站内97型25 Hz相敏轨道电路的合理配置

张广军

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

1 概述

97型25 Hz相敏轨道电路系统及其配套器材,是针对原25 Hz相敏轨道电路抗干扰能力差,传输距离短等问题研制的,目前已经在全路广泛应用。

《97型25 Hz相敏轨道电路图册》[通号(99)0047]标准图中明确规定了轨道电路“适用于钢轨内连续牵引总电流不大于800 A,钢轨内不平衡牵引电流不大于60 A的交流电气化牵引区段的站内及预告的轨道区段。”同时，《铁路信号维护规则》轨道电路调整表中针对97型25 Hz相敏轨道电路(新型)各种类型分支最大长度有明确要求。

随着大秦等万吨、重载铁路的陆续开通运行,钢轨内连续牵引总电流超标或轨道电路分支长度超长等现象越来越普遍,当钢轨内连续牵引总电流大于800 A或轨道电路分支长度超过规定长度时,《97型25 Hz相敏轨道电路图册》中规定的轨道电路通用器材将不能满足现场使用需求。因此，针对特殊车站的轨道电路器材相继研发、应用,使97型25 Hz相敏轨道电路得到了进一步完善。就这些特殊轨道电路器材的选型和配置进行分析,并参考大秦、渝怀、包西等铁路轨道电路器材的配置,结合正在实施的工程进行举例分析。

2 97型25 Hz相敏轨道电路主要器材介绍

2.1 97型25 Hz相敏轨道电路原理

97型25 Hz相敏轨道电路原理见图1。

图1 97型25 Hz相敏轨道电路原理

97型25 Hz相敏轨道电路原理图中主要设备、器材名称见表1。

表1 97型25 Hz相敏轨道电路主要设备、器材

2.2 主要设备、器材介绍

(1)扼流变压器

作用：应用在电气化铁路,设置在轨道电路的发送端和接收端或需要连通牵引电流的地方。用来把轨道电路的发送和接收设备同钢轨连接起来以传输轨道电路信息和通过牵引电流。

分类及应用：扼流变压器的选型由牵引电流容量和牵引线圈阻抗的大小来决定。目前主要应用的有下列几种。

①采用400 Hz铁芯,主要用于轨道电路实施移频电码化的区段,主要包括BE1-400/25、BE1-600/25、BE1-800/25等型号。

②采用50 Hz铁芯,主要用于一般轨道电路区段,主要包括BE2-400/25、BE2-600/25、BE2-800/25等型号。

③为满足万吨重载铁路的需要,又产生了400 Hz铁芯的BE1-1000/25、BE1-1600/25等型号,50 Hz铁芯的BE2-1000/25、BE2-1600/25等型号。

(2)轨道变压器

作用：在97型25 Hz相敏轨道电路中作为送电端供电变压器或受电端的匹配变压器,起传递轨道信息和阻抗匹配之用。

分类及应用：目前广泛应用的是BG2-130/25、BG3-130/25型,其中BG2-130/25采用CD型400 Hz铁芯,主要用于移频电码化区段；BG3-130/25采用CD型50 Hz铁芯,应用在一般轨道区段。

为满足万吨重载铁路的需要,提高系统抗冲击干扰能力,研发了BG4-220/25型轨道变压器。同时针对一些车站道岔区段,一送多受轨道区段分支长度大于80 m的特殊需求,又研发了BG4-150/25型轨道变压器。

(3)防护盒

作用：防护盒主要用于铁路25 Hz相敏轨道电路中,防护JRJC型轨道继电器,使其不受50 Hz牵引电流干扰；对25 Hz信号频率的无功分量进行补偿；减少25 Hz信号在传输中的衰竭和相移；保证JRJC型轨道继电器的正常工作。

分类及应用：防护盒主要有HF-25、HF2-25、HF3-25、HF4-25几种类型。

其中HF2-25型防护盒是HF-25型的基础上进行改进的,提高了品质因数Q值。

HF3-25型防护盒是HF2-25型的基础上增加可调端子。通过调整3种谐振状态获得更佳50 Hz的防护和改善25 Hz信号相位角。

HF4-25型防护盒是HF3-25型的基础上增加可调端子。通过调整5种谐振状态获得更佳50 Hz的防护和改善25 Hz信号相位角。

(4)扼流适配器

作用：匹配扼流变压器使用,改善信号传输的匹配功能,提高信干比。适配器对25 Hz信号成容性,与扼流变压器感抗构成并联谐振,增大信号阻抗,提高了轨道电路抗牵引电流干扰的能力,特别对解决脉冲干扰造成轨道电路“红光带”的问题有着显著的效果。

分类及应用：主要包括ESP1、ESP2、ESP3、ESP4、ESP5及QSP6(K)系列适配器。

①ESP1型由于牵引线圈阻抗较大,目前已经很少使用。

②ESP2型适用于25 Hz相敏轨道电路和25 Hz交流计数电码化区段。

③ESP3型适用于25 Hz相敏轨道电路叠加国产4、8、18信息移频电码化区段。由ESP2附加不同频率(分别为550、650、750、850 Hz)的电压提升器构成。

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④ESP4型适用于25 Hz相敏轨道电路叠加UM71系列及ZPW-2000A电码化区段。由ESP2附加不同频率(分别为1 700、2 000、2 300、2 600 Hz、1 700/2 000(通用)、2 300/2 600(通用))的电压提升器构成。

⑤ESP5型适用范围与ESP4型相同,同时可匹配容量分为1 600、2 000 A大容量的扼流变压器,适应铁路提速重载的需要。

⑥QSP6(K)系列适配器应用于客运专线ZPW-2000A轨道电路,按载频和不平衡电流可分为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种。

(5)其他器材

①轨道电路接收设备：包括二元二位继电器和电子接收器2种。

二元二位继电器主要采用JRJC1-70/240型。微电子接收器根据需要可分为单套设备和双套设备，单套设备为JXW-25A型(安全型继电器结构)或JXW-25A1型(JRJC二元二位继电器结构)；双套设备包括：JXW-25B型微电子相敏轨道电路接收器(安全型继电器结构)、HBJ型接收变压器盒(安全型继电器结构)、HB型报警盒。

②电阻器：97型25 Hz轨道电路采用固定抽头式电阻器,按照电阻值及允许通过电流分类,主要有R1-2.2/220、R1-4.4/440两种类型,其允许通过电流值为10A。为满足万吨重载铁路的需要,又研发了R1-4.4/630型电阻器,其允许通过电流值可达12 A。

③空扼流补偿器：空扼流变压器处设补偿器,针对不同的自动闭塞区段,根据不同的机车信号制式确定不同的补偿器,其中万吨重载区段应采用BCQ4-U型。

④熔断器：电路中限流保护用,应用在室外送、受端,通常RD1、RD3用10A容量,RD2采用1A容量。

3 站内97型25 Hz相敏轨道电路的配置

3.1 轨道电路器材的选型的决定因素

轨道电路器材的选型主要受以下几个方面因素的影响。

(1)钢轨内的最大牵引电流及最大不平衡牵引电流。

(2)轨道电路类型及扼流设置。

(3)轨道电路分支长度。

3.2 选型举例

新街至恩格阿娄铁路(以下简称新恩铁路)为单线电气化、万吨重载铁路,半自动闭塞,站内采用ZPW-2000A电码化,股道有效长1 700 m,正线60 kg/m 12号SC330外锁闭道岔。下面以新恩铁路大牛地站的典型轨道区段为例,研究轨道电路器材的合理配置。典型轨道区段布置见图2。

图2 大牛地站1-5DG轨道区段设备布置示意

3.2.1 轨道区段概况

(1)该轨道区段为一送两受区段,带一个无受电分支,带扼流,有电码化。

(2)经供电专业计算,该站电化区段正线钢轨内最大牵引电流900 A,侧线为400 A。

(3)图2中分支长度L为绝缘节至道岔岔心或岔心至岔心的距离,各分支长度见表2。

表2 轨道区段分支长度

3.2.2 设备选型分析

设备布置见图2,该轨道区段为电码化区段,应采用400 Hz铁芯的扼流变压器和轨道变压器。根据轨道电路类型情况,轨道电路可参考《铁路信号维护规则》附录二电气化区段25 Hz相敏轨道电路调整的附表2-16的要求,见表3。

表3 轨道电路调整

97型25 Hz相敏轨道电路适用于牵引电流小于800 A,不平衡电流小于60 A的轨道区段,同时维规中又明确了举例轨道区段所属类型的分支长度≤120 m的要求。举例车站最大牵引电流达到900 A,个别轨道分支长度超标(L2=170 m)。97型25 Hz相敏轨道电路通用图册中的通用器材将无法满足本站需求。为使轨道电路可靠工作,可以参考大秦、包西等万吨重载铁路,使用97型25 Hz相敏轨道电路的改进器材,以满足现场实际需求。

3.2.3 轨道电路器材选型

(1)对于主要受钢轨内最大牵引总电流影响的轨道器材,可参考大秦铁路轨道器材。

①扼流变压器：正线选择BE1-1000/25型,侧线选择BE1-600/25型。可以满足正线最大牵引电流1 000 A、侧线最大牵引600 A的需求。

②扼流适配器：可以选择BES4型。根据新恩铁路信号设计标准,本站不设扼流适配器。

③变阻器：Rx选择4.4/630型变阻器,Rs正线选择4.4/630型,侧线可选择2.2/220型变阻器。4.4/630型变阻器电阻4.4Ω,最大电流可达12A。2.2/220型变阻器电阻2.2Ω,最大电流10A。

④其他

接收器：根据新恩线信号设计标准,选择二元二位继电器作为轨道电路接收器。

熔断器：R1,R3选择10A型,R2选择1A型。

防护盒：选择HF4-25型。

空扼流补偿器：本区段不设空扼流补偿器。

(2)轨道变压器的选型与牵引电流大小和轨道分支长度有关。为满足举例轨道区段的特殊需求,可采取两个方案。

方案1：改变现有轨道电路布置方案,在1号道岔和5号道岔之间的适当位置增加一个绝缘节,将1-5DG分解成2个轨道区段,使各轨道区段分支长度满足维规要求。轨道变压器选型仅受大牵引电流影响,可参考既有大秦铁路轨道变压器,选择BG4-220/25型轨道变压器。

方案2：维持举例区段轨道电路布置,为满足大牵引电流的要求,轨道变压器需满足通过电流12 A,为满足分支长度超标的要求,轨道变压器需满足最大输出电压22 V。目前符合上述要求的轨道变压器即将在包西铁路上应用,该类型轨道变压器已经研发成功,不过产品型号还未正式公布。本区段可参考包西铁路轨道变压器的选型。

4 结语

97型25 Hz相敏轨道电路虽然目前已经在全路广泛的应用,但是仍处于不断完善的过程中,在进行轨道

电路设计时,在满足《铁路信号设计规范》、《97型25 Hz相敏轨道电路图册》、《铁路信号维护规则》等文件要求的同时,还应该根据轨道电路现场的条件,参照既有已运营铁路中成熟应用轨道电路器材,进行合理配置,同时在选用《97型25 Hz相敏轨道电路图册》所列之外的轨道电路器材时,还应注意向施工单位和维护部门提供相应的轨道电路调整表,确保轨道电路的正常使用。

[1]TB10007—99,铁路信号设计规范[S]．

[2]铁运[2006]127号,铁路信号维护规则[S]．

[3][通号(99)0047]1999,中华人民共和国铁道部标准图《97型25 Hz相敏轨道电路图册》[S].

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