中受端的连接关系为：受端轨道变压器室内侧线圈通过并联连接的室内防护盒连接室内接收器，轨道变压器的室外侧线圈通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，扼流变压器连接钢轨线路，并且在轨道变压器和室外防护盒之间串联上述可调电阻，送端连接关系为：送端轨道变压器室内侧连接室内轨道电源，室外侧通过并联连接的室外防护盒连接扼流变压器，扼流变压器的室外侧连接所述钢轨线路，并且在所述轨道变压器和室外防护盒之间串联连接所述可调电阻。
2、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征为：上述送端和受端的室外防护盒结构相同，包括抽头电感和多组并联电容组成的串联电路，串联电路串联谐振于50Hz。
3、根据权利要求2所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，室外防护盒的串联电路中串联接入一个可调电阻。
4、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，上述送、受端的室外防护盒与扼流变压器失谐于25Hz。
5、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，受端可调电阻阻值范围为0-105Ω，送端串入的可调电阻阻值范围为0-4.4Ω。
6、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，所述受端接收器返还系数大于等于90％，并为互为冗余接收器，包括：第一接收器、第二接收器，所述两个接收器内包括信号处理功能相同的逻辑主机和并机，第一轨道区段的信号分别连接第一接收器的主机输入和作为冗余的第二接收器的并机输入，第二轨道区段的信号分别连接第二接收器的主机输入和作为冗余的第一接收器的并机输入；第一接收器的主机输出和第二接收器的并机输出连接驱动第一轨道继电器，第一接收器的并机输出和第二接收器的主机输出连接驱动第二轨道继电器，所述互为冗余接收器采用双机并联运用。
7、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，接收器采用多路通用轨道电路接收器双机并用。
8、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，送、受端的室外防护盒分别位于对应的扼流变压器箱体内。
9、根据权利要求1所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路，其特征在于，所述轨道变压器的次级线圈具有多个抽头，初次级线圈匝数比最大为220:31.24，线径大于等于6mm2。
10、根据权利要求1-9中任一项所述的应用于电化区段高分路灵敏度的25Hz相敏轨道电路其特征在于，送端的轨道变压器还连接一个室内电压调整单元，该单元由调整变压器、电感和电容构成，调整变压器初级线圈连接轨道电源，次级线圈并联电容后串联电感后输出给所述轨道变压器。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: BEIJING QUANLU COMMUNICATION SIGNALS RESEARCH AND Free format text: FORMER NAME: BEIJING QUANLU COMMUNICATION SIGNAL RESEARCH DESIGN INST. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100073, Beijing, Fengtai District Huayuan one mile No. 18 building Co-patentee after: Beijing Railway Signal Co., Ltd. Patentee after: Beijing Quanlu Communication Signals Research and Design Institute Co., Ltd. Address before: 100073, Beijing, Fengtai District Huayuan one mile No. 18 building Co-patentee before: Beijing Railway Signal Factory Patentee before: Beijing Quanlu Communication Signal Research Design Inst. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090520 Termination date: 20140717 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |