[其他]零磁通式电气化铁道钢轨回流自动手衡装置

说明书

零磁通式电气化铁道钢轨回流自动平衡装置主要应用于电气化铁道信号控制系统。适用于电气化区段25Hz系列轨道电路（25Hz交流计数轨道电路和25Hz相敏轨道电路），利用电磁兼容技术以自动减小钢轨中牵引回流不平衡对轨道电路的干扰影响。

目前电气化铁道在解决钢轨中牵引回流和轨道电路信息共用传输通道问题时采取的措施是，在轨道电路发送端和接收端各设置了一个轭流变压器。如附图1所示，轭流变压器1由牵引电流线圈2和信号电流线圈3组成。钢轨中的牵引回流经牵引电流线圈及其中心抽头流入相邻轨道电路区段7。而信号电流通过轭流变压器的信号电流线圈依差模方式耦合到轨道电路接收端。此系统只有在两条钢轨4和5中的牵引回流完全平衡时，才能消除钢轨中牵引回流对轨道电路的影响。但实际上，由于钢轨、钢轨接续线和轭流变压器线圈阻抗的不对称性，道碴泄漏的不平衡和牵引电流场本身的不对称性，两条钢轨中的牵引回流总是不平衡的，因此就会对信号设备产生干扰，引起工作不稳定，甚至误动，影响行车安全和运营效率。

本实用新型的目的是根据自适应理论和相关理论及零磁通原理，利用频分手段，提供一种能使两条钢轨中的牵引回流自动趋于平衡的装置。

本实用新型是这样实现的，在原有的轭流变压器的次级增设源绕组和反馈绕组两组线圈，由高通滤波器和相位延迟线组成的频率相位适配器及功率放大器与源绕组和反馈绕组级联组成闭合回路。钢轨中不平衡回流在零磁通轭流变压器的铁芯中产生的磁通和轨道电路信息产生的磁通均在源绕组中产生感应电压，通过频率相位适配器阻断了轨道电路信息产生的磁通能量的通路，而将钢轨不平衡回流产生的磁通能量通过功率放大器放大后送入反馈绕组，反馈绕组在零磁通轭流变压器的铁芯中便产生一个反相磁通，它抵消了不平衡钢轨回流产生的磁通能量，从而使得信号线圈中只耦合出有用的信号，大大减少了钢轨不平衡回流对轨道电路的干扰影响。

本实用新型不同于目前采用的钢轨回流平衡的静态措施（如改善钢轨接续线的接触阻抗和接触网塔杆的接地方式等）和装置，它对钢轨中的牵引回流进行动态调整，这样将大大减小钢轨中的不平衡电流，进而减少对轨道电路的干扰，保证地面信号设备和机车信号设备的稳定性和可靠性，确保行车安全，提高运营效率。

附图1为现有电气化铁道钢轨回流平衡装置电路结构图。其中1为轭流变压器，2为牵引电流线圈，3为信号电流线圈，4和5为钢轨轨条，6为钢轨绝缘，7为相邻轨道电路区段。

附图2为本实用新型的电路结构图。其中1为轭流变压器，3为信号电流线圈，8为源绕组，9为反馈绕组，10、11、12、13、14为外接端子，15为高通滤波器，16为相位延迟线，17为功率放大器。

附图2所示为本实用新型的一个实施例。它在零磁通轭流变压器1的次级除了有信号电流线圈3以外，还增设了源绕组8和反馈绕组9两组线圈。其中源绕组线圈匝数为40匝，反馈绕组线圈匝数为400匝，由高通滤波器15和相位延迟线16组成频率相位适配器，它和功率放大器17与源绕组和反馈绕组级联组成闭合回路。高通滤波器15是巴特沃斯高通滤波器，其级数可为7，采用有源运算放大器件。相位延迟线16由RC网络或变参延迟线集成电路片构成。功率放大器17采用大功率高反压功率放大器，其功率根据现场轨道中回流不平衡情况和要求而定。

实施的技术关键是频率相位适配器，牵引电流及其谐波在50Hz以上，对于25Hz系列的轨道电路，其通带可选在40Hz以上，但普通滤波器带来的相位失真使反馈绕组的信号波形与源绕组产生的信号波形不同，这将不能抵消不平衡牵引回流产生的磁通，故需进行相位适配。装置中各部的参数依据轨道制式来具体确定。