浅析微电子相敏轨道电路对绝缘破损的防护.doc

航空学报浅析微电子相敏轨道电路对绝缘破损的防护刘 锋 (深圳地铁3号线投资公司) 摘　要 普通的480交流连续式轨道电路主要是利用极性交叉来防护钢轨绝缘的破损，而往往受相邻轨道电路的长度、电源电压波动等因素的影响，轨面电压不平衡条件普遍存在，使得这种防护效果不理想50HZ相敏轨道电路增设了局部电源和鉴相电路，只有接收到的轨道电流和局部电流相位相差0o或90o时，轨道继电器才能吸起，从而彻底解决了绝缘破损不能防护的问题关键词 轨道电路 极性交叉 鉴相电路 绝缘破损Analysis of Phase-sensitive Micro-electronic Circuit of Track Damaged Insulation ProtectionLiu Feng(Shenzhen Metro Line No. 3 Investment Company）Abstract: Ordinary 480 AC continuous track circuit is to use cross-polarity protection of the damaged rail insulation, often adjacent to the length of track circuit, power supply voltage fluctuations and other factors, voltage imbalance conditions prevail, making such a protective approach the result is not satisfactory. Phase-sensitive track circuit 50HZ additional local power and phase circuit, only to receive the track of current and local current phase difference between 0o or 90o, the track relay in order to suction effect, thus completely solve the insulation protection should not break a single problem.Key words: track circuit; cross-polar; discrimination circuit; insulation damaged;·第 卷 第 期 200 年 月 21 轨道电路绝缘的构成和分析1） 轨道电路绝缘的构成如图1所示，轨道电路绝缘主要由鱼尾板绝缘、轨端绝缘、钢轨轨端和金属夹板等组成。

注：1.鱼尾板绝缘；2.轨端绝缘；3.钢轨；4.夹板；图1：相邻轨道电路绝缘结构示意图2） 轨道电路绝缘等效二端网络分析轨道电路绝缘在夹板和钢轨之间，呈电容和电导作者简介：刘锋，男，工程师，从事城市轨道交通信号系统的管理和维护，firfox8@性，可以把每2块金属和其间的绝缘视为1个电容电导二端网络，这样，一套轨道绝缘系统就可以等效为如图2所示的2个多元件网络图2：相邻轨道电路绝缘等效电容电导二端网络图正常情况下，对电容、电导、电纳和阻抗均可用数学模型描述，进而对电压、电流进行分析，指导测试工作上述二端网络的数学分析可得式如下： （1）式中：z为轨道电路绝缘等效阻抗模值；ρ为轨道电路绝缘电阻率；l为轨道电路绝缘金属件之间的距离；s为轨道电路绝缘金属件的面积；ω为轨道电路电源角频率；∈为轨道电路绝缘电介质的介电常数假定漏电流IL 的方向和相应的电压U1、U2、U3 的方向如图二所示，根据欧姆定律可得U＝ZI，且U1＝U2＋U3 （2）式（2）是指导实际测试工作的基本关系式，与实际工作中测试的大量数据基本相符在理想状态下，当绝缘破损时，Z＝0，U＝0。

如果U1＝0，则说明轨端绝缘破损，或者是U2和U3 处绝缘同时破损；如果U1≠0，则会有U1 ＝U2＋U3 ，若U2＝0，U2处绝缘破损，反之则U3处绝缘破损当发生短路性破损时，轨道电路绝缘的漏电流远远大于流向指定受电端的电流，造成“红光带”，给正常行车作业带来影响因此，有必要对轨道绝缘的破损进行防护2 传统轨道电路对绝缘破损的防护JZXC-480型轨道电路采用极性交叉的方法对轨道绝缘破损进行防护如图3所示，1G和3G是两个相邻的480型轨道电路，它们之间没有实现极性交叉的配置当1G区段有车占用，在轨端绝缘破损的情况下，流经1GJ轨道继电器的电流等于两个轨道电源所供电流之和，因此1GJ有可能继续保持在吸起状态，这对行车安全来说是非常危险的若按极性交叉来配置，在绝缘破损时，1GJ中的电流就是两者之差，只要调整得当，1GJ和3GJ都会落下，从而达到故障－安全的目的图3：JZXC-480型轨道电路示意图但是，很多测试结果表明，这种轨道电路防护钢轨绝缘破损性能很差只有当无车占用且相邻轨道电路的电压平衡时，其防护才能起到一定的作用实际上，相邻轨道电路的长度、道渣电阻值、钢轨阻抗、电源电压波动的差别，使供电电压相差很大，特别是 “一送多受”式轨道电路尤为明显。

因此，在普遍存在轨面电压不平衡的情况下，虽有电源极性交叉，也起不到轨道绝缘破损防护的作用这是JZXC-480型轨道电路无法解决的问题3 50HZ相敏轨道电路对绝缘的防护 1） 轨道电路原理简介如图4所示，单轨条50HZ微电子相敏轨道电路是利用一根钢轨作为牵引回流线，具有频率和相位选择特性的一种新型轨道电路频率选择特性可保证微电子接收器在接收到直流牵引电流干扰时，不会使轨道继电器错误动作，只有在局部电源端加上50HZ交流电压，同时又接收到由钢轨传来的50HZ轨道信息，且相位合适时，微电子接收器才能正常工作图4：单轨条50HZ相敏轨道电路原理图2） 微电子接收器原理分析WXJ50型微电子相敏轨道电路接收器是以单片机为主的乘法器、积分器和安全输入、动态输出电路构成，其结构原理如图5所示，分别用鉴压、鉴频、鉴相电路来完成对轨道电路电压、频率、相位的鉴别轨道电压先经电容C1隔除直流牵引电流，然后送入鉴压电路鉴别轨道电压是否在合适范围（如16～24V），并由鉴压电路驱动JA1、JA2光电耦合器的输出；鉴频电路鉴别轨道频率是否在合适范围（如f＝50HZ），驱动JP光电耦合器导通；鉴相电路鉴别轨道相位是否正确，驱动JX光电耦合器导通。

只有JA1、JA2、JP、JX4个光电耦合器的输出端串联都同时导通时，才使GD光电耦合器输出导通，GJ吸起，给出轨道空闲的表示图5：微电子相敏接轨道收器原理图3） 鉴相电路分析如图6所示，由于局部电流的相位θ2(t)超前轨道电流的相位θ1(t)90°， 2个电流同时输入到混频器后,输出的电流相位为θe(t)=θ1(t)-θ2(t)=90°，Ud(t)=UdSinθe(t)是幅值恒定的直流电，经低通滤波LF后可使JX光电耦合器的输出端导通当轨道电流没有输入时，θe(t)=θ2(t)，Ud(t)=UdSinθe(t)是与局部电流同频同相的交流电；当轨道电流输入的相位不符时，Ud(t) 也是交流电；因此都不能通过低通滤波器LF，JX不能导通图6：鉴相电路示意图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2种电源应由同一个电源屏供出为了保证局部电源与轨道电源相位角为90°，应按图4中的连接方式构成轨道电路即微电子接收器的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在调整轨道电路前，对标有同名端的设备，应按设计图检查是否符合相位要求。

4 结束语综上所述，单轨条50HZ微电子相敏轨道电路利用相位鉴别特性，很好地解决了轨道绝缘破损时因两侧电压不平衡而不能实现故障－安全的问题在城市轨道交通大力发展的今天，单轨条50HZ微电子相敏轨道电路大量地应用于车辆段、停车场甚至正线中，为行车安全提供了必要的保障参考文献 [1] 中国铁道科学研究院通信信号研究所．单轨条50HZ相敏轨道电路授课讲义[R]．北京，2004．[2] GB 12758-91 地下铁道信号系统通用技术条件[S]．国家技术监督局,1991．[3] 贾利生，迟晓华，安海君．单轨条50HZ相敏轨道电路的应用[J]．铁道通信信号，2005，41(1)．[4] 闫其道．JZXC-480轨道电路极性交叉的检查与调整[J]．上海铁道科技，2007，2．[5] 张刚．浅析极性交叉对绝缘破损的防护[J]．科技资讯，2008，23．。