UM71轨道电路设备组成及维护讲解

高速信号信号技术李辉Saturday,July27,2024

项目1

UM71无绝缘移频自动闭塞设备的使用与维护

1.2UM71轨道电路设备组成及维护第一节UM71无绝缘自动闭塞

重点：1.UM71无绝缘自动闭塞的信息特征；

2.UM71无绝缘自动闭塞的组成；

3.UM71无绝缘自动闭塞的设备；

难点：UM71无绝缘自动闭塞设备的原理和维护

学习目标：

通过学习UM71无绝缘移频自动闭塞设备，掌握UM71无绝缘移频轨道电路设备的构成和安装，掌握UM71无绝缘移频轨道电路设备的日常维护和检修基本技能，培养学生作为信号工的职业素养和协作工作精神。主要学习内容一、UM71移频无绝缘轨道电路简介二、UM71发送器三、UM71接收器四、空心线圈、补偿电容五、匹配变压器六、区间信号及调谐区装置的安装第一节UM71无绝缘自动闭塞河北

26米绝缘节（上行线）调谐单元2000Hz空心线圈调谐单元2600Hz禁停标志

26米绝缘节（上行线）调谐单元2000Hz空心线圈调谐单元2600Hz禁停标志

26米绝缘节（下行线）调谐单元2300Hz空心线圈调谐单元1700Hz禁停标志一、UM71移频无绝缘轨道电路简介

1.U-T系统的基本知识

1）什么是UM71移频无绝缘轨道电路？

2）什么是U-T系统？

3）什么是移频自动闭塞？

4）UM71四显示自动闭塞

5）UM71的频率参数

6）UM71移频无绝缘轨道电路的设备组成

为提高我国铁路自动闭塞及机车信号的发展水平，在20世纪90年代初，在京广线郑武段电气化工程中引进了法国高铁路的UM71和TVM300(简称U-T系统)。在引进过程中，对U-T系统进行了适合我国国情的改进。改进后的U-T系统首先用于我国京广线郑武段，其中UM71自动闭塞先后在广深线、京广线京郑段和武广段、沈山线、京山线推广使用。

一、UM71移频无绝缘轨道电路简介

UM71意为“通用调制7I型”。是法国在20世纪70年代为适应电气化区段信号抗干扰而研制的无绝缘移频轨道电路。

TVM300意为“轨道与机车信号传输300型"。是用于法国高速铁路的带有速度监督功能的数字显示的机车信号。

U-T系统是指以UM71型无绝缘轨道电路为基础带有速度监督功能的机车信号的移频自动闭塞系统。一、UM71移频无绝缘轨道电路简介UM71主要技术特点：

(1)界限分明的电气绝缘节，可有效防止越区传输。(2)频率选择方式合理，抗干扰能力强。(3)具有良好的轨道电路传输特性，可实现电气分离式断轨检查。(4)满足电气化区段1000A牵引电流、10%不平衡条件下正常工作的要求。(5)可实现轨道电路一次性调整，并满足双方向运行。(6)能够给机车信号提供连续可靠的信息，为机车信号主体化创造了条件。UM71主要技术特点：

设备构成及安装方式：

室内设备由发送器、接收器、模拟网络盒、区间柜、站内柜和网络柜等设备构成。发送器、接收器安装在区间柜内，每台机柜可安装纵向五路组合，每路组合可装两个轨道电路的设备。站内柜用来安装电码化发送器，每台机柜可安装10台发送器。模拟网络盒安装在网络柜中，每台机柜可安装30台模拟网络盒。

室外设备由调谐单元、空芯线圈、补偿电容器等器材构成。

调谐单元安装在轨道旁的基础桩上，两端用钢轨引接线与钢轨连接。空芯线圈安装在26m调谐区的中间，固定在轨道旁的基础桩上，然后用钢轨引接线与钢轨连接。调谐单元和空芯线圈外部安装有复合材料制成的防护罩。补偿电容器为33uF，采用镀锡塞钉或专用销钉方式，按100m等间距与钢轨连接。1）什么是UM71移频无绝缘轨道电路？一、UM71移频无绝缘轨道电路简介U——通用M——调制71——1971年研制成功UM71移频无绝缘轨道电路是引进法国的轨道电路制式。无绝缘轨道电路指的是使用电子电气元件组成的电路代替机械绝缘节，完成阻止相邻区段信息互串的任务。机械绝缘节需要在轨缝处设置绝缘材料做成的绝缘片，需要切割钢轨；

UM71无绝缘轨道电路，采用电气绝缘节，无须切割钢轨。

UM71电气绝缘节：

UM71电气绝缘节的工作原理：

F1型调谐单元：由电感L1和电容C1两元件组成，对载频为1700（2000）Hz的移频信号呈容性，减少了1700（2000）Hz信号的衰耗。对2300（2600）Hz信号呈现串联谐振，阻止2300（2600）Hz的信号进入1700（2000）Hz信号的区段。

F2型调谐单元：由电感L2、电容C2和C3三元件组成，对载频为2300（2600）Hz的移频信号呈容性，减少了2300（2600）Hz信号的衰耗。对1700（2000）Hz信号呈现串联谐振，阻止1700（2000）Hz的信号进入2300（2600）Hz信号的区段。26米绝缘节调谐单元的类型：调谐单元共4种类型：型号名称代号框图V1F1型1700Hz调谐单元VOIE11700HzV1F2型2300Hz调谐单元VOIE22300HzV2F1型2000Hz调谐单元VOIE12000HzV2F2型2600Hz调谐单元VOIE22600Hz

注：V1表示下行；V2表示上行

下行线路调谐单元的设置：

上行线路调谐单元的设置：

2）什么是U-T系统？由法国引进的UM71无绝缘移频自动闭塞设备与TVM300机车信号和超防护设备组成的多信息列车间隔自动调整系统，简称U-T系统。

3）什么是移频自动闭塞？它是一种选用频率参数作为信息的闭塞制式，它用调制的方法将低频信号Fc搬到高频段，这个高频通常叫做载频F0，并形成振幅不变，频率则由高频的上下边频交替变化的信号——移频信号。

4）U-T系统的频率参数？

载频为四种，即1700Hz,2000Hz,2300Hz和2600Hz。其中上行线使用2000Hz和2600Hz交替排列，下行线用1700Hz和2300Hz交替排列。

UM71轨道电路的频偏△f为11Hz。

UM71低频信号从lO.3Hz至29Hz按1.1Hz递增共18种。18种低频信息分别为l0.3Hz，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。

5)UM71四显示自动闭塞：

UM71四显示自动闭塞通过信号机的灯光颜色从上到下依次为：绿色、红色、黄色2.UM71移频无绝缘轨道电路的设备组成

发送器

接收器轨道继电器防雷柜

空心线圈

调谐单元

模拟网络匹配单元：

补偿电容：

1.UM71发送器的作用

2.发送器的类型

3.发送器的基本原理

4.发送器的技术指标

5.发送器的底座端子

6.发送器的结线图二、UM71发送器主要学习内容：二、UM71发送器

1.UM71发送器的作用：以连续方式向轨道电路发送有足够功率的移频信号源，是UM71轨道电路的发送设备。它产生4种载频信号、18种低频调制信号的移频信号，发送器对低频调制信号倍频后进行差频检查，检查一致后打开门电路，对移频信号进行功率放大，并将放大后的移频信号经电缆通路、匹配变压器、调谐单元后送向钢轨，并可靠动作接收端。

2.发送器的类型：

UM71发送器共有四种类型：二、UM71发送器型号发送频率V1F1型1700HzV1F2型2300HzV2F1型2000HzV2F2型2600Hz

3.发送器的基本原理

3.发送器的基本原理

3.发送器的基本原理

3.发送器的基本原理电源电压：DC22.5-28.8V

空载损耗：(28.8V时)<500mA

短路损耗：(28.8V时)<10.5mA

正常损耗：5.55A±0.25A

4.发送器的技术指标

输出电压：

400负载，25V电源电压时：电平1级——165.5V±4.5V;

电平2级——150V±4V;

电平3级——131.5V±3.5V;

电平4级——107.5V±3V;

电平5级——77.25V±2.25V;

输出电平级别数越大，输出电压值越低，用于距离较短的闭塞分区；输出电平级别数越小，输出电压值越高，用于较长的闭塞分区。发送器外形：

5.发送器的底座端子发送器输出变压器

5.发送器的底座端子发送器输出

发送器输出电平等级：

5.发送器的底座端子电平等级电压V电平等级电压V1153～170661～682133～160755～603126～140844～484103～114937～41574～811031发送器输出变压器

发送电平等级的调整：电平等级1级：165.5V发送器输出变压器

发送电平等级的调整：电平等级2级：150V发送器输出变压器

发送电平等级的调整：电平等级3级：131.5V

发送器型号及鉴别销：名称型号鉴别销号码1700发送器V1F1型2－O-78-O-O-152000发送器V1F2型2－O-78-O-O-162300发送器V2F1型2－O-78-O-O-232600发送器V2F2型2－O-78-O-O-24发送器外部编码条件与低频信号的对应关系：发送器底座后视图电源、发送端子，共10个发送电平调整端子18种低频信息编码端子

5.发送器的底座端子共36个引线端子：A+、A-、A1+、A1_——24V直流电源端子；S1、S2——移频信号发送端子，可测试输出功率；T1、T2——功率输出测试端子；C——18种低频信息编码的共用端子；M——机壳耐压测试端子；1、2、3、4、5、9、11、12——发送电平调整端子；F1～F18——18种低频信息编码端子；

6.发送器的结线图

发送电平的调整是由发送器输出电平的功率和轨道电路的配置及长度来确定。发送器有10种输出电平。表中的S1、S2以及1、2、3、4、5、9、11、12都是发送器的端子。这些端子的不同连接就可以实现10种电平的输出。也就是说发送器输出电压的调整是通过这些端子的跨接跳线实现的。比如说电平1的连接情况是：11与9连接，12与1连接；只要知道了轨道电路的调整表中要求的电平，就可以根据此表进行跨线连接。发送器发送等级调整一、课题河北发送器输出变压器

1.UM71接收器的作用

2.接收器的型号

3.接收器的基本原理

4.接收器的技术指标

5.接收器和轨道继电器的底座端子

6.接收器的接线主要学习内容：三、UM71接收器

1.接收器的作用：

UM71接收器是UM71轨道电路的接收端设备，用来接收、解调移频信息，检查区段空闲和钢轨的完整。三、UM71接收器

2.接收器的型号：

UM71接收器有4种型号。

3.接收器的工作原理：

UM71接收器用于检查移频信号幅度、载频、低频调制信号频率的特征，并用于调整轨道电路。接收器由轨道电路长度调整、限幅滤波、鉴幅、鉴频、低频信号检查、执行开关、低门限控制电路及轨道继电器等部分组成。轨道电路长度调整限幅滤波低门限控制鉴幅鉴频低频信号检查轨道继电器执行开关

UM71接收器框图

3.接收器的工作原理：

3.接收器的工作原理：

1）轨道电路电平调整电路轨道电路电平调整由隔离变压器TR1完成。从钢轨来的移频信息通过室外电缆经方向继电器接点送入V1、V2端。隔离变压器TR1的Ⅱ次侧由8个线圈抽头构成，共5组线圈。5组线圈的匝比分别为42、21、7、2、1，可构成1～73间任意整数数值的匝比，既有73种不同匝比，实现73个级别的电平调整。图3－21隔离变压器TR1电路图移频信息输入1）轨道电路电平调整电路接限幅滤波电路轨道电路电平调整过程就是根据轨道电路调整表使限幅滤波电路输入端R1、R2与隔离变压器TR1Ⅱ次侧及R3～R10端实现不同的连接，以保证接收器限幅滤波电路的输入端，即限入电压UR1R2不小于240mV。1）轨道电路电平调整电路2）限幅滤波电路2）限幅滤波电路3）鉴幅电路3）鉴幅电路4）鉴频电路5）低频信号检查电路图3－26执行开关电路6）执行开关电路6）执行开关电路7）轨道继电器

4.接收器的主要技术指标：

1）接收器的底座端子

5.接收器和轨道继电器的底座端子：图3－27接收器底座后视图A+、A-——24V直流电源端子；L+、L-——外接轨道继电器GJ线圈；C、C1、C2——延时连接端子，C与C1相连，延时约

0.5S；C与C2相连，延时约2.4S；V1、V2、V3——轨道电路受电端引入端子，集中安装时，使用V1、V2端子；T——低频测试端子；M——机壳耐压测试端子；R1、R2——限幅输入端子；R3～R10——接收电平调整端子；R2、R4、R6、R82）轨道继电器的底座端子图3－28轨道继电器底座后视图6.接收器的接线

1.空心线圈

2.补偿电容主要学习内容：四、空心线圈、补偿电容四、空心线圈、补偿电容

1.空心线圈

空心线圈是由直径1.53毫米、19股电磁线绕制，截面为35毫米2电感量L=33±1uH、电阻为13～24mΩ，直流电阻为R0=4.5±0.5mΩ。

1.空心线圈该线圈装在一个专门设计的白色聚酯玻璃钢盒内，盒的侧面各有一根金属杆，材质为铜外镀锡锌合金，接向钢轨的电缆接在杆的圆孔上，盒下面的金属杆作为线圈的中点连线引出端，该端子经电缆间接或直接接地。

空心线圈SVA

2）空心线圈SVA的作用平衡牵引电流回流：在电力牵引区段，由于两钢轨导线电阻不可能完全一致，列车运行时两轮缘与轨面接触电阻也不可能完全一致，使流过两钢轨的牵引电流回流大小不可能完全一致，如下图所示，不平衡牵引电流达到500-400=100A，这种不平衡牵引电流对信号电流造成很强的干扰。SVA设在26米长调谐区两个调谐单元中间。由于它对50HZ牵引电流信号呈现很低的交流阻抗（约10mΩ），相当于一跟短路线，故能起到平衡牵引电流作用。

2）空心线圈SVA的作用保证维修人员的安全:对于上、下行线路间的两个SVA中心线可做等电位线连接、并接地，根据要求，部分等位线经避雷接地，一方面平衡线路间牵引电流，另一方面可保证维修人员的安全。SVA起保证维修人员安全的作用

2）空心线圈SVA的作用作扼流变压器用：如图，在道岔股绝缘两侧各装一台SVA，两中心线相连，但SVA作额流变压器时，其总电流应不大于200A（长时间通电）。SVA作扼流变压器

保证调谐区的工作稳定性：SVA对1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ时的感抗值分别为0.3525欧姆、0.4134欧姆、0.474欧姆，0.5342欧姆，在调谐区中，不能简单把它作为一个低阻值分路电抗进行分析，而应将其作为并联谐振槽路的组成部分，SVA参数的适当选择，可为谐振槽路提供一个合适的Q值，保证调谐区的工作稳定性。3）安装设置：

SVA同调谐单元一样，设于一白色聚酯盒内，盒子外形尺寸与BA的相同，我们来看图：在现场SVA、BA通过螺栓固定在轨道旁的基础上，通过带有绝缘护套的多心铜线与两根钢轨连接，多心铜线到两侧钢轨分别为3米和1.25米。为增加可靠性，通常向每根钢轨连接时都采用双根。

SVA通常采用单体连接。和BA一样为只测不检，故障报废。日常养护时只需巡视与钢轨的连接线是否完整。

空心线圈SVA在现场的安装：

2.补偿电容1）补偿电容的作用及原理保证轨道电路的传输距离：在UM71轨道电路中，钢轨中传输的是高频信号，60kg、1435mm轨距的钢轨电感为1.4uH/m，同时每米有PF的电容，对于1700－2600HZ的移频信号呈现较高阻抗，移频信号在轨道传输中衰耗大，信息传得不会远。为了保证轨道电路的传输距离，UM71轨道电路采取分段加装补偿电容的方法，减弱电感的影响。保证接收端有较高的信干比由于轨道电路加装补偿电容后趋于阻性，改善了轨道电路信号的传输，减小了送、受端钢轨电流比，从而保证了轨道电路入口端信号干扰比，改善了接收器和机车信号的工作。改善了钢轨断轨状态的检查。断电容数量（个）接收端R1R2电压(V)00.6510.33220.2140.2(小于标准值)5继电器落下断电容实验：这说明断开并接电容的数量越多，接收端的电压越小，即说明衰耗越大，这就从反面证明了补偿电容的补偿作用。2）补偿电容的设置及安装下图是一个国产的补偿电容，中间黑色的圆柱体是电容，带有两条引接线,通过这两条引接线便可以固定在钢轨上，其大小与载频频率、最小道渣电阻、电容间距、钢轨阻抗、轨距等有关。当采用法国轨道参数，频率为2600HZ，电容的容量为33uF，每个电容重0.68kg。图中L为轨道电路长度，从送端SVA到受端SVA的距离D为送、受端第一电容到SVA之间的距离，简称半间距这里48米<D<98米。由图知：L=100n+2D补偿电容的设置图补偿电容的安装：通过上述断电容实验可知：补偿电容断一处，便有可能造成通过信号机显示红灯，影响列车的正常运行，因此规定轨道电路内的补偿电容平时必须处于完整状态。UM71轨道电路每100米加装一个补偿电容为日常维修带来不便，后来采用将补偿电容固定于水泥槽内，将连接线固定于轨距杆内再连接到钢轨的办法，对保证补偿电容的完整性起到了一定的作用。

1.匹配变压器的作用

2.匹配变压器的接线和安装

主要学习内容：五、匹配变压器

1.匹配变压器的作用

UM71为集中安装式自动闭塞，信号楼与两侧各区间信号点设备采用