信号基础设备 课件 3高压脉冲

高压脉冲轨道电路一、高压脉冲轨道电路的发展过程与特点一、高压脉冲轨道电路的发展过程与特点①不对称高压脉冲轨道电路由法国施耐德公司研制，1953年试用，1958年推广，目前在欧洲、澳洲、南韩、印度大量运用。②八十年代初我国从法国引进高压不对称脉冲轨道电路，通过了铁道部的技术鉴定（铁道部技初84064号“高压不对称脉冲轨道电路”鉴定证书）。③九十年代，逐步应用于郑武、鹰厦、南昆等铁路线路。④九十年代末，由于应用过程中存在的问题不能克服，逐渐下道。但在南宁局、南昌局部分车站仍有使用。⑤高压脉冲轨道电路的主要特点是采用了脉冲电压，轨面的脉冲电压可以达到100多伏，可以击穿半绝缘膜（半绝缘膜主要指撒砂层、油脂、油垢等，法国试验证明轨面必须有达到50V甚至100V的电压方可击穿半绝缘膜），是目前解决站内分路不良的最佳轨道电路。二、原有高压脉冲轨道电路存在的主要问题二、原有高压脉冲轨道电路存在的主要问题电气化迂回回路图见下页：有迂回回路存在的情况下送、受扼流同侧双断线时无分路检查；600A牵引电流，不平衡系数5%，不平衡牵引电流只能抗30A。1.电气化区段迂回回路隐患及抗干扰性能指标较低。

电气化区段迂回回路隐患及抗干扰性能指标较低。

有迂回回路存在的情况下送、受扼流同侧双断线时无分路检查；600A牵引电流，不平衡系数5%，不平衡牵引电流只能抗30A。第一个问题发码电源变压器发码盒220VR译码器头部尾部二元差动继电器BE-M扼流变压器BE-M扼流变压器电气化迂回回路图二、原有高压脉冲轨道电路存在的主要问题有迂回回路存在的情况下送、受扼流同侧双断线时无分路检查；600A牵引电流，不平衡系数5%，不平衡牵引电流只能抗30A。1.电气化区段迂回回路隐患及抗干扰性能指标较低。

一送多受区段有电分支共用一个差动继电器的隐患，造成武昌南站道岔中途转换

——不对称轨道电路下道的直接原因。

相邻区段是四信息移频，由于绝缘破损，移频侵入造成继电器误动。第二个问题二、原有高压脉冲轨道电路存在的主要问题有迂回回路存在的情况下送、受扼流同侧双断线时无分路检查；600A牵引电流，不平衡系数5%，不平衡牵引电流只能抗30A。1.电气化区段迂回回路隐患及抗干扰性能指标较低。

高压不对称脉冲轨道电路采用串联稳压方案，造成稳压器发热严重，并对电源冲击较大。

原发码变压器一次侧采用串联电容稳压方式，带来了发热问题，对电子稳压器，二次有冲击，一次也有冲击。现在室内电源屏采用的是铁磁稳压器（电容储能，有抗冲击功能），现发码变压器采用的是普通变压器。第三个问题二、原有高压脉冲轨道电路存在的主要问题1.电气化区段迂回回路隐患及抗干扰性能指标较低。

不能实现与ZPW2000电码化的叠加。第四个问题三、新一代高压脉冲轨道电路解决的主要问题三、新一代高压脉冲轨道电路解决的主要问题借鉴欧洲铁路标准解决了以下问题：1.采用高阻电抗器解决电气化区段在迂回回路存在的情况下送、受扼流同侧双断线无分路检查的安全隐患（研制高阻电抗器）；同时为了提高轨道电路的抗干扰能力，采用带适配器的扼流变压器，1000A牵引电流，抗不平衡牵引电流可达80A以上。采用高阻电抗器沟通牵引电流解决迂回隐患示意图见下页:解决迂回回路示意图GM.BG-150

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室内组合

XB1室外室内高阻电抗器高阻电抗器译码器头部尾部二元差动继电器发码电源变压器发码盒220VR隔离匹配盒隔离匹配盒抑制器三、新一代高压脉冲轨道电路解决的主要问题借鉴欧洲铁路标准解决了以下问题：2.凡有电分支区段均采用完整的二元差动继电器接收。3.采用并联稳压变压器或集中稳压变压器方式解决稳压器发热严重和电源冲击问题。4.实现与ZPW2000电码化的叠加、预叠加。（研制隔离匹配盒，抑制器。图见下页：）三、新一代高压脉冲轨道电路解决的主要问题解决迂回回路示意图GM.BG-150

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室内组合

XB1室外室内高阻电抗器高阻电抗器译码器头部尾部二元差动继电器发码电源变压器发码盒220VR隔离匹配盒隔离匹配盒抑制器三、新一代高压脉冲轨道电路解决的主要问题四、高压脉冲轨道电路的主要组成四、高压脉冲轨道电路的主要组成分为分散式安装和集中安装两种情况脉冲发生器电源脉冲触发电路限流器送端扼流/轨道变压器降压至钢轨根据变比调整轨面电压受端扼流/轨道变压器升压传输至室内并接四腿电容防雷防止电容断线电缆传输至室内二元差动继电器尾部线圈头部线圈译码器头部整流电路尾部整流电路220V供电发码设备送端轨道变压器XB1箱受端轨道变压器XB1箱室内组合四、高压脉冲轨道电路的主要组成发码设备送端轨道变压器XB1箱一般原理图发码电源变压器发码盒220VR译码器头部尾部二元差动继电器四、高压脉冲轨道电路的主要组成非电气化区段原理图

室内组合

GM.BG-150

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XB1发码电源变压器发码盒220VR译码器头部尾部二元差动继电器四、高压脉冲轨道电路的主要组成普通电气化区段原理图

室内组合

XB1发码电源变压器发码盒220VR译码器头部尾部二元差动继电器BE-M扼流变压器BE-M扼流变压器四、高压脉冲轨道电路的主要组成四线叠加电码化区段四、高压脉冲轨道电路的主要组成GM.BG-150

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室内组合

XB1室外室内高阻电抗器高阻电抗器译码器头部尾部二元差动继电器发码电源变压器发码盒220VR隔离匹配盒隔离匹配盒抑制器XB2五、高压脉冲轨道电路的工作原理五、高压脉冲轨道电路的工作原理工作原理简单介绍如下：1.在发送端，室内220V电源送至高压脉冲发码电源变压器的Ⅰ次侧，变压器Ⅱ次侧输出两路电源。一路电源可输出300V（400V或500V）的交流电压，可以根据轨面的生锈程度及轨道电路的长度选择合适的电压，这路电源给储能电容器C7充电用；变压器Ⅱ次侧输出的另一路电源是24V，供给555集成为核心的驰张振荡器工作电源，当弛张振荡器有脉冲输出时，可控硅3CT导通，C7将经过调整电阻在扼流变压器的信号侧放电，产生头部和尾部不对称的高压脉冲，该脉冲经过扼流变压器传送至轨道。3.在接收端，扼流变压器把轨道上的高压不对称脉冲信号传送到译码器上，译码器通过变换分别把高压脉冲中的正脉冲和负脉冲分别输出，供给二元差动继电器工作；如果极性相反，二元差动继电器不吸起，同时保证相邻区段可实现极性交叉，有可靠的绝缘破损防护功能。脉冲发码器示意图高压脉冲发码器—由稳压变压器WBQ、桥式整流器Z1、Z2、储能电容器C7、可控硅管3CT和以555时基集成电路为核心的驰张振荡器等组成，并和扼流变压器或发码变压器等共同构成轨道电路的发送端。五、高压脉冲轨道电路的工作原理R91

.脉冲发送原理平时对电容器C7进行充电,若弛张振荡器有脉冲输出,触发可控硅3CT导通时,则电容器C7对负载进行迅速放电，放电回路C7(+)→Z4→3CT→R9→负载BE→C7(-)，并在负载上形成一个LRC的高压脉冲，当C7电容器放电终了，由于负载BE扼流变压器磁电转换（由于电感元器件的特性是电流不能突变），因此形成一个小反电势（即甩尾巴）。弛张振荡器3CTC7Z4+-R9BE五、高压脉冲轨道电路的工作原理2

.译码器接收过程将送回到室内的头/尾电压区分开来，分别送给继电器线圈。1104408333283838383五、高压脉冲轨道电路的工作原理3

.二元差动继电器1、2线圈接收头部电压，3、4线圈接收尾部电压。二元差动继电器是高压脉冲轨道电路组成中的核心元件，它专门接收钢轨上固定极性的不对称脉冲而工作，它不需要局部电源。当钢轨上的脉冲极性不符或脉冲的波头、波尾的幅值比例畸变或在钢轨上遇到工频电流干扰时，二元差动继电器就停止工作。五、高压脉冲轨道电路的工作原理4

.小轨道继电器电路电路作用：在列车进路上的最后一个道岔轨道电路，当列车运行中，若瞬时因轻车跳动失去分路时，列车进路将被错误解锁，严重时可导致道岔中途转换。因此设立了延时2～3秒的缓动电路。五、高压脉冲轨道电路的工作原理4

.小轨道继电器电路电路原理：当GJ↑→GJF↑→

接通DGJ电源，DGJ缓吸2~3秒，接通公式为：

KZ→GJF11-12

→R1-2

→GJF1-2

－－→DGJ71-73

→KF，在通电过程中DGJ的1-2线圈与4-3线圈都有→C充电→DGJ4-3→电流且产生的磁通方向相反，随着时间推移电容C充电电流减小，DGJ的1-2线圈中的磁通逐渐增大，当磁通达到继电器衔铁的牵引力工作值时，DGJ励磁吸起。在列车出清时，靠电容C放电来保证DGJ正常可靠吸起。接通公式为：C+→R1-2→GJF21-22→DGJ1-2→DGJ3-4→C－。五、高压脉冲轨道电路的工作原理5

.四头电容五、高压脉冲轨道电路的工作原理四头电容的主要作用是检查断轨。因为高压脉冲轨道电路存在迂回回路时，断轨得不到检查，当加装四头电容后能够将波形变坏，起到断轨检查的防护作用。六、高压脉冲轨道电路的主要技术指标六、高压脉冲轨道电路的主要技术指标1、在钢轨连续牵引总电流≤1000A，不平衡系数≤8%（道床无漏泄）情况下可做电化区段的站内到发线、无岔区段、接近区段及其它区段的轨道电路；对非电化区段轨道电路同样适用。2、在电化区段工作，抗干扰性能强，相邻区段实行钢轨极性交叉，有可靠的绝缘破损防护性能。3、分路灵敏度≥0.15欧姆。4、环境温度：－40～＋70℃。5、相对湿度：35%～80%。6、电缆环阻均≤50Ω。7、高压脉冲接收端采用经铁道部鉴定的JCRC24.7K/7.5K型二元差动继电器，差动比2～3。差动继电器的工作值：吸起值：头/尾27/19V，落下值：13.5/9.5V。8、发码设备采用集中稳压或分散稳压变压器的供电方法。六、高压脉冲轨道电路的主要技术指标9、高压脉冲发码设备可室外分散安装，也可集中室内放置。电缆环阻≤20Ω的情况下可采用室内集中设置。当电缆环阻＞20Ω时，为保证轨面电压≥50V，宜采用发码设备室外分散安装方式，采用分散安装方式，既能节省电缆，又能提高分路特性。10、功率：每个区段的平均功率为60W。高压脉冲轨道电路的瞬时功率很大，但平均功率很小。(脉冲发送的频率为3次/秒，每个区段的平均功率不大于60W，脉冲的瞬时功率可达到10000W。)11、应变时间：1～1.5秒。六、高压脉冲轨道电路的主要技术指标七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整1、通电前的准备：⑴根据轨道电路的类型、区段的长度选择适合的调整表。⑵根据调整表确定各器材的调整参数，确保施工配接线的正确。尤其注意确保调谐器固定端子的正确（勿动出厂固定端子）。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整2、电路调整:⑴通电后，首先确保钢轨线路脉冲信号的极性正确，保证二元差动继电器吸起。若通电后发现高压脉冲轨道电路尾部电压高出头部电压很多，则考虑可能是极性相反，在保证钢轨极性交叉下，只需将轨道变压器或扼流变压器端子所接线对调即可。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整⑵根据轨面的锈层情况适当调整轨面峰值电压，锈层越厚，轨道变压器/扼流变压器应选用的变比越小（变比对应端子见器材使用、检验标准，3.5：1～10.5：1可调，但送、受端轨道/扼流变压器变比选择应最好一致），发码（稳压）变压器的Ⅱ次输出电压选用应越高。⑶对于400米以上区段，译码器输入端子使用1、3端子，对于400米以下区段，译码器输入端子使用1、2端子。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整⑷400米以内区段，晴天，二元差动继电器头尾电压应调整至40～60V左右，雨天，调整至35～50V左右。400米以上区段，晴天，二元差动继电器头尾电压应调整至50～70V左右，雨天，调整至40～60V左右。若电压偏高，则可进行以下操作：①减小GM·BDF发码电源变压器（若为一体发码器方式，则调整一体发码器上的电压）的电压档位。②加大发送端、接收端变压器变比。③加大GM·RT-30高压脉冲调整电阻的阻值。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整

若电压偏低，则可进行以下操作：④加大GM·BDF发码电源变压器的电压档位。⑤减小发送端、接收端变压器变比。⑥分散式，减小GM·RT-30高压脉冲调整电阻的阻值，限流电阻应不小于10Ω；集中式限流电阻不小于5Ω。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整⑸二元差动继电器头部、尾部电压电压比例可在限流电阻及译码器调整端子上调整。若高压脉冲轨道电路头尾电压比例失调：应调整GM·Y译码器的43端子与11、12、31、33、32端子的连接，以满足要求。在最不利的情况下，继电器电压要满足工作值的1.1倍即V头30V，V尾21V。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整⑹使用0.15Ω分路线对轨道电路进行分路测试。二元差动继电器头部应不大于13.5～14V、尾部不大于9.5～10V，头部、尾部任一电压低于上述电压值即达到标准。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（一）高压脉冲轨道电路调整七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项⑺极性交叉测试：高压脉冲轨道电路与25Hz相敏轨道电路、480轨道电路、移频轨道电路相邻时，绝缘单、双破损均具有良好的防护性能，勿需测试极性交叉。而高压脉冲与高压脉冲轨道电路相邻时，绝缘节两端需要测试极性交叉，如下图所示。七、高压脉冲轨道电路的调整注意事项（二）电码化调整（据了解我们管内没有双制式区段）1、ZPW2000/UM71电码化⑴参照器材使用、检验标准将高压脉冲隔离匹配盒、高压脉冲抑制器调整至对应的载频频率端子位置。⑵确定配线正确，轨道电容按照主要技术指标要求使用。⑶调整ZPW2000发生器功出电压，测试入口电流达到标准要求。⑷双制式区段，调整受端衰耗盒的电平等级，参照给定的ZPW2000调整表进行调整。（双制式：闭环电码化设了一个继电器，此继电器串在了DGJ中）⑸使用0.15Ω分路线对双制式区段各个位置进行分路测试，继电器的电压≤153mV。（高压脉冲叠加移频，隔离盒在使用中用来隔离高压脉冲信号对移频设备的影响。高压脉冲抑制器串联在高压脉冲轨道电路的受端，用于抑制移频信号）八、高压脉冲轨道电路的维修注意事项八、高压脉冲轨道电路的维修注意事项1、现场要配备测试卡片，以便应急时参考用。2、平时一定要高度重视室内测试盘的头/尾电压，也要有测试记录。3、绝缘节破损时的现象：接收端的译码器是有极性的，它只能接收本区段轨道上送来的不对称脉冲工作。当绝缘节破损时，相邻轨道电路的不对称脉冲信息侵入本区段的译码器，它的脉冲极性正好相反，使二元差动继电器尾部线圈电压大大提高，头部线圈电压相对下降，已在继电器头尾线圈上电压有差动趋势。此时，若两个相邻轨道电路其中之一有列车占用时，则表现为两个轨道电路都倒向安全。若没有列车占用时，无论绝缘单破损还是双破损，两个相邻轨道电路其中一个有可能红，也有可能不红。4、如何判断绝缘节的好坏：测DE两轨间的电压为UDE，又测得AD两轨间的电压为UAD，则当UDE/UAD＞4时，则AD间的绝缘节属不良状态，必须更换。5、牵引电流带来的干扰一定要引起高度重视。（主要是轨道绝缘和不平衡电流）八、高压脉冲轨道电路的维修注意事项ABDEC九、高压脉冲轨道电路常见故障分析轨道电路故障，很难预测能引起故障的全部原因，以下表作为轨道电路故障的处理建议。序号二元差动继电器现象判断与处理1线圈1-2电压正常线圈3-4电压过高1.3-4线圈断线；更换二元差动2.继电器插座接触不良；插紧继电器3.轨道上有过大的牵引电流不平衡；4.绝缘破损；2线圈1-2电压过高线圈3-4电压正常5.1-2线圈断线；更换二元差动6.同2项3线圈1-2电压正常线圈3-4没电压或电压过低7.译码变压器二次断线；更换译码器8.译码器尾部整流电路故障；更换译码器4线圈1-2没电压或电压过低线圈3-4电压正常9.译码变压器二次断线；更换译码器10.译码器头部整流电路故障；更换译码器5线圈1-2、3-4电压偏低，不足工作值或低于落下值11.轨道电路故障，接续线脱落、或接触不良；检查，更换或重新安装。12.发送系统故障或接触不良；更换发送设备6线圈1-2、3-4均无电压13.轨道电路短路、扼流变压器、电抗器、轨道变压器短路；14.电缆断线或短路；15.发码设备故障；16．电源屏电源输出故障九、高压脉冲轨道电路常见故障分析十、电气化干扰对高压脉冲轨道电路的影响1、抗不平衡干扰的指标，国外一般达到10%以上，我国则规定5%。2、扼流适配变压器可以使25Hz相敏轨道电路抗电气化脉冲电流干扰能力由5%提高到15%~30%。3、在钢轨连续牵引总电流≤1000A，高压脉冲轨道电路不平衡系数可以达到8%，可抗80A不平衡电流，介于5%与15%~30%之间，因此对干扰带来的影响仍不能忽视。4、典型处理案例：（见下页）十、电气化干扰对高压脉冲轨道电路的影响十、电气化干扰对高压脉冲轨道电路的影响1.故障现象：京广线谢庄车站站内轨道电路，系电化区段不对称脉冲轨道电路，其中４ＤＧ轨道区段长563m，系长钢轨、混凝土轨枕，区段内设有空扼流，原来运用一直很稳定。自1998年7月份以后，由于提速需要，改变了4DG轨道区段的曲线半径及超高等参数（曲线半径为1200m，东股钢轨超高50mm），从此以后4DG开始出现闪红光带，有时司机根本无法开车，车刚停下，红光带便消失，开放信号后，车启动，又出现红光带，车再次停下来，有时这种情况可反复发生多