50 Hz 相敏轨道电路用于城市轨道交通的车辆段内(不需要发送 ATP 信息)。 50 Hz 相敏轨道电路有继电式和微电子式两种,继电式可不注明,即 50 Hz 相敏轨道电路一般专指继电式。
一、 50 Hz 相敏轨道电路的组成
50 Hz 相敏轨道电路的组成如图 3 -10 所示。它由送电端、受电端、钢轨绝缘、钢轨引接线、钢轨接续线、回流线以及钢轨组成。
送电端包括 BG5 -D 型轨道变压器、 R - 2 . 2 / 220 型变阻器以及断路器(或熔断器) , 安装在室外的变压器箱内。轨道电源从室内通过电缆送至送电端。
受电端包括 BZ -D 型中继变压器、 R -2 . 2 / 220 型变阻器、断路器(或熔断器)、轨道继电器、电容器、防雷元件等。其中中继变压器、变阻器及 10A 断路器(或熔断器)安装在室外的变压器箱或电缆盒内,其他安装在室内的组合架上。
送、受电端视相邻轨道电路的不同组合,有双送、一送一受、双受以及单送、单受等不同情况,除双受、单受可采用电缆盒外,其他情况必须采用变压器箱。
变压器箱或电缆盒用钢轨引接线接向钢轨。
钢轨接续线用来连接相邻钢轨,以减小钢轨接头处的接触电阻。
钢轨绝缘设于轨道电路分界处,用以隔离相邻的轨道电路。
回流线连接相邻的不同侧钢轨,为牵引回流提供越过钢轨绝缘节的通路。
二、交流二元继电器
交流二元二位继电器,二元指有两个互相独立又互相作用的交变电磁系统,有吸起和落下两种状态。根据频率不同,交流二元继电器分为 25 Hz 和 50 Hz 两种。
JRJC - 45 / 300 型和 JRJC- 40 / 265 型为 50 Hz 二元继电器,主要用于城市轨道交通,在直流电气化和非电气化区段的 50 Hz 相敏轨道电路中,作为轨道继电器使用。它们具有可靠的频率选择性和相位选择性,对于轨端绝缘破损和不平衡造成的干扰能可靠地防护。另外还有动作灵活的翼板转动系统、紧固的整体结构,不仅经久耐用,而且便于维修。
1 .交流二元继电器的结构
JRJC-45 / 300型和 JRJC-40 / 265 型交流二元继电器的结构相同,仅参数不同,接点组数不同。 JRJC-45 / 300型交流二元继电器结构由电磁系统、翼板、接点等主要部件组成。
电磁系统包括局部电磁系统和轨道电磁系统。局部电磁系统由局部铁心和局部线圈组成。轨道电磁系统由轨道铁心和轨道线圈组成。铁心均由硅钢片叠成。线圈是用高强度漆包线绕在线圈骨架上而构成的。;
翼板是将电磁系统的能量转换为机械能的关键部件。翼板由 1 . 2 mm 厚的铝板冲裁而成,安装在主轴上。翼片尾端安装有重锤螺母,对翼板起平衡作用。在翼板一侧的主轴上还安装一块 2 . 0 mm 厚由钢板制成的止挡片,与轴成一整体,使翼板转至上、下极端位置时受到限制。
动接点固定在副轴上,主轴通过连杆带动副轴上的动杆单元使动接点动作,接点组编号如图3-12所示。
JRJC -45 / 300型继电器插座外形尺寸为 126 mmx165 mm ,要占两个安全型继电器的位置。
2 .交流二元继电器的工作原理
( l )二元二位继电器的相位选择性
如果仅在任一线圈通电,或两线圈接入同一电源,翼板均不能产生转矩而动作,这就是二元继电器所具有的可靠的相位选择性,由此可解决轨端绝缘破损的防护问题。
( 2 )二元继电器的频率选择性
如有其他频率的电压加在轨道线圈上,这时所产生的转矩力在一个周期内平均值为零。即轨道线圈混入干扰电流与固定的 50 Hz 局部电流相作用,翼板不产生转矩,不能使继电器误动。同时,由于翼板的惯性较大,使继电器缓动,跟不上转矩力变化的速率,使继电器保持原来的位置而不致误动。
由于二元二位继电器具有频率选择性,不仅可以防止牵引电流的干扰,而且对于其他频率也有同样的作用。可以证明,当轨道线圈电流频率为局部电流频率 n 倍时,不论电压有多高,翼板均不能产生转矩使继电器误动。
三、 50 Hz 继电式相敏轨道电路的工作原理
50 Hz 相敏轨道电路为有绝缘双轨条轨道电路,牵引回流为单轨条流通。
电源屏分别供出 50Hz轨道电源和局部电源。
送电端轨道电源 GJZ220、 GJF220经轨道变压器降压后送至钢轨。受电端由钢轨来的电压经中继变压器升压后送至轨道继电器 RGJ 的轨道线圈 3 -4 。
轨道继电器 RGJ 的局部线圈 2 -1 接局部电源 GJZ220、 GJF220。
当轨道线圈和局部线圈电源满足规定的相位和频率要求时, RGJ 吸起,轨道电路处于调整状态,表示轨道电路空闲。列车占用时,轨道电源被分路, RGJ 落下。若频率、相位不符合要求时, RGJ 也落下。
由于 50 Hz 相敏轨道电路就具有相位鉴别能力,即相敏特性,故其抗干扰性能较高。
四、 50 Hz 相敏轨道电路的部件
1 .钢轨绝缘
钢轨绝缘安装在轨道电路分界处,以保证相邻轨道电路之间的可靠的电气绝缘,使它们互不影响。
轨道电路区段的轨距保持杆、道岔连接杆、道岔连接垫板、尖端杆、转辙机的安装装置以及其他有导电性能的连接两钢轨的配件,均应装设绝缘并应保持绝缘良好。否则,任一连接杆件绝缘不良,都会破坏轨道电路的正常工作。
钢轨绝缘的结构,应能保证在钢轨爬行的情况下和在列车运行中产生压力、冲击力及在气温变化时产生膨胀力的作用下,不致被损坏;钢轨绝缘应采用机械强度高的、具有可靠电气绝缘性能的绝缘材料,以保证绝缘性能和使用寿命。
制作钢轨绝缘的材料很多,主要有钢纸板、玻璃布板、尼龙塑料板等。
钢轨绝缘由轨端绝缘、槽形绝缘、绝缘管、绝缘垫圈等组成,槽形绝缘按分段形式,可分为一段(整体)、二段、三段三种,按轨型分为 P43 、 P50 和 P60三种。
2 .轨道电路连接线
轨道电路连接线包括引接线、钢轨接续线和道岔跳线。
YG 型钢轨引接线(简称引接线)是连接轨道电路送受端变压器箱或电缆盒与钢轨的导线。一般用涂有防腐油的多股钢丝绳(低碳素钢镀锌绞线)制成。它的一端焊在塞钉上,固定在钢轨上的塞钉孔内;另一端焊接在螺栓上,固定在变压器箱或电缆盒上。
钢轨接续线用于轨道电路接缝处的连接,以减小接触电阻。钢轨接续线分塞钉式和焊接式两种。 JS 型塞钉式钢轨接续线由两根直径 5 mm 的镀锌钢线与两端的圆锥形塞钉焊接而成,铁线两端绕成螺旋形。钢轨接续线一般装在钢轨外侧,并与钢轨连接夹板(鱼尾板)密贴,高度不得超过轨头底部。塞钉式钢轨接续线的缺点是它与钢轨间的接触电阻较大且不稳定,为了保证轨道电路的稳定工作,推出焊接式钢轨接续线。焊接式钢轨接续线采用多股镀锌钢绞线,截面积不小于 25 mm2 ,长 200 mm ,接头间的距离为 110 mm ,用铝热剂法或电弧焊钎焊、冷挤压焊接、爆压速焊技术等,将其焊在钢轨两端。为保证钢轨接续线的可靠性,现场使用中多采用双塞钉式钢轨接续线或一塞一焊接续线。
电气化区段的钢轨接续线,除应保证通过一定电流外,还要尽量减小钢轨接头的接触电阻,减小牵引电流对轨道电路的干扰及牵引电能的损耗,以及保证设备和人身安全。
因此,要求钢轨接续线有一定的截面积(常采用多根),且必须双套。
3 .轨道变压器
轨道变压器用于轨道电路供电,为 BG5 -D 型。Ⅰ次输入电压 220V ,频率 50H z , 功率 5W , Ⅱ次最大输出电压 12V ,允许电流 10A 。通过连接不同端子,可获得不同电压。
4 .中继变压器
中继变压器用于轨道电路受电端, I 次输入电压 1 ~2V ,允许电流 10A ,频率 50 Hz , 功率 5W ,匝比 1 :70 ,同名端为 I1、 Ⅱ1。
5 .电容器
电容器 C 主要用于隔直流,不使牵引电流进入轨道继电器轨道线圈,并且对 50 Hz信号电流的无功分量进行补偿,起着减少轨道电路传输衰耗和相移的作用。
电容器味用来起补偿作用,以提高轨道继电器局部线圈的功率因数,减少输入电流。
6 .防雷元件
雷元件 Z 是对接的硒片,称浪涌抑制器,用来防雷。
7 .变阻器
R -2 . 2 / 220 型变阻器用于限流,其阻值 2 . 2Ω,功率 220W ,容许电流 10A ,容许温升 105℃ 。