UM71无绝缘轨道电路讲义

UM71无绝缘轨道电路
第一节：UM71无绝缘轨道电路
一、U-T系统
1、什么叫U-T系统
U-T系统是由UM71轨道电路、TVM300机车信号和超速防护装置组成。

即地面设备和车上设备
2、地面设备
地面设备主要由UM71轨道电路和点式设备组成
3、车上设备
车上设备主要由TVM300机车信号和超速防护装置组成
二、无绝缘轨道电路
1、什么叫做无绝缘轨道电路（UM71轨道电路）
利用电子元件实现轨道电路电气隔离的轨道电路
2、UM71自动闭塞
区间轨道电路采用UM71轨道电路的自动闭塞
（1）信号显示方式
UM71自动闭塞一般采用四显示，京广线南段采用了四显示和三显示两种
三显示：采用单机构，灯位由上至下U、L、H排列，有黄灯、绿灯、红灯三种显示。

四显示：采用单机构，灯位由上至下L、H 、U排列，有黄灯、绿灯、绿黄灯、红灯四种显示，比较三显示，增加了绿黄灯显示，其显示的意义介乎
于绿灯和黄灯之间。

（2）三显示和四显示的比较
三显示：只可以预告两个闭塞分区空闲，列车运行速度较慢。

有一、二接近和一、二离去区段
四显示：可以预告三个闭塞分区空闲，列车运行速度较快。

有一、二、三接近和一、二、三离去区段
三、UM71轨道电路采用的载频和低频
1、采用四种载频：1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ。

2、载频的使用：1700HZ、2300HZ用在下行线，2000HZ、2600HZ用在上
行线，两种频率间隔交替使用。

一般情况下，下行三接近区段A11G（三
显示区段为二接近）固定为2300HZ，上行三接近区段C11G（三显示区
段为二接近）固定为2600HZ。

3、低频信息：一共有18种低频信息，频率由10.3HZ至29HZ,每种频率相
隔1.1HZ,我国采用了18种,京广南段采用了7种频率。

4、京广南段使用的频率：
（1）G码：反方向运行时使用，频率为27.9HZ，但反方向运行时的三接近（二接近）的频率不采用27.9HZ，而是根据反方向进站信号机
的不同显示发送不同的频率。

连接端子：C —F2
（2）HU 码：频率为26.8HZ ，连接端子：C —F3 （3）U1码：频率为16.9HZ ， 连接端子：C —F12 （4）U2码：频率为14.7HZ ，连接端子：C —F14 （5）LU 码：频率为13.6HZ ，连接端子：C —F15 (6) UU 码：频率为18HZ ，连接端子：C —F11 （7）L 码：频率为11.4HZ ，连接端子：C —F17 轨道电路发码示意图：
H
U
LU
L
L
15.8HZ 10.3HZ 11.4HZ L
26.8HZ
26.8HZ 15.8HZ 10.3HZ 11.4HZ 11.4HZ 11.4HZ
四：UM71轨道电路长度的确定
京广线南段是按道床电阻 1.0欧姆/公里设计的,轨道电路最大传输距离为900米,而每个闭塞区段一般有1500米左右,因此每个闭塞区段分为两个闭塞小分区,一些特殊区段(道床电阻小,如隧道区段)是按道床电阻0.6欧姆/公里设计的，最大传输距离为500米。

五、电气绝缘节的工作原理
F1型调谐单元对于本侧频率F1呈现容性，并与钢轨、SV A 的综合电感构成并联谐振电路，呈现较高阻抗，本区段的频率可以在本区段传输，而对另一侧的频率F2为串联谐振，呈现很低阻抗，相当于短路线，阻止邻近区段F2的信号在本区段传输。

F2型调谐单元对于本侧频率F2呈现容性，并与钢轨、SV A 的综合电感构成并联谐振电路，呈现较高阻抗，本区段的频率可以在本区段传输，而对另一侧的频率F1为串联谐振，呈现很低阻抗，相当于短路线，阻止邻近区段F1的信号在本区段传输。

六、UM71轨道电路的主要组成部分
组成：主要由发送器、接收器、调谐匹配单元、空心线圈、电缆模拟网络盒、继电器、PTYL23-1型电缆和相关的连接线组成。

组成框图：
第二节：UM71轨道电路各种设备的工作原理、规格、和电气特性
一、发送器
1、作用：产生四种载频信息和18种低频信息，调整轨道电路。

2、工作原理简介
附框图：
发送器主要由COAX板、PIK1板、PIK2板、PRAL板、AMP2板组成。

COAX板：产生两个高频信号（FCO=128*VLF）和FAX=FCO+1000）
PIK1板：产生移频信号，实现差频检查、放大，控制与门输出。

PIK2板：从移频振荡器提取低频信息进行128倍频，输入到差频电路进行检查
PRAL板：前置放大器
AMP2板：功率放大器。

其T1、T2可以检测发送器内部工作是否正常。

正常为直流10V。

原理：它由一个继电器接点构成的编码控制条件控制两个低频信号发生器，CO 编码发生器和AX 辅助发生器，分别产生F CO 和F AX 信号。

F CO 信号的频率f co =10.3×27—29×27HZ 即1318.4—3712HZ 。

F AX 信号的频率F ax =f co +1000HZ ，即2318.4—4712HZ 。

F CO 信号经27分频得到10.3—29HZ 的低频调制信号F C 。

由F C 信号控制移频振荡器的控制开关，控制移频振荡器产生FSK 移频信号f o ±11HZ 。

同时由移频振荡器的控制开关提取低频调制信号F C’，经过×27倍频得到频率为f co =f c ×27HZ 的信号F CO ’。

当电路工作正常时，F CO ’与F CO 的频率相同，即f co’=f co 。

利用F CO ’和F AX 差频1000HZ 的关系，将F CO ’和F AX 信号输入差频1000HZ 检查，输出一直流信号，作为检查与门的一个控制条件。

于是FSK 移频信号通过检查与门，经放大输出。

因此发送设备通过两路低频信号校核，可检查低频调制信号频率的正确性。

3、电气特性
工作电源：22.5～28.8V
载频：V1F1 1700HZ ±1.5HZ V1F2 2300HZ ±1.5HZ V2F1 2000HZ ±1.5HZ V2F2 2600HZ ±1.5HZ 频偏11HZ
低频：可产生18种低频，误差±30mHZ 空载电源损耗（28.8V ）：＜500mA 短路电源损耗（28.8V ）：＜10.5A
额定电源损耗（25V 电源,400负载,1级输出）：5.55A ±0.25A 输出电压:共有10级输出,最高176±4V,最低18V 最大输出功率：70w 最大输出电流：400mA 输出信号消失时间（25V ）：2.1秒 码间转换时间（如从F18到F17）：400ms 输出变压器（功出）：
1
2345
9
18V
21V 26V 32V 78V
T1T2
3、后视图：
M：耐压测试
A+、A-、A1+、A1-：电源端子
C：编码公共端
F1～F18：低频编码端子
S1、S2：功出端子
1、2、3、4、5、9、11、12：输出电平调整端
T1、T2：发送器内部测试端子，直流10V左右。

二、接收器
1、作用：检查轨道电路空闲、区分载频信号、检查低频信号，调整轨道电路。

2、工作原理
12
延时电路
3、输入变压器：电平级数共73级，不同的连接可以得到不同的输入电平。

R9
R8
R7
R6
R5
R4
R1
R2
58T
42T
21T
7T
2T
1T
V1
V2
V3
R3
156T
R10
4、电气特性
电源损耗：350mA
确保继电器吸起的输入电压（UR1R2）：205±5mv
确保继电器落下的输入电压（UR1R2）：175±5mv
R1-R2上的输入阻抗：300±30欧姆
吸起延时：500ms（C—C1）或2.1s(C—C2)
落下时间：＜600ms
4、型号：V1F1 1700HZ
V1F2 2300HZ
V2F1 2000HZ
V2F2 2600HZ
5、后视图：
M：耐压测试
A+、A-：电源端子
C、C1、C2延时端子
L+、L-：输出端子（继电器）
T：低频测试端子
R1～R2：限入输入端
R3～R10：输入电平调整端
V1、V2、V3：接收器的轨道电压输入端
三、继电器
1、电气特性
绕组电阻：250Ω±5%
额定电压：24V
最大吸起电流：64mA
最小落下电流：20mA
2、后视图：
M：耐压测试
L+、L-：输入端子
Ｍ１～Ｍ８：中接点
T1、T3、T5、T7：前接点
R2、R4、R6、R8：后接点
四、电缆模拟网络盒
1、作用：实现发送器、接收器与电气绝缘所带来的阻抗匹配，使轨道电路的调整标准化，不随电缆的实际使用长度变化而变化。

2、由两个独立电路组成：模拟电缆电路和匹配电路
模拟电缆电路：
共有0.5km、1km、2km、4km四组模拟网络，每个网络都是由R、L、C 对称元件构成的型网络。

UM71轨道电路的接收器、发送器的电缆长度固定7.5km。

匹配电路：
通过中间抽头连接不同的端子实现用在不同频率上，其中L9、L7、L5、L11分别是1700HZ、2000HZ、2300HZ、2600HZ的连接端子。

3、补偿方法：
4、原理图
L9=1700HZ
L5=2300HZ L11=2600HZ
S1
S2
0.5K m
1K m
2K m
4K m
13
5
7
911
13
15
24
68
1012
1416
L 9L 7L 5L 11L 1L 10L 2
L 12
L 6L 4
L 8匹配电路
L7=200HZ B A T A d
接收器发送器
5、后视图
五、调谐匹配单元（BATAD）
1、F1型调谐匹配单元（BATAD）示意图
2、F2型调谐匹配单元（BATAD）示意图
3、由两个独立电路组成：调谐和匹配电路
调谐电路：由L1、C1（F2型还有C2）组成
匹配电路：TR1
4、C3、C4：相反极性串联隔直流，防止直流通过造成磁饱和
5、过压保护：击穿电压74～105V
6、内部连接：V1～V9、V2～V10，
S2～5：变比（KTAD）为13：1（1700HZ～2300HZ）
S2～4：变比（KTAD）为12：1（2600HZ）
六、空心线圈
1、作用：平衡牵引电流，提高谐振槽路品质因数Q值。

2、通过电流：长期工作100A（中点200A）
4分钟500A（中点1000A）
3、直流电阻：4.5mΩ
4、电感量：33uH
七、补偿电容
1、作用：减少钢轨电感对移频信号传输的影响，延长轨道电路长度，提高
信干比。

2、电容量：33uf
3、额定电压：直流160V或交流100V。

4、补偿步长和半步长的计算
Lg：需要补偿的轨道电路长度（从BATAd至BATAd的长度）
Lcdv：轨道电路长度（从SVA至SVA的长度）
Pt：理论补偿步长（100米）
Pp：实际补偿步长
Dp：补偿半步长
NC：补偿电容网格数
NC=int（Lg/Pt+0.5） Pp=Lg/Nc Dp=Pp/2
实际补偿步长(Pp)误差为±4m
补偿半步长(Dp)误差为±2m
八、电缆
1、采用线直径1.13mm,截面积1平方的铅护套电缆,同频率的发送、接收不
能共用同一根电缆，不同频率的发送、接收可以共用同一根电缆。

2、导体电阻的要求：18.10Ω/m,18.46Ω/km。

九、室外防雷：
避雷器要坚向安装，不能横向安装，连线要用软线，不能用硬线。

十、连接与安装
1、室内JTC组合架：
KZ、KF、QJZ、QJF电源引入到另层，QKZ、QKF直接引接到组合侧面四柱端子，QKZ要经过保险（发送10A、接收4A），QKF不需经过保险。

发送器或接收器与分线盘间的配线要用扭绞对线。

全架共有5层，可安装10套发送、接收设备。

2、电源的作用：
KZ、KF—安全型继电器的工作电源（一般只用KF电源），电源经由零层保险引接到组合侧面的外部端子，然后在外部根据需要进行环接。

QJZ、QJF—JTC架轨道占用表示灯电源
QKZ、QKF—发送器、接收器工作电源，由电源屏直接引接到组合侧面对应层的四柱端子，QKF不经保险直接引接到组合侧面的内部的06-3、4，QKZ 则经保险（发送器、接收器保险的1#端环接）引到组合侧面内部端子，然后引到发送器、接收器。

3、室外设备的连接与安装
（1） BATAd与外轨的连接线：3.15m 70mm2
（2） BATAd与内轨的连接线：1.40m 70mm2
（3） SVA与内轨的连接线： 3.15m 70mm2
（4） SVA与内轨的连接线：1.40m 70mm2
（5）进站口的安装
BATAd与SVA安装在同一支架上，两者用35mm2、长度180mm的连接
线相连。

（6）电气绝缘节安装示意图：调谐区的长度为26±0.15m,桥上区段为35米。

4、横向连接线
（1） 作用：平衡两线路中的牵引电流，保障设备和人身安全。

（2） 简单横向连接线（STL ）：两线路间的等电位连接，不直接接地，但要
经防雷器引接到区间柜的等位条上（等位条接地）。

（a ） 两个SVA 中点相连
BATAd
BATAd
BATAd
BATAd
SVA
SVA
（b ） 两个空扼流中点相连
IB
IB
（C ）SVA 与空扼流中点相连
大于100米
IB
SVA
（3）完全横向连接线（ITL）：两线路间的等电位连接，接地。

（a）两个SVA中点相连
（b）两个空扼流中点相连
（C）SVA与空扼流中点相连
（4）用于牵引电流返回的横向连接线（IRTL）
（a）两个SVA中点相连
接触网
SVA
（b）两个空扼流中点相连
（C ）SVA 与空扼流中点相连
IB
SVA 接触网
（5）横向连接线的接地电阻＜10Ω
（5） 两个ITL 或ITL 与IRTL 间的距离不能小于1500米，如果这个距离超
过2000米，在这两点间要增加一个STL ，但这个STL 与ITL 或IRTL 间的距离不能小于1000米。

距离大于或等于1500米
距离大于或等于1000米
简单横向连接
SVA
SVA
（7）横向连接线长度105米。

（8）空扼流的安装要求：用于STL 、ITL 、IRTL 的空扼流离补偿电容的距离
要大于10m ，离调谐区的距离要大于50m 。

用于牵引电流回流（额外设置，单独引接到牵引回流线，不作横向连接）的空扼流距机械绝缘节、电气绝缘节的距离要大于100米。

第三节 站内电码化
1、发送设备的设置：
（1） 接车进路设置一个发送盒。

（2） 发车进路和反方向接车进路共用一个发送盒。

发送示意图：
XI
X
（3）发送盒的发送方式
每个发送盒分两束发送，输出端子分别是1-4（65V）和4-9（110V），
两种输出交替送到轨面上，采取预发码方式。

（4）输出电流不能超过400mA，分路电流在无岔区段＞0.5A, 道岔区段＞1A. （5）频率的使用：下行线采用1700HZ，上行线采用2000HZ。

2、内隔离盒（NGL）、外隔离盒（WGL）
内隔离盒（NGL）设在室内，有频率的选择，如果频率线接触不良，发送盒就没有输出。

外隔离盒（WGL）设在室外。

3、25HZ轨道电路电压调整（BMT）
室外固定使用15.5V，通过调整BMT调整轨道电路
4、传递电路
5、发码电路（附图）
6、防雷单元
RN
RM：RX20T-50W-10K
RN：RX20T-100W-300。