專利名稱：阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，應(yīng)
用于電氣化25Hz相敏軌道電路。
背景技術(shù)：
在電氣化鐵路中，主要是通過鋼軌實現(xiàn)地面和列車上信號的相互 交換，由于某些線路不經(jīng)常有列車通過，鋼軌軌面有粉塵堆積、油污 及表面銹蝕等原因，惡化了輪對對鋼軌的短路作用，嚴(yán)重情況下，列 車輪對不能實現(xiàn)對軌道電路的分路而導(dǎo)致喪失列車占用檢查，引發(fā)安 全事故。為了保證在上述條件下列車輪對對軌道電路的短路作用，需 要采用高電壓大電流方式擊穿鋼軌表面的銹蝕、粉塵及油污等。
我國當(dāng)前大面積采用的是97型25Hz相敏軌道電路，接收阻抗較 低，扼流變壓器的扼流圈電感在25Hz頻率上，很難形成很高的感抗， 當(dāng)前扼流變壓器感抗為0. 8-1. 3 Q之間。該方式很難在鋼軌上形成較 高電壓，即便形成也需要非常大的功率，而導(dǎo)致無法實施。
現(xiàn)有的線路多采用扼流中心點與相鄰區(qū)段扼流中心點連接的方 式來保證牽引電流通過。但扼流變壓器初級線圈的阻抗大于1Q，抗 不平衡牽引電流指標(biāo)為10%。且為實現(xiàn)解決軌道電路分路不良，需優(yōu) 化所消耗的功率及提高軌道電路受端阻抗，既有的扼流變壓器不能滿 足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種阻抗可調(diào)的工
頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，包括扼流變壓器，還包括串聯(lián)連接的
感性單元和容性單元，且并聯(lián)在所述扼流變壓器的二次側(cè)，所述感性
單元和容性單元串聯(lián)諧振于工頻50Hz。
所述感性單元和容性單元的串聯(lián)回路中可串聯(lián)有一個用于調(diào)節(jié)
所述并聯(lián)回路阻抗的可變電阻。
在軌道電路受端，串聯(lián)的感性單元和容性單元與所述扼流變壓器
并聯(lián)后的后級，還可串聯(lián)接入用于調(diào)整接收器電壓的可變電阻。 所述感性單元可為可調(diào)感性單元，包括多抽頭的電感。 所述容性單元可為可調(diào)容性單元，包括多個并聯(lián)的電容。 所述感性單元和容性單元調(diào)整實現(xiàn)與存在差異的扼流變壓器電
感匹配。
本發(fā)明通過串聯(lián)的感性單元和容性單元諧振于工頻50Hz，形成對 于工頻的低阻抗，再與扼流變壓器并聯(lián)在失諧的條件下形成對工作頻 率25Hz的穩(wěn)定高阻抗，在扼流電感、感性單元電感值、容性單元電 容值偏移后對于整體阻抗影響小，且在感性單元、容性單元按照其特 有故障模式發(fā)生故障時，工作頻率阻抗下降，軌道電路受端電壓降低， 確保系統(tǒng)工作安全，減少送端扼流變壓器的功率消耗，并且通過調(diào)整 感性單元和容性單元，實現(xiàn)與電感量存在差異的扼流變壓器間的匹 配，此外，在所述感性單元和容性單元的串聯(lián)回路中串入一可調(diào)電阻， 實現(xiàn)對工作頻率阻抗的精細(xì)調(diào)整。本實用新型作為受端時，所述感性 單元和容性單元后級串入可調(diào)電阻，對受端電壓進行調(diào)整并起到阻抗 隔離作用，且優(yōu)化了工頻50Hz的防護能力，提高設(shè)備的抗干擾性能，減少了工頻干擾電流對室外軌道變壓器容量的占用。同時滿足解決軌 道電路分路不良的要求，減少了實施時工程的工作量，符合故障導(dǎo)向 安全原則，便于維護，并且設(shè)計簡化，減小了設(shè)備的復(fù)雜度、降低了 成本。


圖1為本發(fā)明的電路原理圖2為本發(fā)明應(yīng)用于系統(tǒng)的示意圖3為本發(fā)明中并聯(lián)諧振回路的頻響曲線。
具體實施例方式
如圖l所示，本發(fā)明包括扼流變壓器BE、可調(diào)感性單元L、可調(diào) 容性單元C、可調(diào)電阻R、 Rl構(gòu)成，所述可調(diào)感性單元L、可調(diào)電阻 R和可調(diào)容性單元C串聯(lián)后，并聯(lián)在所述扼流變壓器BE的二次側(cè)， 并聯(lián)回路的一端還串聯(lián)有另一可調(diào)電阻Rl。通過對參數(shù)的調(diào)節(jié)，使 所述可調(diào)感性單元和可調(diào)容性單元對工頻50Hz串聯(lián)諧振，形成對于 工頻的低阻抗，優(yōu)化了工頻50Hz的防護能力，同時與扼流變壓器并 聯(lián)在失諧的條件下對25Hz形成穩(wěn)定高阻抗，在扼流電感、感性單元 電感值、容性單元電容值偏移后對于整體阻抗影響小，并且在所述可 調(diào)感性單元和可調(diào)容性單元發(fā)生感抗降低、容抗降低、電容漏電、接 觸電阻升高等特有故障模式的情況下，工作頻率阻抗下降，軌道電路 受端電壓降低，確保系統(tǒng)工作安全，減少送端扼流變壓器的功率消耗， 通過調(diào)整感性單元和容性單元，實現(xiàn)與電感量存在差異的扼流變壓器 間的匹配，同時可以通過調(diào)節(jié)串聯(lián)回路中的可調(diào)電阻R對工作頻率阻 抗進行精細(xì)調(diào)節(jié)。
如圖2中所示，本發(fā)明應(yīng)用于97型25Hz相敏軌道電路區(qū)段，可分別應(yīng)用于軌道電路的送端和受端，該電路中將所述可調(diào)感性單元L、
可變電阻R、可變?nèi)菪詥卧狢串聯(lián)后，并聯(lián)于扼流變壓器BE的二次 側(cè)，再將所述可變電阻R1與該電路串聯(lián)相接。先確定扼流變壓器的 電感，根據(jù)扼流變壓器電感的不同，再通過調(diào)整所述可變感性單元中 多抽頭電感以及可變?nèi)菪詥卧邢鄳?yīng)的電容對25Hz呈現(xiàn)容性，通過 二者的配合調(diào)整使其在工作頻率25Hz上在失諧的條件下呈現(xiàn)高阻 抗，再通過調(diào)整可調(diào)電阻R使工作頻率25Hz上的阻抗達(dá)到期望值。 由于本發(fā)明電路可以適用于送端和受端兩側(cè)，為了實現(xiàn)受端電壓的調(diào) 整，采用所述可變電阻R1串聯(lián)在上述并聯(lián)回路的一端，利用自身電 阻的可調(diào)性，不但實現(xiàn)了受端電壓的精細(xì)調(diào)整，同時也對接收信號起 到了高阻隔離作用；在送端本發(fā)明電路減少了送端扼流變壓器的功率 消耗。
為了減少工頻干擾電流對室外軌道變壓器容量的占用，需要減少 進入軌道變壓器的干擾電流，所述可調(diào)感性單元由多抽頭的電感構(gòu) 成，而所述可調(diào)容性單元由多個并聯(lián)的電容構(gòu)成，通過對電容和電感 的配合調(diào)節(jié)，使電路中對應(yīng)的電感電容對工頻50Hz形成串聯(lián)諧振， 從而對工頻50Hz形成較低阻抗，優(yōu)化了對工頻50Hz的防護能力，降 低進入軌道變壓器的電流，解決干擾電流造成的軌道變壓器的容量需 求上升的問題。
基于上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明工作過程如下參照并聯(lián)諧振電路頻響曲 線圖3所示，為了得到工作頻率的穩(wěn)定阻抗，設(shè)計失諧于工作頻率， 在扼流電感、可調(diào)感性單元電感值、可調(diào)容性單元電容值偏移后對于 整體阻抗影響很小。為提高扼流變壓器鋼軌側(cè)阻抗，提升鋼軌軌面電 壓，通過使所述可調(diào)感性單元和可調(diào)容性單元在25Hz頻點呈現(xiàn)容性，調(diào)整感性單元和容性單元與存在差異的扼流變壓器電感匹配，實現(xiàn)對 扼流電感的補償。為使可調(diào)感性單元、可調(diào)容性單元按特有故障模式 故障時系統(tǒng)導(dǎo)向安全側(cè)，工作頻點設(shè)計在諧振點左側(cè)，所述故障發(fā)生 時，諧振點向右側(cè)偏移，工作頻點處阻抗下降，導(dǎo)致軌道電路受端電 壓降低，實現(xiàn)故障導(dǎo)向安全，為了得到工頻的低阻抗，減少工頻干擾 電流對室外軌道變壓器容量的占用，設(shè)計所述感性單元與容性單元串
聯(lián)諧振于工頻50Hz。
通過調(diào)節(jié)對應(yīng)的可調(diào)感性單元和可調(diào)容性單元，將工作頻率的阻 抗選擇在并聯(lián)諧振點左側(cè)，即使得電路在工作頻率時呈現(xiàn)感性。因利
用的是25Hz失諧時的高阻抗，對照圖3可知，工作頻點在非并聯(lián)諧 振點時即使各元器件參數(shù)發(fā)生偏移，阻抗變化值也很小，故在扼流變 壓器電感、可調(diào)感性單元電感值、可調(diào)容性單元電容值偏移后對于整 體阻抗影響小。另外考慮到電感和電容發(fā)生感抗降低、容抗降低、電 容漏電、接觸電阻升高等特有故障模式時，能夠?qū)崿F(xiàn)故障導(dǎo)向安全， 本發(fā)明電路中25Hz的失諧高阻抗由串聯(lián)的可調(diào)感性單元、可調(diào)電阻、 可調(diào)容性單元串聯(lián)以后再與扼流電感并聯(lián)形成，該電路中電感電容三
元件并聯(lián)諧振計算公式為
2— 1
其中，Ll為可調(diào)感性單元L的電感量，L2為所述扼流變壓器一 次測的電感量，C為所述可調(diào)容性單元的電容量，根據(jù)上式可知，當(dāng) 本發(fā)明電路中的任一電感或電容按特有故障模式發(fā)生故障時，諧振頻 率都將增大，即諧振點右移。故當(dāng)電感電容按特定故障模式發(fā)生故障 時，工作頻率的阻抗下降，軌道電路受端電壓降低，實現(xiàn)軌道電路導(dǎo) 向安全側(cè)。同時為了工作頻率的阻抗可進行精細(xì)調(diào)節(jié)在所述可調(diào)感性單元和可調(diào)容性單元的串聯(lián)回路中串入了可調(diào)電阻R，所述串聯(lián)回路 的阻抗為
Z二R+j(coL-l/wC)
其中，"=2:rf是工作頻率的角頻率，f為當(dāng)前的工作頻率25Hz。 通過串入該電阻R可降低并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q值，使工作頻率 出現(xiàn)在并聯(lián)諧振頻響曲線位置上的圖形更加平緩，且實現(xiàn)了工作頻率 阻抗的精細(xì)調(diào)節(jié)，更易于適應(yīng)設(shè)備需求。
以上對本發(fā)明所提供的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕 緣節(jié)進行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施 方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法 及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思 想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說 明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1. 一種阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，包括扼流變壓器，其特征在于一個感性單元和一個容性單元串聯(lián)連接后，并聯(lián)在所述扼流變壓器的二次側(cè)，所述感性單元和容性單元串聯(lián)諧振于工頻50Hz。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械 絕緣節(jié)，其特征在于所述感性單元和容性單元的串聯(lián)回路中串聯(lián)有一個用于調(diào)節(jié)所述并聯(lián)回路阻抗的可調(diào)電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，其特征在于在軌道電路受端，串聯(lián)的感性單元和容性單元 與所述扼流變壓器并聯(lián)后的后級，還串聯(lián)接入用于調(diào)整接收器電壓的 可調(diào)電阻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電 路機械絕緣節(jié)，其特征在于所述感性單元為可調(diào)感性單元，包括多抽頭的電感。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，其特征在于所述容性單元為可調(diào)容性單元，包括多個并聯(lián)的電容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻抗可調(diào)的工頻防護型軌道電路機械絕緣節(jié)，應(yīng)用于電氣化25Hz相敏軌道電路。包括扼流變壓器和串聯(lián)連接的感性單元、容性單元，所述串聯(lián)回路并聯(lián)在所述扼流變壓器的二次側(cè)，所述感性單元和容性單元串聯(lián)諧振于工頻50Hz。本發(fā)明通過串聯(lián)的感性單元和容性單元與扼流變壓器并聯(lián)在失諧的條件下形成對工作頻率25Hz的穩(wěn)定高阻抗，在各元器件參數(shù)偏移后對于整體阻抗影響小，且在感性單元、容性單元按照其特有故障模式發(fā)生故障時，工作頻率阻抗下降，確保系統(tǒng)工作安全。此外在所述感性單元和容性單元的串聯(lián)回路中串入一可調(diào)電阻，實現(xiàn)對工作頻率阻抗的精細(xì)調(diào)整。
文檔編號B61L1/18GK101301896SQ200810099740
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者任國橋, 劉銳冬, 青 周, 路 尹, 平海川, 莊和榮, 徐宗奇, 李智宇, 王文龍, 王明媚, 王貴春, 羅海濤, 趙自信, 郜志強 申請人:北京全路通信信號研究設(shè)計院