一、概述
25Hz 相敏轨道电路是我国铁路电气化区段和非电气化区段普遍采用的轨道电路制式(97 型应用最广)。它的核心思路有三条:
1. 电源不用 50Hz,而是把 50Hz 工频经铁磁分频器分频成 25Hz 专用电源,从频率上躲开牵引电流(50Hz 基波及其谐波)的干扰;
2. 接收端用二元二位相敏轨道继电器,既认频率(只有 25Hz 才动作)、又认相位(相位关系不对不吸起),实现 "频率选择 + 相位选择" 双重把关;
3. 因此无需滤波器即可满足 "故障 — 安全" 要求,设备简单、稳定可靠,既能用于交流电气化区段,也能用于非电气化区段。
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二、系统组成
按信号流向分为室内和室外两部分:
表格
| 部位 | 设备 | 作用 |
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| 室内 | 25Hz 电源屏(轨道分频器 + 局部分频器) | 50Hz→25Hz,分别供出轨道电源和局部电源 |
| 室内 | 二元二位相敏继电器 GJ(JRJC-66/345 型) | 接收信号、给出空闲 / 占用表示 |
| 室内 | 防护盒 HF、防雷补偿器 | 改善相位、防雷保护 |
| 室外送电端 | BG25 轨道变压器(BG2-130/25)、限流电阻 RX、BE25 扼流变压器、保险 | 将轨道电源降压送到钢轨,限流、平衡牵引回流 |
| 室外受电端 | BE25 扼流变压器、BG25 中继变压器 | 从钢轨取信号、升压送回室内 |
| 传输线路 | 钢轨、钢轨绝缘、轨端接续线、电缆 | 构成轨道回路 |
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> 扼流变压器(BE25)的另一个关键作用:让牵引回流从它的中点线圈通过,把牵引电流的干扰降到最低,同时允许 25Hz 信号正常传输。
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三、工作原理
### 1. 信号传输路径
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50Hz工频 → 25Hz电源屏
├─ 轨道分频器 → 轨道电源25Hz →(电缆)→ 送电端 BG25→RX→BE25 → 钢轨
└─ 局部分频器 → 局部电源25Hz ──────────────────────→ GJ 局部线圈
钢轨 → 受电端 BE25→BG25 →(电缆)→ 室内防护盒→防雷补偿器 → GJ 轨道线圈
```
### 2. 三种基本状态
表格
| 状态 | 现象 | 结果 |
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| 空闲 | 钢轨完整、无车占用,受电端收到足够幅值且相位正确的 25Hz 信号 | GJ 吸起 → 表示空闲 |
| 占用 | 列车轮对将两根钢轨分路(短路),受电端电压急剧下降 | GJ 落下 → 表示占用 |
| 断轨 | 钢轨断裂处轨道回路中断(开路),受电端无信号 | GJ 落下 → 断轨检查 |
这就是轨道电路的三大作用:空闲检查、断轨检查、绝缘破损防护。
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四、为什么偏偏用 25Hz?
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1. 躲开牵引电流:牵引回流是 50Hz 工频及其谐波(50、100、150Hz…)。若轨道电路也用 50Hz,牵引电流会直接叠加进去。改用 25Hz 后,与 50Hz 各次谐波频率错开,干扰信号虽能进入轨道线圈,却无法让继电器正确动作。
2. 频率稳定:25Hz 由 50Hz 工频分频而来,50Hz 稳定,25Hz 自然稳定。
3. 道砟电阻适应性强:与 50Hz 工频连续式轨道电路相比,同样条件下 25Hz 受道砟电阻变化影响小,传输性能更好。
4. 相位配合方便:两个分频器输入端反向连接时,其输出电压正好相差 90°,易于实现 "局部电源恒超前轨道电源 90°",采用集中调相。
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## 五、相敏原理 —— 抗干扰的关键
二元二位相敏继电器(JRJC-66/345 型)是整条电路的 "大脑",它的吸起要同时满足两个条件:
### 1. 频率选择
轨道线圈、局部线圈中必须是 25Hz 同频电流。50Hz 牵引电流及谐波频率不对,无法形成稳定的转动力矩。
### 2. 相位选择
继电器的转动力矩正比于两个线圈磁通乘积与相位差正弦的乘积:
\(M ∝ Φ_j · Φ_g · \sin θ\)
只有两磁通相位差接近 90° 时转矩最大,翼板才能绕轴旋转带动接点 —— 即工程上常说的"轨道线圈电流滞后局部线圈电流约 90°"(或者说局部电源电压超前轨道电源电压 90°)。
关键参数(依据 TB/T 2024—1995):
表格
| 项目 | JRJC-66/345 型 |
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| 局部线圈额定电压 | 110V,电流 ≤ 0.08A |
| 轨道线圈工作值 | 电压 ≤ 15V / 电流 ≤ 0.038A |
| 轨道线圈释放值 | ≥ 7.5V |
| 理想相位角 | 轨道电流滞后局部电压 160°±8° |
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> 补充说明(铁哥常遇到的 "90° vs 160°" 困惑):标准里的 "理想相位角 160°±8°" 是对局部电压说的,因为局部线圈是强感性(电流滞后电压约 70°),轨道电流滞后局部电压 160°,折算下来滞后局部电流正好约 90°,即两磁通相差 90°、转矩最大。现场调相的口诀和出厂测试标准是一致的。
正因为有了频率 + 相位双重选择,即使存在 50Hz 不平衡牵引电流干扰,继电器也不会误动、更不会错误保持吸起 —— 这是它区别于普通轨道电路的 "故障 — 安全" 本质。
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## 六、一句话总结
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> 25Hz 相敏轨道电路 = 25Hz 专用电源(躲频率) + 扼流变压器(平衡牵引回流) + 二元二位相敏继电器(认频率、认相位),空闲吸起、占用 / 断轨落下,天然抗 50Hz 牵引电流干扰,实现故障 — 安全。