单轨条式50Hz相敏轨道电路.docx

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单轨条式50Hz相敏轨道电路

单轨条式50Hz相敏轨道电路

授课讲义

沈阳铁路局沈阳电务器材厂

铁道部科学研究院通信信号研究所

2004年3月1日

城市铁路、地铁工程车辆段内的列车无机车信号显示，因此其轨道电路的功能仅为列车占用检查，由于其电力机车一般为直流牵引，且牵引回流为单条钢轨，50Hz交流连续式轨道电路需加设滤波器防护，滤波器故障不能保证安全，故轨道电路采用单轨条回流方式的50Hz相敏轨道电路。

现将单轨条式50Hz相敏轨道电路的基本概况做一介绍，重点介绍室内设备的结构、特点、原理、作用。

一、单轨条式50Hz相敏轨道电路原理图。

牵引电流

信号电流

RD1R1RD1R2RD1R2RD1R1

BGBZBZBG

JNQJNQ

RD3RD2RD3RD2

室外

50HZ室内50Hz

GJZ220GJF220TFQGJZ220GJF220

WXJ50-ⅡWXJ50-Ⅱ

72825161324231417282516132423141

至报警器输入端

KZ241至报警器输71端

J：

JWXC-1700

KF244

JJZ110

50Hz

JJF110

设备构成

WXJ50-Ⅱ：

50Hz微电子相敏接收器

TFQ：

调相防雷器

SBJQ：

报警器

JNQ：

节能器

R1、R2：

送、受电端限流电阻；BG：

送端电源变压器

RD1、RD2、RD3：

容断器；BZ：

受电端中继变压器

单轨条式50Hz相敏轨道电路具有轨道绝缘破损防护功能，室内的局部电压超前轨道电压±30°（即轨道测试盘上相位表的读数）。

单轨条式50Hz相敏轨道电路的残压不得高于10V。

二、TFQ调相防雷器

1结构

（1）外型结构：

外形采用安全型继电器结构如下图。

7282

轨道电路1输入

7181

轨道电路1输出1

7383

轨道电路1输出2

5262

5161

轨道电路2输入

5363

轨道电路2输出1

3242

轨道电路2输出2

3141

（2）元件组成：

两个隔离变压器

两个硒堆（XT-22C5C）

两个电容（200V2.8μF）

2原理图71

7183

8152

62

32

5342

6331

41

3作用

（1）轨道调相：

室内送出的轨道电源与局部电源是同相的，但经钢轨的传输，由于道床的漏泄、分布电容、轨道电路室内外设备等因素的存在，造成相位的偏移，这样就需要轨道调相（电容调相）。

（2）轨道防雷：

横向防雷用硒堆；纵向防雷用隔离变压器。

4特性及测试电路

测试电路：

50Hz调A71（53）

压U调相防雷器

电源器81（63）

测试方法：

按上图接线，调整调压器使电压U=15V，电流表的读数A应小于10mA。

三、WXJ50-Ⅱ微电子相敏接收器

1表示灯的作用

红灯：

红灯亮表示直流24V电源工作正常；红灯灭表示直流24V电源断电。

绿灯：

绿灯亮表示对应的轨道区段空闲，没有车占用；绿灯灭表示对应的轨道区段有车占用；其执行继电器落下。

红灯、绿灯交替闪光表示局部电源断电。

2结构

外形结构采用安全型继电器结构，安装在继电器罩内。

端子分配

KZ24V7282KF24V

轨道输入+7383轨道输入—

局部电源+5161局部电源—

输出+1

3242输出-4J：

JWXC-1700

BJ+3141BJ—

3特性：

（1）接收器的工作电源为直流24V±15%交流分量不大于1V，由电源屏供给，每台接收器耗电小于100mA；接收器的执行继电器两端的电压应为20—30V。

（2）收器在接收信号为理想相角（0°）时，工作值为12.5±0.5V，返还系数大于85%。

（3）接收器的不可靠工作值为10V

（4）两台接收器共同驱动执行继电器JWXC-1700安全型继电器。

4优点

（1）接收器的返还系数高可提高轨道电路整体技术性能。

（2）接收器的两套设备中只要有一套能正常工作，就能保证系统正常运行，进一步提高了系统的可靠性；如果一套发生故障，能及时报警，通知维修人员进行维修，而且对其中单套维修时，不影响系统使用，提高了系统的可靠性，方便维修。

5工作原理

原理图见附图1

（1）电路结构：

电路基本上有五部分组成，即电源部分、输入电路、相位鉴别电路、输出电路、单片机电路。

（2）工作原理及各重点元件的作用

电源部分：

72、82端子分别接组合架上的KZ24V、KF24V，经电容、电感滤波，经7809

7805两三断稳压器稳压后输出比较稳定的24V、9V、5V直流电源。

保险FUSE：

是为了防止外电源电压过高损坏接收器及由于接收器本身故障使外电源短路。

二极管D1：

是为了防止外电源接反烧毁电源部分的带极性电容。

输入电路：

73、83端子接轨道输入信号，经过整流后经压控振荡器将电压（模拟量）转换成频率（数字量）；

轨道信号经R1*、R2*、R3*经全波整流对电容C1进行充电；当电容两端电压达到一定电压时，再经电容C1、三极管N1、电阻R6及斯密特六位反向器（40106）放电、整形输入给单片机。

电阻R1*、R2*、R3*：

是调整电容C1的充电时间，电阻值大充电时间长，反之充电时间短；即调整接收器的工作值。

电容器C1：

采用四端电容，主要是考虑故障—安全原则。

在故障安全电路对电容只考虑断线防护，因为当电容击穿短路的同时信号也被短路，信号不能造成下一级电路错误动作；只有当电容断线可能造成下一级电路错误动作，但选择四端电容后，电容器任何一端断线，信号也被断开，不能造成下一级电路错误动作。

斯密特六位反向器（40106）：

作用起整形和门坎作用。

如下图

VCC特性：

入1

出2入

入340106

出4出

入5

出6

相位鉴别电路：

作用：

检查轨道电路中轨道电压与局部电压的极性是否正确，即极性检查。

轨道信号输入到单片机的电路原理同轨道的输入电路；

局部信号是经过光耦将模拟量转换成数字量输入到单片机。

输出电路：

当轨道电压和局部电压满足规定要求时，单片机的“6”脚输出2KC的高频信号，这样三极管N5、N6随着信号频率的变化导通、结止，使得电阻R17上的电压也随信号频率的变化而变化，经磁芯变压器T2藕合到次级，在经整流、电容滤波输出端32为输出+、42端为输出—；另外输出信号经光电隔离后经31、41两端送至报警器。

电路特点：

输出电路是动态安全电路，即当轨道电压和局部电压不满足规定要求时，单片机没有输出信号，电阻R17上的电压不会变化，瓷芯变压器次边不回有电压生成；当设备故障单片机输出或者高电平或者低电平，电阻R17上的电压不会变化，瓷芯变压器次边不回有电压生成，这样就构成了故障——安全电路。

三极管N5是射极跟随器起电流放大作用。

三极管N6选用达林顿三极管TIP122：

其特点输入、输出阻抗高，放大倍数高，耐压高。

三极管N7组成的是开关电路对输出电源起快通、快断的作用。

双机热备的实现方法：

在接收器的输出端（如附图所示）加二极管D8，这样输出电路就为或门电路输出（如下图）那一路输出高就选择那一路输出。

一套输出

32D8

42

32

D8J：

JWXC-1700另一套输出

单片机电路

当输入的轨道电压和局部电压满足规定要求时，单片机“6”输出2KC高频信号，同时“17”脚输出一个高电位，三极管N3导通LED1绿灯亮。

晶振的接法（如下图）

VCC+5V

1脚悬空

（1）144叫接电源+（14）

2脚接地（7）233叫输出（8）

·

注：

图中（）内的数字为按集成电路插座的管脚方式的管脚号

看门狗电路（复位电路）MAX1232，如下图

特点：

PB18VCL①耗电小

TD27ST②监督设备电源（直流24V）

TOL36RST电源低后给单片机复位信

GND45RST号设备不工作

③时间控制：

150mS600mS1.2S

各端子功能：

GND：

地线

PB：

按键复位输入端，如此断加控制键，按下，输出高电位复位。

TD：

延迟时间（150mS600mS1.2S）端：

接地（TD=0）延迟150mS，悬空延迟600mS，TD接VCC延迟1.2S。

（即延迟150mS600mS1.2S输出一个脉冲）

TOL：

容差输入端，对电源部分直流5V电源电压的波动进行监督，如TOL与VCC连接电源电压允许在10%的范围内波动，如TOL接地电源电压允许在5%的范围内波动。

VCC：

接正电源

ST：

单片机给看门狗（复位电路）的输入信号，一般在40mS左右给WXJ50-Ⅱ一个输入信号的宽度250mS。

RST：

复位电路给单片机的复位信号，即高、低电平复位

RST：

六、测试电路及测试方法

测试电路

相位表

稳压电源

+24V-

A

71737282

调调73电源51

50Hz轨局50Hz

压U1接收器1

轨道电源道部局部电源

器83输出61

81相833242

U2

14

防

JWXC——1700

5273

雷接接收器2轨道

6283

3273

53接接收器3轨道

4283

器

3173

63接接收器4轨道

4183

测试方法：

工作值的测量

固定局部电压值为110V，并使局部电压与轨道电压的相位差为0°，处于理想相位角。

从0V开始缓慢升高轨道接收电压，当执行继电器（JWXC—1700）刚吸起时，读取此时U1的读数，该值即为电子接收器的工作值（标准：

12.5±0.5V）；再继续升高轨道接收电压至30V，然后再缓慢降低轨道接收电压，当执行继电器（JWXC—1700）刚落下时，读取此时U1的读数，该值即为电子接收器的不工作值。

用不工作值比工作值，可得返还系数。

电源电流和输出电压测试：

直流稳压电源为24V，调整轨道接收电压至16V，执行继电器（JWXC—1700）吸起，此时电流测试表A的显示小于100mA；电压测试表U2显示25±5V

四、报警器

1表示灯的作用

红灯：

直流24V电源灯，红灯亮表示电源正常，红灯灭表示电源断电。

8个黄灯：

平时灭灯，当任何一个轨道区段的两台WXJ50-Ⅱ相敏接收器其中的一台故障（输出不一致）对应的黄灯闪光，表示接收器故障。

同时报警继电器（JWXC-1700）吸起，通知维修人员更换设备。

2结构

外形结构采用安全型继电器结构，安装在继电器罩内。

端子分配

KZ24V7282KF24V

71接WXJ50-Ⅱ相敏接收器的31

5262提供语音、声光报警条件

分别5363分别

接相3242接相

敏接3141敏接

收器3343收器

的41的41

3原理

原理图见附图2

（1）电路结构：

电源部分、输入电路、输出表示电路、单片机电路。

（2）电路原理

电源部分原理同WXJ50-Ⅱ微电子相敏接收器电源部分原理

输入电路：

组合柜（架）上每个组合包含4个轨道区段8台接收器，8台接收器的31端接在一起并接到报警器的71断，8台接收器的41端接到报警器的8个输入端，经光电隔离送至单片机。

输出表示电路：

在一个组合内任何一个轨道区段的两台WXJ50-Ⅱ相敏接收器其中的一台故障（输出不一致）即：

53、63，32、42，31、41，33、43任何一对输入不一致，没有输出一路对应的黄灯LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8闪光，同时固态继电器SSR导通即52、62导通，提供报警条件。

单片机电路：

外部电路原理同WXJ50-Ⅱ微电子相敏接收器电源部分原理

一个组合内任何一个轨道区段的两台WXJ50-Ⅱ相敏接收器其中的一台故障（输出不一致）即：

53、63，32、42，31、41，33、43任何一对输入不一致时，没有输出的一路单片机对应的端子39、38、37、36、35、34、33、32输出高、低变化的电平，单片机的11端输出高电平。

五、常见故障的处理办法

1室内报警器有黄灯闪光，报警继电器吸起，更换对应的接收器。

2室外轨道无车，室内控制台红光带；首先分清是室外还是室内原因，室内拔下对应的TFQ调相防雷器，测量分线盘轨道区段对应的端子如端子上有40V左右的电压为TFQ故障更换即可，如无电压或电压过低为室外原因，在室外查找。