張廣軍

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

1 概述

97型25 Hz相敏軌道電路系統(tǒng)及其配套器材,是針對(duì)原25 Hz相敏軌道電路抗干擾能力差,傳輸距離短等問(wèn)題研制的,目前已經(jīng)在全路廣泛應(yīng)用。

《97型25 Hz相敏軌道電路圖冊(cè)》[通號(hào)(99)0047]標(biāo)準(zhǔn)圖中明確規(guī)定了軌道電路“適用于鋼軌內(nèi)連續(xù)牽引總電流不大于800 A,鋼軌內(nèi)不平衡牽引電流不大于60 A的交流電氣化牽引區(qū)段的站內(nèi)及預(yù)告的軌道區(qū)段。”同時(shí)，《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》軌道電路調(diào)整表中針對(duì)97型25 Hz相敏軌道電路(新型)各種類型分支最大長(zhǎng)度有明確要求。

隨著大秦等萬(wàn)噸、重載鐵路的陸續(xù)開通運(yùn)行,鋼軌內(nèi)連續(xù)牽引總電流超標(biāo)或軌道電路分支長(zhǎng)度超長(zhǎng)等現(xiàn)象越來(lái)越普遍,當(dāng)鋼軌內(nèi)連續(xù)牽引總電流大于800 A或軌道電路分支長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定長(zhǎng)度時(shí),《97型25 Hz相敏軌道電路圖冊(cè)》中規(guī)定的軌道電路通用器材將不能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用需求。因此，針對(duì)特殊車站的軌道電路器材相繼研發(fā)、應(yīng)用,使97型25 Hz相敏軌道電路得到了進(jìn)一步完善。就這些特殊軌道電路器材的選型和配置進(jìn)行分析,并參考大秦、渝懷、包西等鐵路軌道電路器材的配置,結(jié)合正在實(shí)施的工程進(jìn)行舉例分析。

2 97型25 Hz相敏軌道電路主要器材介紹

2.1 97型25 Hz相敏軌道電路原理

97型25 Hz相敏軌道電路原理見圖1。

圖1 97型25 Hz相敏軌道電路原理

97型25 Hz相敏軌道電路原理圖中主要設(shè)備、器材名稱見表1。

表1 97型25 Hz相敏軌道電路主要設(shè)備、器材

2.2 主要設(shè)備、器材介紹

(1)扼流變壓器

作用：應(yīng)用在電氣化鐵路,設(shè)置在軌道電路的發(fā)送端和接收端或需要連通牽引電流的地方。用來(lái)把軌道電路的發(fā)送和接收設(shè)備同鋼軌連接起來(lái)以傳輸軌道電路信息和通過(guò)牽引電流。

分類及應(yīng)用：扼流變壓器的選型由牽引電流容量和牽引線圈阻抗的大小來(lái)決定。目前主要應(yīng)用的有下列幾種。

①采用400 Hz鐵芯,主要用于軌道電路實(shí)施移頻電碼化的區(qū)段,主要包括BE1-400/25、BE1-600/25、BE1-800/25等型號(hào)。

②采用50 Hz鐵芯,主要用于一般軌道電路區(qū)段,主要包括BE2-400/25、BE2-600/25、BE2-800/25等型號(hào)。

③為滿足萬(wàn)噸重載鐵路的需要,又產(chǎn)生了400 Hz鐵芯的BE1-1000/25、BE1-1600/25等型號(hào),50 Hz鐵芯的BE2-1000/25、BE2-1600/25等型號(hào)。

(2)軌道變壓器

作用：在97型25 Hz相敏軌道電路中作為送電端供電變壓器或受電端的匹配變壓器,起傳遞軌道信息和阻抗匹配之用。

分類及應(yīng)用：目前廣泛應(yīng)用的是BG2-130/25、BG3-130/25型,其中BG2-130/25采用CD型400 Hz鐵芯,主要用于移頻電碼化區(qū)段；BG3-130/25采用CD型50 Hz鐵芯,應(yīng)用在一般軌道區(qū)段。

為滿足萬(wàn)噸重載鐵路的需要,提高系統(tǒng)抗沖擊干擾能力,研發(fā)了BG4-220/25型軌道變壓器。同時(shí)針對(duì)一些車站道岔區(qū)段,一送多受軌道區(qū)段分支長(zhǎng)度大于80 m的特殊需求,又研發(fā)了BG4-150/25型軌道變壓器。

(3)防護(hù)盒

作用：防護(hù)盒主要用于鐵路25 Hz相敏軌道電路中,防護(hù)JRJC型軌道繼電器,使其不受50 Hz牽引電流干擾；對(duì)25 Hz信號(hào)頻率的無(wú)功分量進(jìn)行補(bǔ)償；減少25 Hz信號(hào)在傳輸中的衰竭和相移；保證JRJC型軌道繼電器的正常工作。

分類及應(yīng)用：防護(hù)盒主要有HF-25、HF2-25、HF3-25、HF4-25幾種類型。

其中HF2-25型防護(hù)盒是HF-25型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的,提高了品質(zhì)因數(shù)Q值。

HF3-25型防護(hù)盒是HF2-25型的基礎(chǔ)上增加可調(diào)端子。通過(guò)調(diào)整3種諧振狀態(tài)獲得更佳50 Hz的防護(hù)和改善25 Hz信號(hào)相位角。

HF4-25型防護(hù)盒是HF3-25型的基礎(chǔ)上增加可調(diào)端子。通過(guò)調(diào)整5種諧振狀態(tài)獲得更佳50 Hz的防護(hù)和改善25 Hz信號(hào)相位角。

(4)扼流適配器

作用：匹配扼流變壓器使用,改善信號(hào)傳輸?shù)钠ヅ涔δ?提高信干比。適配器對(duì)25 Hz信號(hào)成容性,與扼流變壓器感抗構(gòu)成并聯(lián)諧振,增大信號(hào)阻抗,提高了軌道電路抗?fàn)恳娏鞲蓴_的能力,特別對(duì)解決脈沖干擾造成軌道電路“紅光帶”的問(wèn)題有著顯著的效果。

分類及應(yīng)用：主要包括ESP1、ESP2、ESP3、ESP4、ESP5及QSP6(K)系列適配器。

①ESP1型由于牽引線圈阻抗較大,目前已經(jīng)很少使用。

②ESP2型適用于25 Hz相敏軌道電路和25 Hz交流計(jì)數(shù)電碼化區(qū)段。

③ESP3型適用于25 Hz相敏軌道電路疊加國(guó)產(chǎn)4、8、18信息移頻電碼化區(qū)段。由ESP2附加不同頻率(分別為550、650、750、850 Hz)的電壓提升器構(gòu)成。

全面發(fā)展，根據(jù)創(chuàng)新教學(xué)體系需求，努力打造高素質(zhì)的綜合性教學(xué)團(tuán)隊(duì) 高職院校以教書育人為本，將促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)化發(fā)展和全面發(fā)展相結(jié)合。就知識(shí)體系而言，其專業(yè)化就是個(gè)體與團(tuán)體之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系能夠形成彼此的獨(dú)立性。這樣的發(fā)展方式不僅會(huì)削弱高職院校組織整體化進(jìn)程過(guò)程中呈現(xiàn)出的一致性，與此同時(shí)，也會(huì)對(duì)整個(gè)組織內(nèi)部元素之間的聯(lián)系起到一定的弱化作用，繼而降低高職院校整體的教學(xué)質(zhì)量，使高職院校逐漸向“有組織的無(wú)序狀態(tài)”的方向發(fā)展。這種狀況不利于高職院校對(duì)人才的培養(yǎng)，也不能更好地契合不斷變化的社會(huì)人才需要。

④ESP4型適用于25 Hz相敏軌道電路疊加UM71系列及ZPW-2000A電碼化區(qū)段。由ESP2附加不同頻率(分別為1 700、2 000、2 300、2 600 Hz、1 700/2 000(通用)、2 300/2 600(通用))的電壓提升器構(gòu)成。

⑤ESP5型適用范圍與ESP4型相同,同時(shí)可匹配容量分為1 600、2 000 A大容量的扼流變壓器,適應(yīng)鐵路提速重載的需要。

⑥QSP6(K)系列適配器應(yīng)用于客運(yùn)專線ZPW-2000A軌道電路,按載頻和不平衡電流可分為QSP6(K)-1700/2000型/80 A、QSP6(K)-2300/2600型/80 A、QSP6(K)-1700/2000型/100 A、QSP6(K)-2300/2600型/100 A 4種。

(5)其他器材

①軌道電路接收設(shè)備：包括二元二位繼電器和電子接收器2種。

二元二位繼電器主要采用JRJC1-70/240型。微電子接收器根據(jù)需要可分為單套設(shè)備和雙套設(shè)備，單套設(shè)備為JXW-25A型(安全型繼電器結(jié)構(gòu))或JXW-25A1型(JRJC二元二位繼電器結(jié)構(gòu))；雙套設(shè)備包括：JXW-25B型微電子相敏軌道電路接收器(安全型繼電器結(jié)構(gòu))、HBJ型接收變壓器盒(安全型繼電器結(jié)構(gòu))、HB型報(bào)警盒。

②電阻器：97型25 Hz軌道電路采用固定抽頭式電阻器,按照電阻值及允許通過(guò)電流分類,主要有R1-2.2/220、R1-4.4/440兩種類型,其允許通過(guò)電流值為10A。為滿足萬(wàn)噸重載鐵路的需要,又研發(fā)了R1-4.4/630型電阻器,其允許通過(guò)電流值可達(dá)12 A。

③空扼流補(bǔ)償器：空扼流變壓器處設(shè)補(bǔ)償器,針對(duì)不同的自動(dòng)閉塞區(qū)段,根據(jù)不同的機(jī)車信號(hào)制式確定不同的補(bǔ)償器,其中萬(wàn)噸重載區(qū)段應(yīng)采用BCQ4-U型。

④熔斷器：電路中限流保護(hù)用,應(yīng)用在室外送、受端,通常RD1、RD3用10A容量,RD2采用1A容量。

3 站內(nèi)97型25 Hz相敏軌道電路的配置

3.1 軌道電路器材的選型的決定因素

軌道電路器材的選型主要受以下幾個(gè)方面因素的影響。

(1)鋼軌內(nèi)的最大牽引電流及最大不平衡牽引電流。

(2)軌道電路類型及扼流設(shè)置。

(3)軌道電路分支長(zhǎng)度。

3.2 選型舉例

新街至恩格阿婁鐵路(以下簡(jiǎn)稱新恩鐵路)為單線電氣化、萬(wàn)噸重載鐵路,半自動(dòng)閉塞,站內(nèi)采用ZPW-2000A電碼化,股道有效長(zhǎng)1 700 m,正線60 kg/m 12號(hào)SC330外鎖閉道岔。下面以新恩鐵路大牛地站的典型軌道區(qū)段為例,研究軌道電路器材的合理配置。典型軌道區(qū)段布置見圖2。

圖2 大牛地站1-5DG軌道區(qū)段設(shè)備布置示意

3.2.1 軌道區(qū)段概況

(1)該軌道區(qū)段為一送兩受區(qū)段,帶一個(gè)無(wú)受電分支,帶扼流,有電碼化。

(2)經(jīng)供電專業(yè)計(jì)算,該站電化區(qū)段正線鋼軌內(nèi)最大牽引電流900 A,側(cè)線為400 A。

(3)圖2中分支長(zhǎng)度L為絕緣節(jié)至道岔岔心或岔心至岔心的距離,各分支長(zhǎng)度見表2。

表2 軌道區(qū)段分支長(zhǎng)度

3.2.2 設(shè)備選型分析

設(shè)備布置見圖2,該軌道區(qū)段為電碼化區(qū)段,應(yīng)采用400 Hz鐵芯的扼流變壓器和軌道變壓器。根據(jù)軌道電路類型情況,軌道電路可參考《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》附錄二電氣化區(qū)段25 Hz相敏軌道電路調(diào)整的附表2-16的要求,見表3。

表3 軌道電路調(diào)整

97型25 Hz相敏軌道電路適用于牽引電流小于800 A,不平衡電流小于60 A的軌道區(qū)段,同時(shí)維規(guī)中又明確了舉例軌道區(qū)段所屬類型的分支長(zhǎng)度≤120 m的要求。舉例車站最大牽引電流達(dá)到900 A,個(gè)別軌道分支長(zhǎng)度超標(biāo)(L2=170 m)。97型25 Hz相敏軌道電路通用圖冊(cè)中的通用器材將無(wú)法滿足本站需求。為使軌道電路可靠工作,可以參考大秦、包西等萬(wàn)噸重載鐵路,使用97型25 Hz相敏軌道電路的改進(jìn)器材,以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。

3.2.3 軌道電路器材選型

(1)對(duì)于主要受鋼軌內(nèi)最大牽引總電流影響的軌道器材,可參考大秦鐵路軌道器材。

①扼流變壓器：正線選擇BE1-1000/25型,側(cè)線選擇BE1-600/25型?？梢詽M足正線最大牽引電流1 000 A、側(cè)線最大牽引600 A的需求。

②扼流適配器：可以選擇BES4型。根據(jù)新恩鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),本站不設(shè)扼流適配器。

③變阻器：Rx選擇4.4/630型變阻器,Rs正線選擇4.4/630型,側(cè)線可選擇2.2/220型變阻器。4.4/630型變阻器電阻4.4Ω,最大電流可達(dá)12A。2.2/220型變阻器電阻2.2Ω,最大電流10A。

④其他

接收器：根據(jù)新恩線信號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),選擇二元二位繼電器作為軌道電路接收器。

熔斷器：R1,R3選擇10A型,R2選擇1A型。

防護(hù)盒：選擇HF4-25型。

空扼流補(bǔ)償器：本區(qū)段不設(shè)空扼流補(bǔ)償器。

(2)軌道變壓器的選型與牽引電流大小和軌道分支長(zhǎng)度有關(guān)。為滿足舉例軌道區(qū)段的特殊需求,可采取兩個(gè)方案。

方案1：改變現(xiàn)有軌道電路布置方案,在1號(hào)道岔和5號(hào)道岔之間的適當(dāng)位置增加一個(gè)絕緣節(jié),將1-5DG分解成2個(gè)軌道區(qū)段,使各軌道區(qū)段分支長(zhǎng)度滿足維規(guī)要求。軌道變壓器選型僅受大牽引電流影響,可參考既有大秦鐵路軌道變壓器,選擇BG4-220/25型軌道變壓器。

方案2：維持舉例區(qū)段軌道電路布置,為滿足大牽引電流的要求,軌道變壓器需滿足通過(guò)電流12 A,為滿足分支長(zhǎng)度超標(biāo)的要求,軌道變壓器需滿足最大輸出電壓22 V。目前符合上述要求的軌道變壓器即將在包西鐵路上應(yīng)用,該類型軌道變壓器已經(jīng)研發(fā)成功,不過(guò)產(chǎn)品型號(hào)還未正式公布。本區(qū)段可參考包西鐵路軌道變壓器的選型。

4 結(jié)語(yǔ)

97型25 Hz相敏軌道電路雖然目前已經(jīng)在全路廣泛的應(yīng)用,但是仍處于不斷完善的過(guò)程中,在進(jìn)行軌道

電路設(shè)計(jì)時(shí),在滿足《鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《97型25 Hz相敏軌道電路圖冊(cè)》、《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》等文件要求的同時(shí),還應(yīng)該根據(jù)軌道電路現(xiàn)場(chǎng)的條件,參照既有已運(yùn)營(yíng)鐵路中成熟應(yīng)用軌道電路器材,進(jìn)行合理配置,同時(shí)在選用《97型25 Hz相敏軌道電路圖冊(cè)》所列之外的軌道電路器材時(shí),還應(yīng)注意向施工單位和維護(hù)部門提供相應(yīng)的軌道電路調(diào)整表,確保軌道電路的正常使用。

[1]TB10007—99,鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[2]鐵運(yùn)[2006]127號(hào),鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則[S]．

[3][通號(hào)(99)0047]1999,中華人民共和國(guó)鐵道部標(biāo)準(zhǔn)圖《97型25 Hz相敏軌道電路圖冊(cè)》[S].

[4]安海君,李建清,吳保英.25 Hz相敏軌道電路[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,2001．

[5]楊世武,王榮杰,李建清,等.EPS型系列扼流適配變壓器特點(diǎn)及應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào),2008(10)．

[6]王京洞.淺析大秦線牽引重載列車對(duì)25 Hz相敏軌道電路的干擾[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù),2007(3).

[7]楊世武,費(fèi)錫康,吳運(yùn)熙.應(yīng)用于25 Hz軌道電路的BES型扼流適配變壓器[J].鐵道通信信號(hào),1999(4)．

[8]朱德勝.25 Hz相敏軌道電路抗干擾分析及改進(jìn)方案[J].電氣化鐵道,2004(5)．

[9]張根才.淺談97型25 Hz相敏軌道電路的調(diào)整[J].鐵道通信信號(hào),2010(2)．

[10]袁栓平.既有線3V化25 Hz相敏軌道電路的改造[J].鐵道通信信號(hào),2010(1):17-18.