JXG-50S型相敏軌道電路接收器

開發(fā)背景

在鐵路非電化牽引區(qū)段的站內(nèi)軌道電路，大量使用50HZ交流連續(xù)式軌道電路(俗稱480軌道電路)。480軌道電路的信號特征是單一的:接收端的工作狀態(tài)只取決接收端信號的幅值，較二元型相敏軌道電路接收器的安全性差，目前采用的微電子型的50HZ相敏軌道接收器較JZXC-480型軌道繼電器，提高了返還系數(shù)和絕緣破損防護能力。

為滿足鐵路信號產(chǎn)品高可靠、高安全的發(fā)展需求以及城市交通快速發(fā)展的需要，研制出具有高安全性、可靠性、抗干擾能力強的二取二安全冗余結(jié)構(gòu)電子接收器，沈陽鐵路信號有限責任公司立項研制JXG-50S型相敏軌道電路接收器

系統(tǒng)構(gòu)成

JXG-50S型相敏軌道電路接收器由相敏軌道電路接收器、調(diào)相防雷器、報警盒組成。

相敏軌道電路接收器由軌道采集模塊、局部信號采集模塊、電源模塊、芯片處理模塊以及輸出電路模塊組成;調(diào)相防雷器由隔離變壓器及防雷元件組成;報警盒由采集模塊、芯片處理模塊以及輸出模塊組成。產(chǎn)品如圖1所示。

圖1 JXG-50S型相敏軌道電路接收器

功能介紹

JXG-50S型相敏軌道電路接收器主要應用于城市鐵路、地鐵工程車輛段及廠礦鐵路非電化牽引區(qū)段的站內(nèi)軌道電路。

相敏軌道電路接收器通過采集鋼軌上的軌道信號、電源屏傳遞來的局部信號，對兩路信號進行處理、計算、判斷出軌道處于調(diào)整或分路狀態(tài)，并通過軌道狀態(tài)控制軌道繼電器動作。

調(diào)相防雷器主要功能對軌道信號進行隔離防護以及雷電防護，增加調(diào)整電路，以解決部分軌道區(qū)段調(diào)整不出的現(xiàn)象。

報警盒檢查一個組合四個軌道電路接收端八臺接收器的輸出狀態(tài)，若同一個接收端的兩臺相敏軌道電路接收器輸出不一至時，報警盒延時報警，無輸出的相敏軌道電路接收器對應的報警盒上發(fā)光管亮紅燈，同時報警盒的報警節(jié)點導通，使報警繼電器吸起。

1 迂回回路存在的安全隱患

我國電氣化鐵路站內(nèi)絕大多數(shù)采用25 Hz相敏軌道電路，這種軌道電路工作性能穩(wěn)定、節(jié)省電能，對低道床道砟電阻適應能力強，可以準確地進行理論驗算，具有和移頻、UM71／ZPW-2000機車信號信息實現(xiàn)疊加和預疊加性能，抗干擾方面能適應萬噸重載牽引，因此得到大面積推廣使用。

但在2004年中國鐵道出版社出版的(25Hz相敏軌道電路》主要技術(shù)指標第7條中指出：97型25 Hz相敏軌道電路“在無迂回回路的條件下，任何故障均有可靠的分路檢查”。也就是說，在有迂回回路存在時，97型25 Hz相敏軌道電路不能保證有可靠的分路檢查。經(jīng)分析，問題主要是對電氣化區(qū)段牽引返回電流軌道網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求和技術(shù)管理的研究不到位，以及牽引返回電流軌道網(wǎng)無可靠的依據(jù)、規(guī)范和標準，造成了軌道網(wǎng)設施相互連接(扼流、連接線、回流線、吸上線、接地線、等電位線、貫通線等)，從而構(gòu)成了迂回回路，使25 Hz相敏軌道電路在有迂回回路的情況下，送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線時失去分路檢查。

2 迂回回路舉例分析

如圖1所示，在電氣化牽引區(qū)段，為了使回歸牽引電流暢通無阻地流回牽引變電所，相鄰軌道電路的扼流變壓器中點需相互連接，且由于車站兩端相鄰正線扼流變壓器中點用等電位線(橫向連接線)相連，以及吸上線、回流線的相互連接，形成了第3軌迂回回路。當I G送、受扼流變壓器連接線同側(cè)雙斷線(如圖1中A、B點所示)，且有車占用情況下，軌道繼電器有可能因迂回回路的存在而錯誤吸起，失去分路檢查。

圖2也是一個有迂回回路存在時，可能在軌道電路不完整情況下失去分路檢查的例子。

圖2中虛線為迂回徑路， I G區(qū)段軌道繼電器在有車占用或斷軌的情況下，信號電流可能經(jīng)迂回電路而使軌道繼電器錯誤吸起。這并非軌道電路制式本身帶來的問題，而是由迂回回路造成的。

3 解決方案

針對迂回回路存在的問題，曾有相關(guān)技術(shù)人員提出從工程設計與施工出發(fā)，減少或斷開貫通地線、等電位線以及吸上線的連接。這些方案大多存在一定的局限性，且與現(xiàn)有相關(guān)規(guī)定產(chǎn)生沖突，或是由于現(xiàn)在尚無相關(guān)標準的指導而無法實施。

經(jīng)翻閱相關(guān)資料時，發(fā)現(xiàn)俄羅斯曾提出過在交流電化區(qū)段使用“消除音頻軌道電路不平衡電流的扼流圈”，并得到交通部電務局的批準。該方案在“ATHC” 雜志1999年11月上做了介紹。該扼流圈采用并聯(lián)的方式，在音頻軌道電路中專門作為連通軌道牽引電流返還網(wǎng)，平衡牽引電流不對稱干擾，用作中心接地網(wǎng)絡，使形成的第3軌迂回不影響音頻軌道電路的斷線檢查(音頻軌道電路的扼流中心不連接)。該扼流圈對音頻頻率為高阻，對50 Hz牽引電流則保持低阻，不降低軌道返還網(wǎng)的低阻性。其實質(zhì)在于通過增加額外的扼流圈連通牽引電流，分解原音頻軌道電路扼流變壓器，達到既傳輸牽引電流，又傳輸信號電流的目的，巧妙解決了迂回回路帶來的問題。

從改造現(xiàn)場信號設備的角度出發(fā)，以利舊現(xiàn)場既有設備為前提，減少改造后軌道電路的調(diào)整，在迂回回路存在的條件下，切斷迂回回路對軌道電路信號的影響。參考俄羅斯關(guān)于迂回回路相關(guān)問題的解決方案，認為當前最為簡單、有效的方案是分解原扼流變壓器，既傳輸牽引電流，又傳輸信號電流，設置專門用于導通牽引電流的設備。同時，為了使該設備的增加對原軌道電路參數(shù)的影響降至最低，還需將其25 Hz阻抗提高至足夠大。為此，提出了在軌道電路受電端并接高阻電抗器的方案，同時經(jīng)過理論計算及試驗驗證，將其25 Hz阻抗標準定為不小于15 Q，則因其25 Hz阻抗遠高于軌道電路終端阻抗，所以高阻電抗器的增加對原軌道電路參數(shù)影響極小。

改造示意圖如圖3所示。

將高阻電抗器牽引側(cè)兩端子分別與2根鋼軌相連，然后再將相鄰區(qū)段扼流變壓器中心點連接至高阻電抗器牽引側(cè)中心點。目前該方案已在西安鐵路局羅敷站和長陵站先后上道，成功解決了改造區(qū)段因迂回回路的存在，造成軌道電路送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線時失去分路檢查的問題

4 結(jié)束語

采用高阻電抗器的方案可簡單、有效地解決25 Hz相敏軌道電路在有迂回回路的情況下，送、受端扼流變壓器同側(cè)雙斷線失去分路檢查的問題，有利于提高信號設備的安全性，保證行車安全。同時，該方案也為當前客運專線建設中綜合接地帶來的大量迂回回路找到了解決辦法。