97型25HZ相敏軌道電路

97型25Hz相敏軌道電路具有工作穩定可靠，維修簡單和故障率低的優點，具有很高的抗干擾能力，並延長了軌道電路的極限長度（可達1500m）。

基本介紹

• 中文名：97型25HZ相敏軌道電路
• 電氣化：2.55萬公里
• 基本組成：送電端設備構成

概述

截止到2007年底，中國鐵路總營業里程已達到7.8萬公里，全國鐵路總延展里程達到15.7萬公里,複線達到2.71萬公里，電氣化達到2.55萬公里，電化率32.7%,並且還將修建更多鐵路。目前在電氣化鐵路上有90%的車站採用25Hz相敏軌道電路，因此該制式成為電氣化鐵路站內軌道電路的首選。

1997年經鐵道部鑑定，決定用“97型25Hz相敏軌道電路”替代原“25Hz相敏軌道電路”在全路推廣使用。97型25Hz相敏軌道電路具有工作穩定可靠，維修簡單和故障率低的優點，具有很高的抗干擾能力，並延長了軌道電路的極限長度（可達1500m），深受現場歡迎。

25Hz軌道電路概述

25Hz軌道電路設備的基本組成

(一)送電端設備構成：送電扼流變壓器BE25、軌道變壓器BG25、電阻R0、保險RD1、保險RD2。

(二)受電端設備構成：受電扼流變壓器BE25、軌道變壓器BG25、電阻R0、保險RD1、防雷補償器FB、防護盒HF、25HZ軌道繼電器GJ（JRJC1-70/240）。

另外25HZ軌道電路的軌道電源和局部電源分別由獨立的軌道分頻器和局部分頻器給軌道繼電器的軌道線圈和局部線圈供電。

25HZ軌道電路的特點

1.相敏25Hz軌道電路由於採用了二元繼電器，其具有可靠的相位選擇性和頻率選擇性，因而對軌端絕緣破損和外界牽引電流或其他頻率電流的干擾能可靠的進行防護

2. 25Hz軌道電路採用25Hz頻率後，與其它工頻連續式軌道電路比較，在相同條件下，受道渣電阻變化影響小。

3. 25Hz電源是運用分頻的原理構成的，由於50Hz工頻穩定，所以它也有頻率穩定的特性，其頻率衡定在50Hz的一半。

4. 由於25Hz分頻器的固定特性，當兩個分頻器的輸入端反向連線時，則其輸出電壓相差90°，易於做成局部電源電壓恆定超前軌道電源電壓90°，因而可以採用其中調相方式。

5. 25Hz分頻器具有不可逆性，雖然50Hz不平衡牽引電流通過扼流、軌道變壓器流入軌道分頻器的輸出迴路，但在其輸入端不可能有100Hz電流。同時室內軌道繼電器的局部線圈是由局部電源單獨供電，他不與鋼軌或軌道分頻器的輸出相連，又不經過室外電纜線路，不受接觸網電流產生的50Hz干擾電壓的影響。

6.“田”字型分頻器的兩線圈呈90°位置放置，輸入線圈的交流產生的刺痛不與諧振線圈完全相交，因而原則上排除了在輸入線圈間有局部斷路時輸入線圈50Hz電流向分頻器輸出電路的變化，大大降低25Hz輸出迴路中50Hz成分。

7. 分頻器具有穩定特性，當輸入的50Hz電源電壓在220V（+33，-44），負載由空載至滿載的範圍變化時，分頻器的輸出電壓在220（+6.6，-6.6）V範圍變化，因而提高了軌道電路工作的穩定性。

8. 25Hz軌道電路由於採用了連續方式，從而較為方便的找出其工作的最不利條件和肌線指標，更便於通過計算和實驗手段加以驗證。

25Hz軌道電路工作原理

25Hz軌道電路的信號電源是由鐵磁分頻器供給25Hz交流電，以區分50Hz牽引電流，接受器採用二元二位軌道繼電器，該繼電器的軌道線圈由送電端25Hz軌道電源經軌道傳輸後供電，局部線圈則由25Hz局部分頻器電源供電。軌道繼電器工作時，從軌道電路取得較少的功率而大部分功率是通過局部線圈獲得局部電源，因而軌道電路的控制距離可以延長，且只有軌道繼電器上的軌道線圈電壓Ug和局部線圈電壓Uj之間的相位角接近或等於90°時，轉矩最大，是翼片繞軸旋轉，帶動接點動作，否則，翼片不能旋轉，不能帶動接點動作。所以，25Hz軌道電路既有對頻率的選擇性（區別開電力牽引電流）又有相位的選擇性。當軌道線圈和局部線圈電源電壓滿足規定的相位要求時，GJ吸起，軌道電路處於調整狀態，即表示軌道電路空閒。當列車占用時，軌道電路被分路，GJ落下。若頻率、相位不對時，GJ也落下。因而，其抗干擾性能較強，廣泛套用於交流電力牽引區段。

交流二元繼電器

25Hz相敏軌道電路的接收器採用交流二元繼電器，屬於交流感應式繼電器，是據電磁所建立的交變磁場與金屬轉子中感應電流之間相互作用的原理而動作的。JRJC－70/240型繼電器由帶軸翼板、局部線圈、軌道線圈和接點組四大部分組成，安裝在鑄鋁合金支架內，活動部分來用滾珠軸承雙重防護，可靠性更高，便翼板轉動靈活，耐久。

當通以規定頗率的電流，且局部線圖電壓超前軌道線圈電壓的角度0°<θ<180°時，翼板抬起，使繼電器的前接點閉合，當相角差為理想角時，處於最佳收起狀態，當局部線圈或軌道線圖斷電時，依靠翼板和附屬檔案的重量使接關處於落下狀態，由其動作原理可知，該繼電器具有可靠的頻率選擇性和相位選擇性，因而對軌道絕緣破損和外界牽引電流或其他頻率的電流干擾可靠地進行防護，滿足了軌道電路抗電氣化干擾的 第三節 防護盒

HF2-25型防護盒用於97型25Hz相敏軌道電路，是由電感線圈和電容組成的L、C串聯諧振電路，線圈電感為0.845H，電容為12uF。

諧振頻率為50Hz對50Hz呈串聯詣振相當於15Ω電阻，對於干擾

電流起著減小軌道線圈上的干擾電壓作用。對25Hz信號電流相當於16uf 電容，防護盒的阻抗|Z|=4OOΩ±lOΩ、θ=-90o±20，對其進行補償。起著減小軌道電路傳輸衰耗和相移的作用。與相敏軌道繼電器並聯使用時，使軌道電路負載基本呈純阻性。

HF2-25型防護盒主要作用：

1.減少JRJC型軌道斷電器上50HZ牽引電流的干擾電壓。

2.對25Hz信號頻率的無功分量進行補償。

3.減少25Hz信號在傳輸中的衰耗和相移、使軌道線圈電壓和局部線圈電壓產生較好的相位差，保證JRJC型軌道繼電器正常工作。減少25Hz信號在傳輸中的衰耗。

為了減少25Hz信號電流在軌道電路傳輸中的衰耗，在保證軌道電路常工作的條件下，取自軌道電路的功率最小。如軌道線圈並聯防護盒呈並聯諧振時，則其總電流最小，就能保證正常工作，無疑軌道電路供電端送出電流隨之減少，消耗功率以及傳輸過程中的電壓衰耗就減少。因此，並聯防護盒對25Hz相敏軌道電路的任何一種類型其作用都是明顯的。

4.減少25HZ信號在傳輸中的相移

25Hz軌道電源屏已將軌道和局部分頻器的輸出進行定相，使局部電壓超前軌道電壓90°。如果軌道電路傳輸無相移，則加車軌道線圈上的電壓與軌道分頻器的輸出電壓同相，使繼電器處於理想工作狀態，並聯防護盒對相移有不同程度減少。

5.減少50Hz干擾電壓

鋼軌中50Hz牽引電流對二元繼電器軌道線圈上產生的干擾電壓可達120V雖不產生固定轉矩，但使翼板產生顫動，對二元二位軌道繼電器工作不利。

並接防盒後，二元軌道繼電器上50Hz干擾電壓由120V降低到4V左右，這對繼電器的工作和25Hz測試影響較小，如軌道電壓的25Hz電壓為20V，加上50Hz的4V電壓後，其合成電壓為　這是因為防護盒對相當於20Ω的短路線，它起到兩個作用：一是該電阻反射扼流變壓器的牽引線圈側的干擾大大減小，對於恆流源性質的牽引電流來說，使輸入阻抗減小到只有原來的1/4，感應到信號線圈側的電壓也小到原來的1/4，

二是並在二元軌道繼電器兩端的20Ω電壓大大小於前方匹配變壓器線圈的有效電阻，使已經減小了的50Hz 電壓絕大部分降壓有效電阻上，最終加在二元二位軌道繼電器兩端的電壓就所剩無幾。

使用環境

1.大氣壓力不低於74.8KPa (海拔不超過2500m)

2.周圍空氣溫度-40-60℃

3.空氣相對溫度不大於90%（+25℃）

4.周圍無引起爆--炸危險的有害氣體。

主要技術技性

HF－25型防護盒是由電感線圈和電容組成的L、C串聯詣振電路，線圈電感為0.845H，電容為12uF。而對於25Hz來說，LC串聯相當於一個電容：根據測試，防護盒槽路對於50Hz相當於15v電阻。

使用及維護

HFz-25型防護盒由螺栓固定在組合上，其1、3號端子分別連線至JRJC2-70/240型二元軌道繼電器的軌道線圈兩端。

HF2-25型防護盒需對電感線度測試和品質因數測試輸入電壓，輸入頻率進行測試，來判別防護盒的性能。

97型25Hz相敏軌道電路特點和技術指標

選用25Hz的原因及優越性

（一） 選擇25Hz的原因

在電氣化區段內的軌道電路除應滿足在最不利條件下的基本要求外，還應具有能防護牽引電流干擾分能力，使之調整狀態時不會因干擾電流或電壓而使軌道繼電器錯誤落下，或者在分路狀態時不致因干擾電流或電壓而使繼電器錯誤吸起。所以埋在《鐵路信號設計規範》第13.3.1條中規定：“交流電力牽引區段應採用非工頻軌道電路，牽引電流縱向不平衡係數不得大於5%因此選用25Hz符合《設規》規定。

（二）選擇25Hz的優點

25Hz相敏軌道電路採用了二元軌道電路，該繼電器具有可靠的頻率選擇性和相位選擇性，因此不需要加設濾波器，避免了因濾波器故障而造成行車危及安全。充分滿足“故障－安全”要求，因而可以設計成連續供電式軌道電路，做到設備簡單，設備簡單，工作穩定，應變速度快，便於維修，防雷性能良好。因此具有一定的優越性。

25Hz相敏軌道電路分別由獨立的25Hz軌道電路分頻和局部分頻的給軌道電路繼電器的軌道線圈和局部線圈供電。在繼電器室內的25Hz軌道電源屏中設有專門的局部和軌道電路電壓90°，因此，又由於受電端並節防護盒，可大大減少軌道電路傳輸中的衰耗盒相移，所以經軌道傳輸後加在繼電器上的局部電壓和軌道電壓（或電流）間的相角，仍可比較接近理想相位角，由於採用集中調相，使軌道電路設計和施工，維修大為簡化。二元軌道繼電器分別由軌道電源和局部電源供電，工作時僅從軌道電路取得較小功率（0.6A），而大部分功率使通過局部線圈取自局部電源（6.5A），由於軌道電源消耗的功率較小，再加之25Hz時鋼軌阻抗值較低，所以不論功率消耗或軌道電路的傳輸長度來說，都具有一定的優越性。

97型25Hz相敏軌道電路的主要特點及技術指標

（一）主要特點

1.提高絕緣破損防護性能

鋼軌牽引引接線採用焊接式，減少接觸電阻，以提高絕緣破損防護性能。

2 .取消不設扼流變壓器的送、受電端

在運營中發現，不設扼流變壓器時，軌道繼電器所受的干擾遠大於設扼流變壓器的區段，同時不易於軌道電路調整。為此全部增設扼流變壓器。

3.扼流變壓器經等阻線與鋼軌連線

將連向鋼軌的一長一短引接線設計成等阻線，降低牽引電流歸系統的不平衡係數。

4.電源屏的配置

每一區段的平均傳輸功率為20w，每個繼電器局部線圈加並電容補償後的功率為6.5w，考慮單受和多受區段的比例。一個車站的軌道區段數和軌道繼電器數按1：2計算，這樣就相當於軌道分頻器和局部分頻器供電給每一個軌道電路分別耗電20w和13w，從而能計算出一個車站電源屏的型號配置。

5.交流二元繼電器

97型25Hz相敏軌道電路最佳化了磁路設計和提高工藝設計水平，返還係數由原來的0.5增至0.55，消除了因翼片碰撞外罩而造成卡阻的可能故障。具有可靠的相位選擇性和頻率選擇性，抗干擾性能強，便於實現電碼化。

6 .增加扼流變壓器的類型

由原來的僅400A一種類型增加了600A和800A兩種。他們分別供側線正線和靠近牽引變電所的區段。

7.極限長度延長

把二元繼電器的返還係數由0.5增加到0.55，將送電端極限電阻由2.2Ω增加到4.4Ω，將受電端匹配變壓器的變比由原來的16.67降為13.89。將25Hz分頻器的輸出電壓允許波動範圍由原來的±5%減少到±3%。

通過以上幾次改進措施，最終能將極限長度由1200m提高到1500m。

8 .系統抗干擾能力大大提高

採取綜合治理的方式大大提高系統抗衝擊干擾分能力，首先設法儘可能減少電流的侵入量，其次在干擾電流侵入後設法使其少起一些干擾作用。另外，侵入分干擾電流若能造成軌道繼電器誤動，則設法讓其誤動後果不能影響其他信號設備或電路。

（二）主要技術指標

1.使用於鋼軌連續牽引總電流不大於800A，不平衡電流不大於60A的交流電氣化區段的站內和預告區段的軌道電路。

2.在頻率為50Hz，電源電壓為220+40，220－60V範圍內，在極限長度範圍內，能可靠的滿足調整和分路的要求，並能實現一次調整。

3.一送一受的軌道電路，以標準的0.06Ω分路電阻在區段內任意點分路時，保證至少有一個軌道繼電器可靠落下。

4.每段軌道電路最多可設四個扼流變壓器（包括空扼流變壓器）。

5.能實現疊加或預疊加電碼化。

6.在無迂迴迴路的條件下，任何故障均可靠的分路檢查。

7.系統抗不平衡電流衝擊干擾由原來的10A提高到60A。軌道電路極限長度由原來的1200m提高到1500m，可適應重載發展的要求。

與機車信號信息相應的電碼化

機車信號是機車“三大件”之一，對解決鐵路行車安全與效益的矛盾和提高行車指揮自動化程度，確保全全運輸發揮了重要的作用。站內電碼化作為確保鐵路行車安全的重要措施，鐵道部十分重視。明確規定：車幹線及繁忙的支線上、站內正線，到發線股道均應實現由碼化股道電碼化應逐步過渡到疊加預發碼方式，車行車速度大於120KM/h段或機車裝有超速防護設備時，應積極推廣疊加預發碼方式電碼化保證電碼化信息的速傳。

目前主要以移頻信息的電碼化和UM71、zpw-2000電碼化，他們都能很好與25Hz 相敏軌道電路實現電碼化。

由於移頻機車信號信息頻率在音頻的範圍之內，電纜電容不容忽視，固此應考慮電纜對傳送移頻機子信號的影響。

由軌道電路的受電端傳送機車信號信息時，施加在二元繼電器上的機車信息電壓不能過高。否則機道繼電器的巽板會產生較大的顫動聲影響繼電器壽命，試驗證明當移頻電壓降至30V以下則不會出現顫動。因此，規定二元繼電器上的移頻信息電壓應壓30V以下。

25Hz相敏軌道電路的調整和測試

一、調整方法：

多年來現場運用情況表明：25Hz相敏軌道電路較易做到一次調整隻有少數區段經歷一次雨季，要將軌道繼電器端電壓調整到不低於其最低值，並確認勵磁吸起，待晴天后再檢查能否確保分路檢查，即軌道繼電器殘壓應小於7.4V和前接點分離，如分路良好，即能實現一次調整。

二、調整注意事項：

1.送電端限流電阻的數值以及受電端中繼變壓器的變壓比，應按原現圖的規定加以固定，若調小限流電阻，將惡化軌道電路的發路，若改變中繼變壓器的變比，會使受電端連線器材的阻抗和軌道電路的阻抗匹配條件遇到破壞。

2.25Hz相敏軌道電路具有相位選擇性，在調整供電變壓器電壓時應注意不要將同名端接錯。

3.一送多受的軌道壓段，各分支電壓應調整至相同或相近電壓值。然後，根據其類型按調整表的相應類型來調整軌道電路的供電電壓，此時，各軌道繼電器上的端電壓應在調整表給定的允許電壓範圍內。

4.應檢查機車信號的入口電流是否滿足機車信號的要求。在電氣化區段鋼軌內除信號電流外，還可能會有不平衡牽引電流，這會影響測試的準確性。因此，最好選在天窗時間內進行該項測試以確保測試的準確性。

5.設有空扼流變壓器的軌道電路應對其軌道電路進行補償。當設有空扼流變壓器的軌道電路實施電碼化時除對軌道電路進行補償外，還應對機車信號的電碼化信息進行補償。應機車信號信息的不同所需要的類型也不同，應根據機車信號信息來選擇相應類型的補償器，在規定了補償器的基礎上在按需要調整軌道電路供電電壓。

6.不在空扼流變壓器和無受電分割的一送一受的軌道電路在道渣電阻最高的情況下，用標準分路線在送電端及受電端分路時應有分路檢查，對一送多受的軌道電路隨道岔布置的不同，分路最不利的地點也不同，故檢查分路除應在送電端和所有受電端進行外，尚需在岔尖及其他地點檢查分路。如帶有無送電分支還應在無受電分支的末端檢查。一送多受時軌道電路是將所有送電端軌道繼電器的前接點串連再控制軌道繼電器以其接點用於信號的各電路中，因而只需保證有一個受電端符合有分路檢查的要求。

三、相位交叉的檢查：

25Hz相敏軌道電路特點之一是具有相位選擇時，因而實行相位交叉後對鋼軌絕緣破損有可靠的防護，所以必須對相位交叉進行嚴格的測試檢查使用萬用表測得V1 V2 V3 V4

1.若V1>V3或V1>V4或V2>V3或V2>V4成立時，有相位交叉。

2.若2V>V5或2V1>V6或2V2>V5或2V2>V6成立時，有相位交叉。

工程設計和現場維護

為提高97型25Hz相敏軌道電路抗干擾能力將有牽引電流回歸的軌道區段原來不設扼流變壓器的送受端一律取消，全部採用帶扼流類型。除將扼流變壓器牽引引接線改為焊接外，還將連向鋼軌的一長一短引接線設計成等阻線。

將牽引引接線改用焊接方式接向鋼軌，以克服應接觸電阻，增大而造成絕緣破損防護性能的失效。

採用固定抽頭型取代原來滑線變阻器，以利於現場軌道電路的調試和維護，400A扼流供側線區段使用，600A扼流供正線區段使用，800A扼流供牽引變電所區段使用

在電氣化區段應設有扼流變壓器，相鄰兩段軌道電路扼流變壓器的中點相連，使A.B兩段軌道電路的另一根軌條通過一定的迂迴阻抗相連，造成了軌道電路工作不穩定。

一 、軌道電路的本身問題

1.調整這兩個區段時，改變任一區段供電電壓，影響另一區段軌道繼電器的電壓。

2.改變任一區段供電電壓極性時，另一區段的繼電器電壓變化很大。

3.任一區段分路時， 另一區段繼電器電壓也降低，甚至不能保持吸起。

二、牽引電流引起的問題

1.當有穩定的50Hz牽引電流流過時，這兩個區段的熔斷器有可能熔斷。

2.渡線區段空閒時，其他區段有機車升弓，造成瞬間衝擊電流，有可能熔斷渡線區段的熔斷器，或未熔斷但軌道繼電器瞬間落下0.3妙左右。

三、解決的根本辦法

解決的根本辦法是將兩處相連，改為只有一處相連。而電氣化區段要求牽引電流回歸是暢通的，也就是將be間的聯繫切斷，在渡線處加裝兩處絕緣，使ab兩段軌道電路完全隔開加以解決。

在一般情況下，按現有軌縫加裝絕緣，使區段的長度往往超出不大於5m的規定，為解決此問題，可採用膠接鋼軌絕緣接頭或玻璃鋼包的岔型絕緣組件。

再有當死區段內有車輛時，仍有可能出現單軌條流通牽引電流的現象。但在道岔區段不許停留車輛，能構成此現象的機率很少，如果死區段的長度能符合規定，則將不易出現單軌條問題。

四、電纜線路的使用

1.幹線供電時電纜的使用

軌道電路一般均採用幹線供電方式，有25Hz電源屏輸出經電纜線束向各送電端供給25Hz220V電源允許在電纜上的壓降為30V。當分頻器的輸出電壓為－30%波動時經電纜傳輸後軌道電路供電變壓器的一次輸入允許輸入最低電壓為180V。每段軌道電路平均消耗功率為20W.。

2.室外設備的連線

軌道電路的送.受電端及設有空扼流變壓器時，扼流變壓器與軌道變壓器之間的電纜電阻應不大於0.3Ω。

3.受電端電纜的使用

受電端的一次側自軌道繼電器間的電纜電阻，應不大於150Ω，即當電纜長度不大於2.5公里時可以採用單芯。

五、有關設計的其他問題

（一）軌道電路的極性交叉設定

1.相鄰軌道電路間

相連軌道電路應有不同的相位配置，如遇某些站廠布置其個別區段與相鄰區段無法做到相位交叉時應加裝人工交叉絕緣。

2.兩個站之間

當兩個站之間有獨立的25Hz電源屏供電時，並兩車廠間的聯絡線也採用25Hz相敏軌道電路時或者一個站廠的兩個咽喉分別由兩個獨立的25Hz電源屏供電時，則在銜接處的供電絕緣兩側均應設定送電端，防止在絕緣破損時造成供電繼電器錯誤動作。

（二）主付電源倒換注意事項

50H主付電源倒換時25Hz分頻器會瞬間停震，其啟動時間 不大於0.6妙，故25Hz電源可能停電0.6妙，致使供電及其復示繼電器瞬間落下。LXJ的緩放時間均大於0.6妙，故在50Hz主付電源切換時不致使其落下。

（三） 交流二元繼電器的使用

1.交流二元繼電器是感應式繼電器且無附加軸，故交流二元繼電器的後接點不的在電氣集中或其他信號設備的控制及表示電路中使用。

2.供電組合內可設定JRJC1－70/240型繼電器3台，及Hf2－25型防護盒3個以及2個防雷補償器。一個組合架可裝9個軌道組合。當在一個組合架上同時安裝軌道組合和AX型繼電器組合時相鄰處應空開一個組合位置。

3.設計移頻電碼化時所需使用的軌道電路條件應取自無緩放的軌道第一復示繼電器。

六、 現場使用中的一些問題

（一）車現場使用中，發現軌道電路導接線如果接觸不良就會導致設備故障，相對於移頻軌道電路來說25Hz相敏軌道電路對鋼軌導接線要求更高必須保證其接觸良好，車更換導接線時，應在無車的情況下，否則有可能造成軌道電路紅光帶影響行車。因此，在曰常維護中必須特別加強對導接線的檢查維護。

（二）防雷補償器現實際套用中，發生過石堆短路造成故障。現均有的單位已把石堆拆除。車工務更換鋼軌時，曾發生把防雷補償器燒壞，造成故障。撥掉防雷補償器後，恢復正常，而室外軌道 箱中的斷路器並沒有斷開，而造成燒壞防雷補償器。因此存在一是缺陷，如果能在室內加裝1A保險，做到提示一做防護，就能解決這一問題。