论文部分内容阅读
【摘要】单轨条50Hz相敏轨道电路在城市轨道交通线路的车辆段和停车场及正线的道岔区得到了广泛的应用。本文根据津滨轻轨工程的实际经验对单轨条50Hz相敏轨道电路的电路原理及在工程设计中的几个问题进行了探讨。
【关键词】单轨条；50Hz；相敏轨道电路
单轨条50Hz相敏轨道电路以其抗干扰性能好、设备简单、维修方便及在直流电力机车牵引区段安全可靠等特点在城市轨道交通的车辆段和停车场及正线的道岔区得到了广泛的应用。
1.50HZ单轨条轨道电路原理
利用轨道电路中的一根钢轨作为牵引回流的轨道电路，称为单轨条轨道电路。如图1所示，为了在相邻轨道电路的绝缘节处导通牵引回流，需将绝缘节处相对的钢轨用电力电缆交叉地连接起来。
图1 单轨条50Hz相敏轨道电路原理图
单轨条50Hz相敏轨道电路的轨道接收器可采用二元二位继电器，或50Hz微电子相敏接收器（以下简称：微电子接收器）。由于使用微电子接收器可提高返还系数，有利于轨道电路调整，且与二元二位继电器的接收阻抗、接收灵敏度相同，故新设计工程大多采用微电子接收器。本文以采用微电子接收器为例进行说明。图1示意了电路的基本原理，由于采用了微电子接收器，故轨道继电器可采用JWXC-1700继电器。
该相敏轨道电路具有频率选择特性和相位选择特性。频率特性可保证微电子接收器在接收到直流牵引电流的干扰时不会使轨道继电器错误动作，只有在该接收器的局部电源端加上50Hz交流电压，而该接收器又接收到由钢轨传送来的轨道信息，其频率也为50Hz，且相位合适时，才能正常工作。相位选择特性可保证在轨端绝缘破损时的可靠防护。
轨道电路基本参数：在钢轨阻抗为：0.8∠60oΩ/km、道碴电阻为1Ω·km～∞、50Hz电源电压范围为220V±6.6V，股道按四根牵引轨条并联使用，分路电阻为0.15Ω时，极限长度为300m。
2.工程應用过程中的注意事项
（1）单轨条50Hz相敏轨道电路的供电
微电子接收器局部电源为交流110V/50Hz，轨道电路送电电源为220V/50Hz，此两电源应由同一个电源屏供出，根据微电子接收器的要求，二者间的理想相位角为0o。由于轨道电路的相位选择特性，工程设计中在保证局部电源与轨道电路送电电源为0o的情况下，应按图1中的连接方式构成轨道电路，以确保轨道电路的正常工作。即微电子接收器的73、83端子分别接轨道输入的正极和负极，51、61端子分别接局部电源的正极和负极，以免接反。在调整轨道电路前，对标有同名端的设备，应按设计图中要求，检查其间是否均已按同名端相连，和钢轨的连接是否符合相位要求。
（2）R1、R2电阻的选择
在钢轨上传输的牵引电流主要从轨道电路的一根钢轨通过，但有一小部分会流入轨道电路器件，为了防止该部分电流影响轨道电路的正常工作，轨道电路的送、受电端设置R1、R2防护电阻，电阻规格可选用R1-2.2/220型固定抽头式电阻。送电端所设R1电阻又起到限流作用。送电端限流电阻和受电端防护电阻的数值，应按设计图的要求加以固定，不应作为调整轨道电路的手段进行调整。若调小限流电阻，将恶化轨道电路的分路检查；同时调小防护电阻将引起直流磁化电流的增加，导致轨道电路不能正常工作。
（3）轨道电路设备的设置
在车辆段及停车场内，可按图1将送受电端防护电阻、轨道电源变压器和轨道中继变压器、节能器、熔断器设于室外的变压器箱内。而正线区段，一般均在隧道内或高架桥上，故安装空间有限，同时为了便于维护，可将以上设备全部设于室内，但需根据实际情况增大R1、R2防护电阻的电阻值及电缆的芯线或截面。此种方式在津滨轻轨工程中得到应用。
（4）可利用横向连接线构成轨道电路
在城市轨道交通的正线上一般可采用音频无绝缘轨道电路，轨道电路的分界点为S棒，为了均衡上下行线的牵引电流，一般每1km左右设置一条横向连接线将上下行线的钢轨或S棒中点相连。在道岔的弯股及渡线处可设置单轨条50Hz相敏轨道电路作为检测列车占用的手段，通过敷设机车信号环线来发送ATP信息。在工程设计中，可利用横向连接线构成轨道电路。在图2中，道岔渡线处的单轨条50Hz相敏轨道电路就是通过正线及均流的横向连接线构成轨道电路回路，如图中虚线所示，此种方式在津滨轻轨工程中得到应用。
（5）注意牵引回流轨引起的轨道电路混电问题
由于牵引回流轨在远端的变电所处由电缆相连通，故在工程设计时需处理好极性交叉、牵引回流轨、道岔跳线等的关系，以免造成混电。现举例分析如下：
若按图3所示设计电力牵引回流和轨道电路极性交叉则会出现混电问题。（A）图中由送电端A至受电端A的虚线回路一为我们所需要的正常回路，而同时还会产生一条如（B）图所示的虚线回路二，因为牵引轨在远端连通，则送电端A通过远端的牵引轨的连通及道岔跳线，连通了至受电端B的回路二。同理，送电端B与受电端A之间也会产生回路，加上送电端B至受电端B的回路，产生的结果就是将1-4DG与2-3DG连成了一个区段，当有车占用1-4DG区段时，2-3DG区段的轨道继电器也会落下，反之，当有车占用2-3DG区段时，1-4DG区段的轨道继电器也落下。
为避免这种情况的出现，应注意交叉渡线处承担牵引回流的钢轨的设置，通过交叉渡线道岔跳线连通的两根钢轨应该与牵引回流的钢轨一致，否则会出现图3所示的错误设计，正确的设计如图4改变牵引回流轨的解决方案所示。
图4中通过道岔跳线连通的两根粗线所示的钢轨同时也就是承担牵引回流的钢轨，即使在远端连通，因为细线所示的钢轨未连通，则不会出现上述两个区段连通为一个区段的问题。
因城市轨道交通工程中车辆段或停车场内无电码化设备，轨道电路仅起到列车占用的检测功能，故第二个解决方法是将图3中的道岔绝缘切弯股改为切直股，可局部改变轨道电路的极性，即可避免上述错误。如图5所示。
第三个解决方法是如常规交流电化区段一样增加第三绝缘。但由于城市轨道交通中车辆段与停车场中所铺设的道岔的辙岔号一般都较小，故第三绝缘安装起来有一定的难度。
参考文献
[1]安海君，李建清，吴保英.25Hz相敏轨道电路[M].北京：中国铁道出版社（第二版），2001.
[2]陶启沪.铁道信号基础设备及原理[M].北京：中国铁道出版社，1992.
作者简介：张海生，天津滨海快速交通发展有限公司助理工程师。
【关键词】单轨条；50Hz；相敏轨道电路
单轨条50Hz相敏轨道电路以其抗干扰性能好、设备简单、维修方便及在直流电力机车牵引区段安全可靠等特点在城市轨道交通的车辆段和停车场及正线的道岔区得到了广泛的应用。
1.50HZ单轨条轨道电路原理
利用轨道电路中的一根钢轨作为牵引回流的轨道电路，称为单轨条轨道电路。如图1所示，为了在相邻轨道电路的绝缘节处导通牵引回流，需将绝缘节处相对的钢轨用电力电缆交叉地连接起来。
图1 单轨条50Hz相敏轨道电路原理图
单轨条50Hz相敏轨道电路的轨道接收器可采用二元二位继电器，或50Hz微电子相敏接收器（以下简称：微电子接收器）。由于使用微电子接收器可提高返还系数，有利于轨道电路调整，且与二元二位继电器的接收阻抗、接收灵敏度相同，故新设计工程大多采用微电子接收器。本文以采用微电子接收器为例进行说明。图1示意了电路的基本原理，由于采用了微电子接收器，故轨道继电器可采用JWXC-1700继电器。
该相敏轨道电路具有频率选择特性和相位选择特性。频率特性可保证微电子接收器在接收到直流牵引电流的干扰时不会使轨道继电器错误动作，只有在该接收器的局部电源端加上50Hz交流电压，而该接收器又接收到由钢轨传送来的轨道信息，其频率也为50Hz，且相位合适时，才能正常工作。相位选择特性可保证在轨端绝缘破损时的可靠防护。
轨道电路基本参数：在钢轨阻抗为：0.8∠60oΩ/km、道碴电阻为1Ω·km～∞、50Hz电源电压范围为220V±6.6V，股道按四根牵引轨条并联使用，分路电阻为0.15Ω时，极限长度为300m。
2.工程應用过程中的注意事项
（1）单轨条50Hz相敏轨道电路的供电
微电子接收器局部电源为交流110V/50Hz，轨道电路送电电源为220V/50Hz，此两电源应由同一个电源屏供出，根据微电子接收器的要求，二者间的理想相位角为0o。由于轨道电路的相位选择特性，工程设计中在保证局部电源与轨道电路送电电源为0o的情况下，应按图1中的连接方式构成轨道电路，以确保轨道电路的正常工作。即微电子接收器的73、83端子分别接轨道输入的正极和负极，51、61端子分别接局部电源的正极和负极，以免接反。在调整轨道电路前，对标有同名端的设备，应按设计图中要求，检查其间是否均已按同名端相连，和钢轨的连接是否符合相位要求。
（2）R1、R2电阻的选择
在钢轨上传输的牵引电流主要从轨道电路的一根钢轨通过，但有一小部分会流入轨道电路器件，为了防止该部分电流影响轨道电路的正常工作，轨道电路的送、受电端设置R1、R2防护电阻，电阻规格可选用R1-2.2/220型固定抽头式电阻。送电端所设R1电阻又起到限流作用。送电端限流电阻和受电端防护电阻的数值，应按设计图的要求加以固定，不应作为调整轨道电路的手段进行调整。若调小限流电阻，将恶化轨道电路的分路检查；同时调小防护电阻将引起直流磁化电流的增加，导致轨道电路不能正常工作。
（3）轨道电路设备的设置
在车辆段及停车场内，可按图1将送受电端防护电阻、轨道电源变压器和轨道中继变压器、节能器、熔断器设于室外的变压器箱内。而正线区段，一般均在隧道内或高架桥上，故安装空间有限，同时为了便于维护，可将以上设备全部设于室内，但需根据实际情况增大R1、R2防护电阻的电阻值及电缆的芯线或截面。此种方式在津滨轻轨工程中得到应用。
（4）可利用横向连接线构成轨道电路
在城市轨道交通的正线上一般可采用音频无绝缘轨道电路，轨道电路的分界点为S棒，为了均衡上下行线的牵引电流，一般每1km左右设置一条横向连接线将上下行线的钢轨或S棒中点相连。在道岔的弯股及渡线处可设置单轨条50Hz相敏轨道电路作为检测列车占用的手段，通过敷设机车信号环线来发送ATP信息。在工程设计中，可利用横向连接线构成轨道电路。在图2中，道岔渡线处的单轨条50Hz相敏轨道电路就是通过正线及均流的横向连接线构成轨道电路回路，如图中虚线所示，此种方式在津滨轻轨工程中得到应用。
（5）注意牵引回流轨引起的轨道电路混电问题
由于牵引回流轨在远端的变电所处由电缆相连通，故在工程设计时需处理好极性交叉、牵引回流轨、道岔跳线等的关系，以免造成混电。现举例分析如下：
若按图3所示设计电力牵引回流和轨道电路极性交叉则会出现混电问题。（A）图中由送电端A至受电端A的虚线回路一为我们所需要的正常回路，而同时还会产生一条如（B）图所示的虚线回路二，因为牵引轨在远端连通，则送电端A通过远端的牵引轨的连通及道岔跳线，连通了至受电端B的回路二。同理，送电端B与受电端A之间也会产生回路，加上送电端B至受电端B的回路，产生的结果就是将1-4DG与2-3DG连成了一个区段，当有车占用1-4DG区段时，2-3DG区段的轨道继电器也会落下，反之，当有车占用2-3DG区段时，1-4DG区段的轨道继电器也落下。
为避免这种情况的出现，应注意交叉渡线处承担牵引回流的钢轨的设置，通过交叉渡线道岔跳线连通的两根钢轨应该与牵引回流的钢轨一致，否则会出现图3所示的错误设计，正确的设计如图4改变牵引回流轨的解决方案所示。
图4中通过道岔跳线连通的两根粗线所示的钢轨同时也就是承担牵引回流的钢轨，即使在远端连通，因为细线所示的钢轨未连通，则不会出现上述两个区段连通为一个区段的问题。
因城市轨道交通工程中车辆段或停车场内无电码化设备，轨道电路仅起到列车占用的检测功能，故第二个解决方法是将图3中的道岔绝缘切弯股改为切直股，可局部改变轨道电路的极性，即可避免上述错误。如图5所示。
第三个解决方法是如常规交流电化区段一样增加第三绝缘。但由于城市轨道交通中车辆段与停车场中所铺设的道岔的辙岔号一般都较小，故第三绝缘安装起来有一定的难度。
参考文献
[1]安海君，李建清，吴保英.25Hz相敏轨道电路[M].北京：中国铁道出版社（第二版），2001.
[2]陶启沪.铁道信号基础设备及原理[M].北京：中国铁道出版社，1992.
作者简介：张海生，天津滨海快速交通发展有限公司助理工程师。