25_Hz相敏轨道电路实训室模拟电路设计

电气与信息工程
河南科技
Henan Science and Technology
总第801期第7期2023年4月收稿日期：2022-11-07
作者简介：金永亮（1987—），男，本科，副教授，工程师，研究方向：铁道信号自动控制。

25Hz 相敏轨道电路实训室模拟电路设计
金永亮
（辽宁铁道职业技术学院，辽宁
锦州
121000）
摘
要：【目的】基于铁道信号自动控制专业的教学标准，对接铁路信号工的岗位技能，分析信号工
的岗位需求，提升学生的实践技能，培养学生的职业能力。

【方法】基于学校轨道交通综合实训基地建设项目，现场走访调研及借鉴其他院校轨道电路设备建设经验。

【结果】大多院校的实训基地建设采用标准站设计，但在教学实际运行中，模拟电路难模仿、故障电路难再现等问题尤为突出。

【结论】在既保证25Hz 相敏轨道电路设备与现场一致，又满足教学实际要求的前提下，本研究设计出轨道电路模拟电路，用来提高学生的实践能力，并提升其对故障的处理能力。

关键词：25Hz 相敏轨道电路；模拟电路；工作原理中图分类号：U284.2
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2023）07-0016-05
DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.07.003
Analog Circuit Design of 25Hz Phase Sensitive Track Circuit
Training Room
JIN Yongliang
（Liaoning Railway Vocational and Technical College,Jinzhou 121000,China ）
Abstract:[Purposes ]Based on the teaching standards of railway signal automatic control specialty,this
study aims to strengthen the job skills of railway signal workers,analyzes the job requirements of signal
workers,improves students 'practical skills and cultivates students 'professional ability.[Methods ]Based on the construction project of the comprehensive training base of school rail transit,this study vis⁃ited the site and learned from the experience of track circuit equipment construction in other colleges.[Findings ]Standard station design is adopted in the construction of training bases in most colleges and
universities.However,in the actual operation of teaching,difficulties such as imitation of analog circuits and reproduction of fault circuits are particularly prominent.[Conclusions ]On the premise of ensuring that the 25Hz phase-sensitive track circuit equipment is consistent with the field and meets the actual
requirements of teaching,this study designs a track circuit analog circuit to improve students 'practical ability and improve their ability to deal with faults.
Keywords:25Hz phase sensitive track circuit;analog circuit;working principle
0引言
辽宁铁道职业技术学院轨道交通综合实训基地是该学院与中国铁路沈阳局集团有限公司通过
校企合作的方式建设成的，其主要用于学生实践教学和现场职工培训。

为了满足教学实际的需求，在保证25Hz 相敏轨道电路（JXW-25B 型）与现场设备完全一致的前提下，通过设计好的模拟电路来实
现现场电路与模拟设备间的切换，进而实现对区段占用检查和信息传递，并为联锁试验提供必要条件。

1
25Hz 相敏轨道电路工作原理
1.1
25Hz 相敏轨道电路的设备组成
25Hz 相敏轨道电路的送电端由BG 25轨道变压
器、BE 25扼流变压器（非电气化区段不设）、Rx 电阻器、RD 熔断器等设备组成，其受电端由BG 25轨道变压器、BE 25扼流变压器（非电气化区段不设）、RD 熔
断器、Rs 电阻器（一送一受区段不设）、HF 防护盒、JXW-25B 型双套微电子相敏接收器、HBJ 接收变压器盒、HB 报警盒等设备组成［1］。

1.1.125Hz 轨道变压器（BG 25）。

25Hz 轨道变
压器可作为轨道电路的供电电源，并兼具阻抗匹配的作用，送（受）电端采用同一型号BG 25。

当其作为
送电端供电变压器来使用时，根据轨道电路的长度和类型来调整二次侧输出电压，保证轨道电路能正常工作。

当其作为受电端匹配变压器来使用时，可实现轨道电路的低阻抗与轨道继电器和防护盒的并联高阻抗间的匹配。

目前，使用较为广泛25Hz 轨道变压器为BG 3-130/25；当其采用50Hz 铁芯时，主要用于非电码化区段；当其采用400Hz 铁芯时，主要用于移频电码化区段。

1.1.2扼流变压器（BE 25）。

当扼流变压器安装
在轨道电路送（受）电端时，可用于沟通牵引电流，用来传递信号信息。

BE 25安装在区间上、下行轨道电路时，可用于平衡牵引电流。

常用的扼流变压器型号有BE 1-1000/25、BE 1-800/25、BE 1-600/25。

当扼流变压器采用400Hz 铁芯时，主要用于轨道电路
叠加移频电码化的区段；当扼流变压器采用50Hz 铁芯时，主要用于一般轨道电路区段。

扼流变压器中点连线允许通过的连续总电流分别为1000A 、800A 、
600A 。

其中，1000A 扼流供临近牵引变电所区段
使用，800A 扼流供正线区段使用，600A 扼流供侧线区段使用。

1.1.3
防护盒（HF ）。

防护盒是并接在轨道继
电器的轨道线圈上的，其主要作用有以下三点。

一
是对25Hz 信号频率的无功分量进行补偿。

二是对50Hz 成分进行滤波，减小由轨道继电器上50Hz 牵引电流形成的干扰电压。

三是减少25Hz 信号在传输中的相移和衰耗，使轨道线圈电压和局部线圈电压产生满足要求的相位差，保证轨道继电器能正常工作。

1.1.4固定抽头式电阻器。

25Hz 相敏轨道电
路采用固定抽头式电阻器，这种电阻器具有随温度变化而波动小、长期使用效果良好等优点。

常见型号有R1-2.2/220型固定抽头电阻器、R1-4.4/440型固定抽头电阻器、R1-4.4/630型固定抽头电阻器［2］。

1.1.5JXW-25B 双套微电子相敏接收器。

JXW25型微电子相敏轨道电路用微电子相敏接收器代替交流二元二位继电器，其与二元二位继电器的接收灵敏度、接收阻抗相同，能提高轨道电路的可靠性和安全性。

JXW-25B 型微电子相敏轨道电路接收器是双套化产品，且双套设备中只要有一套设备能正常工作，就能保证轨道电路的正常运行，进一步提高轨道电路的可靠性。

如果其中一套设备发生故障，还能及时发送报警信息，通知电务人员对其进行维修，在对其中单套设备进行维修时，并不影响系统的使用。

JXW-25B 型微电子相敏轨道电路的微电子接收器盒和接收变压器盒均安装在安全型继电器罩内，每个接收变压器盒都安装两个轨道接收变压器［3］。

1.2
25Hz 微电子相敏轨道电路工作原理
JXW-25B 型微电子相敏轨道电路一送一受电
气化非发码区段地电路工作原理如图1所示。

图1JXW-25B 型微电子相敏轨道电路工作原理
1
231
45
4
2
BE25
BR2533
(12-13)(12-13)
RD 10A
Rx Rs RD 10A
RD
3A RD 3A
BG25
Ⅱk
Ⅱz DGJ （GJ ）
JVXC-1700
轨道测试盘C4C3
室外
室外分线盘
25Hz FH 组合25Hz GJ 组合
JJZ110JJF110JJZ110JJF110KZ KF
KZ KF
JXW-25B
JXW-25B
GJZ220
GJF220
4
1
57617282
73
8342
32
7332
42
83
51
617282
73(32)
83(42)
52(31)
62(41)71(53)
3
1
HF4
F
F
ⅠⅠ4
Ⅱ1
Ⅲ3B1(63)HBJ
Ⅰ1BG25
Z
图2轨道电路模拟盘
使用交流25Hz 电源对25Hz 相敏轨道电路连续供电，通过25Hz 电源屏将50Hz 电源变频后输出两种电源，分别是25Hz/110V 局部电源和25Hz/220V 轨道电源。

只有当局部电源超前轨道电源理想相位角90°时，才能将轨道继电器吸起。

其中，
110V 局部电源直接连接JWX-25B 微电子接收器51、61端子电源，220V 轨道电源经过分线盘轨道送端接线端子、信号电缆、方向盒送到轨道送电端信号变压器箱（XB ）内，经送电端两块3A 熔断器（RD ）接到轨道变压器（BG 25）Ⅰ次侧。

由送端轨道变压器Ⅱ次侧降压后输出的轨道电源经限流电阻（Rx ）和10A 熔断器（RD ）送至扼流变压器（BE 25）Ⅰ次侧的4、5端子，经过3∶1降压后由扼流变压器Ⅱ次侧的1、2端子输出，经等阻线接到送端轨面。

送端限流电阻是为了防止轨道分路或短路状态时形成的大电流，对送电端设备造成损坏。

轨道电源经钢轨传送到受电端扼流变压器（BE 25）Ⅱ次侧1、2端子，经1∶3升压后，由Ⅰ次测4、5端子输出，经10A 熔断器（RD ）输送到受电端轨道变压器（BG 25）Ⅱ次侧。

接收信号经轨道变压器升压后由Ⅰ次侧输出，经信号电缆送回室内。

受电端轨道变压器的变比是固定的，其主要用于实现室内
外设备的主抗匹配，因此不能随意改动。

轨道电源经分线盘轨道受端接线端子至25Hz 微电子接收变压器盒71、81端子，再与防护盒、防雷硒堆并接。

轨道电源经变压器变压成两路，分别经端子73、83、52、42接至两个JXW-25B 型微电子接收器的73、83端子上。

当JXW-25B 型微电子接收器接收到的局部电源电压的相位超前轨道电源电压相位90°时，轨道电压达到微电子接收器吸起值时，即满足规定的相位和频率要求时，经微电子接收器32、42端子送出直流电源，用于驱动轨道继电器，使轨道继电器（GJ ）吸起，表示轨道电路空闲。

当列车占用轨道电路时，轨道电路会被分路，轨道
继电器（GJ ）落下。

若频率、相位、轨道电压中的任意一项不符合要求，则轨道继电器（GJ ）也会落下。

因此，25Hz 相敏轨道电路要具有频率选择性和相位鉴别的能力，抗干扰性能较高，同时由于GJ 继电器是经两台JXW-25B 型的32、42端子并联输出的，其双套设备中只要有一套能正常工作，就能保障轨道电路的正常运行，从而提高轨道电路的可靠性。

2
轨道电路模拟电路设计原理2.1
轨道电路模拟盘设置
为了能直观地反映出轨道的占用状态，满足专业教学和培训需求，实现室内和室外均能反映列车的占用情况，室内设置了轨道电路的模拟盘，并设计了切换电路，从而实现现场和模拟电路间的切换，以及为联锁试验提供模拟电路。

在轨道柜（G1-7）层设置有轨道电路模拟盘，模拟盘可根据综合实训站场轨道内的区段数量来设置钮子开关，通过操纵钮子开关的通断来模拟区段的占用和出清。

设置的非自复式切换按钮可用来实现轨道电路模拟状态和现场真实状态的转换，并设置绿色表示灯（轨道电路处于现场状态）、红色表示灯（轨道电路处于模拟状态）来进行区分。

轨道电路模拟盘如图2所示。

2.2轨道电路模拟电路设计
2.2.1
模拟轨道电源电路设计。

在电码化综
合柜下方的托盘内安装有两台BG 25轨道变压器，使
用X 行轨道220V/25Hz 电源，经熔断器分别接到轨道变压器B1和B2的I 次侧1、4端子，在经两台轨道变压器分别降压后，将两变压器II 次的侧同名端Ⅲ1、Ⅲ3相连（同名端相连是为了提高电源的容量），形成一路模拟的电源，用于模拟室外回到分线盘处的轨道电源，模拟电路如图3所示。

轨道电路模拟盘
IAG
IIAG
1DG
3DG
5DG
5DGl X1JGJ X2JGJ X3JGJ S1LQJ S2LQJ S3LQJ
131415161718192021222324
IBG
IIBG
2DG
4DG
6DG
8DGl
S1JGJ S2JGJ S3JGJ X1LQJ X2LQJ X3LQJ
IG IIG 4G D6G S4LQJ X4LQJ 25
26
27
28
32
33
现场
模拟
备用29
30
31
切换按钮
123456789101112
L H
U
2.2.2轨道电路模拟盘电路设计。

模拟盘的
电路设计如图4所示，将所有开关“2”端子连接在一起，连接模拟轨道电源GJZ ，将每个开关的“1”端
子接至组合侧面端子上，经组合侧面端子连接到切换组合对应的切换继电器接点上，开关ⅠAGK 对应区段IAG 。

当开关闭合时，模拟轨道电源经开关2-1接至切换继电器接点，经过后续电路使ⅠAGJ↑，反映区段空闲；当开关断开时，模拟轨道电源在开关处断开，后续电路不能动作，ⅠAGJ↓反映区段占用。

由此可知，通过控制模拟盘上的控制开关的通断能控制对应轨道区段的空闲和占用，为模拟试验提供条件。

2.2.3
切换电路设计。

在切换组合内设置有
切换继电器QHJ 、1J~6J 继电器（可根据区段数量进
行设置）由于切换过程中同时动作的继电器较多，
电流较大，切换继电器采用JWJXC-480型，并用其加强接点来控制电路动作。

当按压模拟盘切换按钮时，经电路KZ-QA 11-12-QHJ 1-4-KF ，此时QHJ 励磁吸起，QHJ 吸起后，后续电路依次动作，KZ-QHJ 11-12-1J 1-4（2J 1-4、3J 1-4、4J 1-4、5J 1-4、6J 1-4）-QHJ 22-21-KF 。

1J~6J 继电器同时吸起，同时经QHJ 继电器第三组前接点接通红灯来表示灯电路，表明当前处于
模拟电路状态。

当复位模拟盘切换按钮时，QHJ 及1J~6J 继电器均落下，经QHJ 继电器第三组后接点接通绿灯表示灯电路，表明当前处于现场电路状态，如图5所示。

2.2.4
整体电路原理。

在原轨道电路通道中
按照接点分配表来增加对应切换继电器（1J~6J ）接
点，通过继电器前后接点分别与模拟电路和现场电路连接。

现以IAG 受电端为例，分析整体电路原
图3模拟轨道电源电路
图4模拟盘模拟电路
Z2-1
25Hz
XGJF220
XGJZ22025Hz
5A 5A
01-1
01-3BG-130/25
BG-130/25
B1Ⅲ1
Ⅰ1
Ⅲ3
Ⅰ4
Ⅰ1
Ⅲ1
Ⅰ2－Ⅰ3
B2Ⅰ2－Ⅰ3
Ⅰ4
Ⅲ3
01-11
01-13
接
切换继电器接点
01-201-801-11
IAGK 1DGK 3DGK
12122
接切换
继电器接点
3DGK
1DGK IAGK
1
121212
GJZ 模版
GJZ 模版
理，如图6所示。

①现场状态电路原理。

复位切换按钮，此时QHJ 落下，1J~6J 均落下，通过1J~6J 继电器的落下接点来接通现场电路，具体接通路径为轨道电源GJZ 经1F-201-1、G1-501-9、1J13-11、G1-501-7，通过Z1-1001-4端子接至原电路。

另一端轨道电源GJF 经1F-201-2、G1-501-11、1J 23-21、G1-501-10，通过Z1-1001-5端子接至原电路，这里采用双断法进行防护，避免两模式的电源产生互混。

②模拟状态电路原理。

按下切换按钮，QHJ 吸起，1J~6J 均吸起，通过1J~6J 继电器的吸起接点来接通模拟电路，具体接通路径为模拟轨道电源GJZ 经1K 模拟开关至C1-701-2、G1-501-8、1J 12-11、G1-501-7通过Z1-1001-4端子接至原电路。

另一端模拟轨道电源GJF 经1J 22-21、G1-501-10，通过Z1-1001-5
端子接至原电路。

在模拟电路中，通过控制1K 开关的通断，来显示区段的占用与空闲。

3
需要改进的问题
由于模拟电路在设计时，更改了原联锁电路中
的部分定型配线，对初学者来说，电路设计难度较大。

受限于占地面积，轨道电路区段无法真正达到现场的实际长度，因此在进行参数测试时，轨道电路参数不准确。

4
结语
轨道电路模拟电路的设计应用，可以进一步提高实训基地的应用率，缩短以往轨道电路试验的分路时间，提高课堂教学效率，提升学生的实践能力，并提高处理故障的能力，同时也为铁路企业职工的岗位培训、职业技能鉴定和行业技能培训提供良好的教学环境。

参考文献：
［1］张婴鹤.25Hz 相敏轨道电路的原理及应用［J ］.哈尔滨铁道科技.2013（3）：41-42.
［2］中国国家铁路集团有限公司工电部.普速铁路信号设备［M ］.北京：中国铁道出版社有限公司，2022：32-33.
［3］吴广荣，翟红兵.铁路信号基础设备维护［M ］.成都：西南交通大学出版社，2016：150-151.
图5轨道电路切换电路
图6轨道电路传输通道电路
QH
G1-5
KZ
KF
KZ
KF
06-1
T
G 1-7QA
06-1101-1
14
QHJ
QHJ
1
2
QHJ
141J
14
2J 14
3J 14
4J 14
5J 14
6J
KF
KZ
3
QHJ 01-3
01-206-12G1-7现场
G1-7模拟
06-13MGL-UR Z2-9-1
IAGJ
1F-201-11F-201-201-11G1-51J 01-10
2
01-9101-7GJZ GJF
G1-71K 01-201-8
NFL NGL-T
Z1-1001-501-5
Z1-1001-4
01-4
01-2
A5
A2A15
A12
01-2
01-8
01-7
A18A8
1
2
R
至室外箱盒G1-51J。