轨道电路PPT课件.pptx

1,第三节25Hz相敏轨道电路,电气化牵引区段对轨道电路的特殊要求,1、必须采用非工频制式的轨道电路。钢轨既是牵引电流的回流通道，又是轨道电路信号电流的传输通道。2、必须采用双轨条式轨道电路。用扼流变压器沟通牵引电流成双轨条回流，轨道电路处于平衡状态，便于实现站内电码化。3、交叉渡线上两根直股都通过牵引电流时应增加绝缘节。4、钢轨接续线的截面加大，且必须双套。5、道岔跳线和钢轨引接线截面加大，引接线要等阻。,2,电气化区段站内轨道电路制式我国电气化铁路采用的轨道电路制式有：（1）75Hz交流计数电码轨道电路。（2）25Hz交流计数电码轨道电路。（3）移频轨道电路。（4）25Hz相敏轨道电路。（5）不对称脉冲轨道电路。,3,25Hz相敏轨道电路是电力牵引区段较为常用的一种轨道电路，它也可用于非电化区段，是应用较为广泛的一种轨道电路制式。由于25Hz相敏轨道电路采用低频传输，轨道继电器采用二元二位继电器，具有相位选择性和频率选择性。优点：具有相对传输损耗小，执行设备灵敏度高，抗干扰能力强等；缺点：设备故障点多，工作电源需两种（局部电源110V及轨道电源220V）。,一、25Hz相敏轨道电路概述,4,送电端：送电端电源变压器(BG25)、送电端限流电阻(RX)、送电端扼流变压器(BE25)、熔断器(RD1、RD2)；受电端：受电端扼流变压器(BE25)、受电端中继变压器(BG25)、RD3熔断器、防雷硒堆Z(耐压值100V)、防护盒(HF)、轨道继电器（GJ）、25Hz电源屏。（书中P127有误）,二、25Hz相敏轨道电路设备构成,图,110,JJF110,5,从电网送入50Hz电源，经专设的25Hz分频器分频作为轨道电路专用电源。由25Hz电源屏分别供出25Hz轨道电源和局部电源。轨道电源由室内供出，通过电缆供向室外，经送电端变压器、送电端限流电阻、送电端扼流变压器、钢轨线路、受电端扼流变压器、受电端中继变压器、电缆线路送回室内，经过室内防雷硒堆Z、防护盒给二元二位继电器的轨道线圈供电。局部线圈的25Hz电源由室内供出，当轨道线圈和局部线圈所得电流满足规定的相位和频率要求时二元二位继电器吸起，轨道电路处于工作状态。,三、25Hz轨道电路原理,6,图5.2125Hz相敏轨道电路原理图,7,交流二元二位继电器吸起的三个条件：1.电源为25Hz交流电；2.局部电压相位超前轨道相位90时，接通前接点；3.局部线圈供电电压为110V；轨道电源为220V，轨道线圈供电电压高于18V。,8,（一）室内部分125Hz相敏轨道电路电源屏向25Hz相敏轨道电路提供25Hz220V的轨道电源和25Hz110V局部电源。,四、各主要部件作用,9,10,11,12,2、交流二元二位继电器作用：反映轨道区段的占用和出清。原理：它是一种交流感应式继电器。当该继电器通过规定的交流频率电流，局部线圈电压超前轨道线圈90o时吸起。该继电器具有可靠的频率和相位选择性，对轨端绝缘破损和外界牵引电流及其它频率干扰能可靠的防护。,13,14,25Hz相敏轨道电路防雷硒堆电容盒,3.防雷硒堆,151,4、防护盒（HF）作用：减少25Hz信号在传输中的衰耗和相移；减少50Hz干扰电流。原理：L/C串联谐振电路，谐振频率50Hz。对于50Hz呈串联谐振，相当于15电阻，以抑制干扰电流；对25Hz信号电流，L、C电路相当于一个16uf的电容，对无功分量进行补偿，减少了轨道电路传输衰耗和相移的作用。,L,C,16,（二）室外部分,17,10A熔断器,轨道变压器,送电端限流电阻,感容盒,连接电码化,18,1、轨道变压器（BG25）送、受电端使用同一类型。用于送端时作为供电变压器，降压，根据轨道电路的类型、长度来调整电压；用于受端时作为中继变压器，升压（1：13.89），为使轨道继电器高阻抗与轨道的低阻抗相匹配，变比固定。,19,BG25变压器,20,2、送电端限流电阻（Rx）作用：防止车辆在送端轨面上分路时，分路电流过大烧毁轨道变压器；提高分路灵敏度。,阻值使用规定：1、道岔区段送端有扼流时为4.4，不带扼流时为1.62、无岔区段送端有扼流时为4.4，不带扼流时为0.9,21,3、10A熔断器作用：50Hz干扰电流过大时，防止损坏信号器材。,221,4、扼流变压器（BE25)作用：用在送电端时降压，用在受电端时升压（变比1：3）；主要是用来隔离牵引电流、沟通牵引电流。,231,原理：当两根钢轨的50Hz的牵引电流分别由牵引线圈两端流入，由中接点流出时，因为上下两线圈匝数相同，而线圈中电流方向相反，则信号线圈中不产生50Hz感应电流。对于25Hz信号电流来说，从一个方向流经牵引线圈，与信号线圈共同形成变压器，变比1：3。,241,25,五、25Hz轨道电路种类按是否设有扼流变压器分：送电端、受电端均设扼流变压器和送电端、受电端均不设扼流变压器。按受电端个数分：一送一受、一送二受、一送三受（一送最多三受）。,26,移频轨道电路的概念移频轨道电路是移频自动闭塞的基础，又用作监督该闭塞分区的空闲。它选用频率作为控制信息，采用频率调制的方式，把低频调制信号FC搬移到较高频率上，以形成振幅不变，频率随低频信号的幅度作周期性变化的移频信号。将此信号用钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示，达到自动指挥列车运行的目的。,第四节移频轨道电路,27,移频信号波形图,从图中可以看出，调频信号的变化规律，是以载频信号f0为中心，作上、下边频偏移。（a）当低频调制信号输出低电位时，载频向下偏移f(称为频偏)，为f1=f0-f，叫低端载频或下边频；（b）当低频调制信号输出高电位时，载频向上偏移，为f2=f0+f，叫高端载频或上边频。可见，调频信号是受低频信号的调制而作上、下边频的交替变化。,28,国产移频轨道电路:频偏：50Hz，载频：下行：550、750Hz；上行：650、850Hz1、ZP-89型8信息移频轨道电路（书中P133图有误）低频信息：8、9.5、11、15、13.5、16.5、20、26HZ发送设备：发送盘（双机热备）、站内防雷单元、电缆模拟网络。接收设备：接受盘（双机并用）、衰耗隔离盒、室内防雷单元、电缆模拟网络。电缆模拟网络：由电阻、电容、电感组成，相当于9.5KM电缆，分为5个单元，可以根据现场实际需要进行调整，使接受和发送设备具有相同的电缆负载，便于轨道电路的调整及构成双向自动闭塞。,一、国产移频轨道电路,29,2、ZP.Y1、218型18信息有绝缘移频轨道电路与8信息基本一致，只是接受、发送设备采用的是单片微机和数字处理技术。低频信息有18种。3、ZP.W1-18型18信息无绝缘移频轨道电路采用的是强制衰耗式，为一送一受、电压发送、电流接受。电流接受方式是在两钢轨旁设置电流传感器，通过感应方式接收信号，同时抵消钢轨中的牵引电流的干扰。相邻闭塞分区的轨道电路采用不同的频率，由接收端的陷波器强制衰耗。它对本闭塞分区的频率呈低电阻，对相邻闭塞分区的频率呈高阻。,30,二、从法国引进的UM71轨道电路,UM71：U为通用、M为调制、71指1971年研制成功UM71属于无绝缘移频轨道电路。“无绝缘”无机械绝缘，但有电气绝缘来实现相邻轨道电路的电气隔离。,311,1、电气绝缘节（谐振式）（1）定义由调谐单元BA1、BA2、空心线圈SVA及26m长的钢轨构成电气调谐区，又称电气绝缘节，实现相邻轨道电路的隔离。,（2）工作原理调谐区对于本区段载频呈现并联谐振（电流谐振），利于本区段信号的传输和接收；对于相邻区段载频信号呈现串联谐振（零阻抗），可靠地短路相邻区段信号，防止越区传输。,32,（3）主要缺点调谐区长度为26米，与轨道电路载频、频偏、调谐单元元件参数及钢轨材质参数等有关。该调谐区为死区段，如果车短于26米或最外轴短于26米的车停在调谐区内，不能实现占用检查；不能实现断轨检查。,33,BA：调谐单元SVA：空心线圈TDA：匹配变压器FS：发送器JS：接收器C：补偿电容,2、UM71设备组成,UM71轨道电路采用的是谐振式无绝缘轨道电路。由设在室内的发送器、接收器、轨道继电器和设在室外的调谐单元、空心线圈、带模拟电缆的匹配变压器及若干补偿电容组成。,34,3、UM71轨道电路原理地面发送：UM71轨道电路谐振式无绝缘的轨道电路，它是由发送器FS在编码系统指令控制下，产生低频调制的移频信号，经过电缆通道、匹配单元TDA及调谐单元BA，送至轨道;地面接收：从送电端传输到受电端调谐单元BA再经接收端的匹配单元、电缆通道，将信号送到接收器JS中，接收器将调制信号进行解调放大后，动作轨道继电器GJ，用以反映列车是否占用轨道电路。机车接收：钢轨上传输的低频信息，经机车接收线圈接收送给车载系统，供机车信号、速度监控使用。,移频信号的作用：a.检查区段是否空闲，控制地面信号机显示b.向机车传递信息，控制机车信号显示,35,4、UM71技术指标载频f0：下行1700、2300Hz；上行2000、2600Hz频偏f：11Hz低频Fc：从10.3Hz至29Hz每隔1.1Hz呈等差数列共18个。,36,1、ZPW-2000A轨道电路工作原理,三、ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路,37,工作原理：（1）ZPW-2000A型无绝缘轨道电路系统，采用电气绝缘节来实现相邻轨道电路区段的隔离。电气绝缘节长度为29m。为了解决全程断轨检查，在调谐区内增加了小轨道电路。ZPW-2000A型无绝缘轨道电路分为主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分，小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。,38,（2）主轨道电路的发送器由编码条件控制产生表示不同含义的低频调制的移频信号，该信号经电缆通道（实际电缆和模拟电缆）传给匹配变压器及调谐单元，因为钢轨是无绝缘的，该信号既向主轨道传送，也向调谐区小轨道传送。主轨道信号经钢轨送到轨道电路受电端，然后经调谐单元、匹配变压器、电缆通道，将信号传至本区段接收器；调谐区小轨道信号由运行前方相邻轨道电路接收器处理，并将处理结果形成小轨道电路继电器执行条件送至本区段接收器；本区段接收器同时接收到主轨道移频信号及小轨道电路继电器执行条件，判决无误后驱动轨道电路继电器吸起，并由此来判断区段的空闲与占用情况。,39,2、ZPW2000A型自动闭塞系统特点(I)在解决调谐区断轨检查后，实现了对轨道电路全程断轨的检查，大幅度减少了调协区死区长度(20m减小到5m以内)，实现了对调谐单元的断线检查和对拍频信号干扰的防护，大大提高了传输的安全性。(2)利用新开发的轨道电路计算软件实现了轨道电路参数的优化，大大提高了轨道电路的传输长度，将1.0km道碴电阻的轨道电路传输长度提高了44%(从900m提高到1300m)，将电气-机械绝缘节的轨道电路长度提高了62.5%(800m提到1300m)，改善了低道床电阻轨道电路工作的适应性。,40,(3)用SPT国产铁路信号数字电缆取代法国的ZCO3型电缆，线径由1.13mm降至1.0mm，减少了备用芯组，加大了传输距离(从7.5km提高到10km)，使系统的性能价格比大幅度提高，显著降低了工程造价。调谐区设备的铜引接线用钢包铜线取代，方便了维修。(4)用单片微机和数字信号处理芯片代替晶体管分立元件和小规模集成电路，提高了发送移频信号频率的精度和接收移频信号的抗干扰能力。(5)系统中发送器采用“n+1”冗余，接收器采用成对双机并联运用，提高了系统可靠性，大幅度提高了系统无故障工作时间。,41,3、设备室内：1）发送器ZPWF2）接收器ZPWJ3）采集衰耗器ZPWPS4）防雷模拟网络盘ZPWML5）防雷单元ZPWULG6）防雷模拟网络组匣ZPWXML1/T7）无绝缘移频自动闭塞机柜ZPWG-2000A室外：1）匹配变压器ZPWBPL2）调谐单元ZPWT3）自动闭塞空心线圈ZPWXK4）机械空心线圈ZPWXKJ5）补偿电容CBG1/CBG26）钢轨引接线,42,（1）发送器用于产生高精度、高稳定、一定功率的移频信号。系统采用发送N+1冗余方式。故障时，通过FBJ接点转至“1”FS。,室内设备,43,载频频率下行：1700-1:1701.4Hz上行：2000-1:2001.4Hz1700-2:1698.7Hz20002:1998.7Hz2300-1:2301.4Hz26001:2601.4Hz2300-2:2298.7Hz26002:2598.7Hz频偏：11Hz输出功率：不小于70W低频频率：10.3+n1.1Hz，n=017即：10.3Hz、11.4Hz、12.5Hz、13.6Hz、14.7Hz、15.8Hz、16.9Hz、18Hz、19.1Hz、20.2Hz、21.3Hz、22.4Hz、23.5Hz、24.6Hz、25.7Hz、26.8Hz、27.9Hz、29Hz。,441,（2）接收器接收器用于接收主轨道电路信号,并在检查所属调谐区小轨道电路状态(XGJ、XGJH)条件下，动作本轨道电路的轨道继电器(GJ)。同时接收器还接收相邻区段所属调谐区小轨道电路信号,向相邻区段输出小轨道电路状态(XG、XGH)条件。在ZPW2000系统中,一个闭塞分区由两段轨道电路组成:主轨道电路+小轨道电路,且小轨道电路信息交由次区段接收器接收处理。系统采用接收器成对双机并联冗余方式。,45,（3）衰耗盘用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整。给出发送和接收器故障、轨道占用表示及其它有关发送、接收用24V电源电压、发送功出电压、接收GJ、XGJ测试条件等。,46,（4）防雷模拟网络盘电缆模拟网络设在防雷模拟网络盘内，按0.5、0.5、1、2、2、22km六节设计，用于对SPT电缆长度的补偿，电缆与电缆模拟网络补偿长度之和为10km，使接受和发送设备具有相同的电缆负载，以便于轨道电路的调整和改变列车运行方向。,47,（5）室内防雷室内防雷采用纵向与横向雷电防护。防雷设备设在防雷模拟网络组匣内，纵向为低转移系数的防雷变压器，横向为带劣化显示的压敏电阻。传输电缆采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为1.0mm，总长10km。SPT数字电缆能实现1MHz(模拟信号)、2Mbit/s(数字信号)以及额定电压交流750V或直流1100V及以下铁路信号系统中有关设备和控制装置之间的联接，传输系统控制信息及电能。可在铁路电气化和非电气化区段使用。,48,（1）匹配变压器用于钢轨对SPT电缆的匹配连接。变比为1：9。,匹配变压器实物图,匹配变压器原理图,室外设备,49,（2）调谐单元：参与电气绝缘节工作。,黑色塑胶密封，防止调谐单元参数漂移,50,（3）空芯线圈：逐段平衡两钢轨的牵引电流回流，实现上下行线路间的等电位连接，改善电气绝缘节的Q值，保证工作稳定性。分为：自动闭塞空心线圈和机械空心线圈,51,调谐区(电气绝缘节)调谐区既电气绝缘节，除车站进出站口交界点外，各闭塞分区分界点均设电气绝缘节。调谐区按29m长设计，它由调谐单元（称BA）及空心线圈（称SVA）组成。其参数保持原“UM71”参数，功能是实现两相邻轨道电路电气隔离。空芯线圈非电气绝缘节的必须元件，该系统在每一个轨道电路区段亦设置一个空芯线圈，目的是对50Hz形成较低的阻抗，对不平衡电流电势起到短路、平衡作用。另外，该线圈若设在调谐区中间，适当确定参数，可起到改善调谐区阻抗作用。该线圈也可用作复线区段，上下行线路间等电位连接、渡线绝缘两端牵引电流平衡以及防雷接地等作用。,52,机械绝缘节在车站的进出站口交界处设机械绝缘节，由“机械绝缘节空心线圈”（称SVA）与调谐单元并接而成，其特性与电气绝缘节相同。在车站进出站口交界处的原绝缘节上再并联BA、SVA，目的是使该轨道电路与电气绝缘节轨道电路有相同的传输参数和传输长度。机械绝缘节空心线圈的结构特征与空心线圈一致。机械绝缘空心线圈按频率(1700Hz、2000HZ、2300Hz、2600Hz)分为四种，安装在机械绝缘节轨道边的基础桩上与相应频率调谐单元相并联，使电气绝缘节-机械绝缘节间轨道电路的传输长度与电气绝缘节-电气绝缘节间轨道