本发明属于铁路音频轨道电路送电端电压自动调整系统。用以提高和改善有绝缘轨道电路的调整状态和分路灵敏度,并可在一定长度和允许的轨道不平衡率下,解决电气断轨检查的问题。 在国外,音频轨道电路(300HZ~3000HZ)以调频、调幅和调相等不同的调制方式,大都运用在无绝缘轨道电路为基础的自动闭塞区段。如法国CSEE公司的《UM-71无绝缘轨道电路》;日本日信株式会社的《无绝缘轨道电路》;英国WSTINGHOUSE公司的《FS-2500无绝缘轨道电路》。苏联虽采用音频有绝缘轨道电路,但至今未发现有送电端电压自动调整系统。
本发明的目的是:克服音频轨道电路受道碴电阻变化的影响较大,分路灵敏度较低等缺陷,采用一综合反馈闭环网路间接地反映道碴电阻的变化,并调节轨道电路的发送电压,达到消除或降低随着道碴电阻的增高,而产生的“输入到接收端设备超过其工作电压的多余电压”(下称:“多余电压”)。
附图:
图1 音频轨道电路自动调整电路方框图;
图2 移频轨道电路自动调整电路图。
本发明中的综合反馈闭环网络是由电流正反馈网络(5)、电压负反馈网络(6)及受上述正、负反馈网络控制的可变电源网络(4)三个环节构成。
本发明的音频轨道电路自动调整系统,既可与轨道电路送电端发送设备结合构成统一的自动发送设备,亦可单独的组成一个自动调整系统,与有关设备配合使用。
本发明在国内首先试用于我国自行研制、自行设计和自行生产的移频轨道电路自动闭塞区段上。我国移频轨道电路所采用地495HZ 905HZ的频率,属音频范围。在钢轨传输中衰耗较大,且当道碴电阻(Rd)从1Ω Km至∞的范围内变化时,呈现在接收设备输入端电压的变化较大。随着道碴电阻的增高,将造成“多余电压”加大,无疑将降低轨道电路的分路灵敏度和电气断轨的检查性能,影响信号设备的正常功能,在某种条件下,可能造成不能检查车列存在的危险。当采用本自动调整系统后,能使“多余电降”的上升率降低5~6倍,改善了轨道电路的调整状态、分路状态和对电气断轨的检查性能。
移频轨道电路区段所采用的自动调整系统的电路见图2,其工作原理如下:
1、正反馈R-C电路(5)为轨道电路送电端电流的取样电路,其c、f间呈现的电压为正反馈取样电压Vz。在功率放大器变压器(12)C线圈上所感应的电压为负反馈取样电压VF。这两种电压是以相反的极性串接在三极管(39)的射极与24v负极(7)之间。因此它们是互相抵消的关系,当道碴阻(Rd)为1Ω Km状态时,该电路的设计参数是使两电压(Vz、VF)趋于相等,所以送到三极管(39)射极上的负反馈控制电压趋近于零,这时,激励级放大器(2)有较大的电压输出,功率放大器(3)也相应地输出较大电压。虽然正、负反馈的相互抵消是以上两个放大器(2)和(3)产生较大电压的前提条件,但使输出电压达到波型良好的最大值,还须可变电源(4)的配合才能完成。这是因为当三极管(39)控制电压趋近于零时,由于可变电源(4)的作用使激励放大器(2)的直流工作点(Q)接近于线性放大区,从而使其电压得到最大限度的放大,且能保持不失真的正弦波形,并驱使它的下一级功率放大器(3)向轨道电路发送出正弦波形的电压最大值。这是本发明所具有的第一种调节功能一在低道碴电阻状态时,自动调整设备产生出最大的输出电压。
2、当道碴电阻(Rd)增大,即Rd》1Ω km时,在正反馈R-C电路(5)中所呈现的正反馈电压Vz(e、f间的电压)相应地减小,而负反馈线圈(6)上的负反馈电VF反而相对地增大,结果使正负反馈二者的差值增大,导致送到三极管(39)负反馈控制电压升高,使激励级放大器(2)的输出电压下降为较小值。
虽然正负反馈之间的差值能够驱使放大器(2)的输出电压下降为较小值,但使该放大器进一步下降时,仍须可变电源(4)来实现,这是因为当以上两个放大器的电压下降后,正比于功率放大器(3)的可变电源(4)的直流电压,亦必然随之下降,因该电压为激励级放大器(2)的放大电源,它的下降必然驱使本身的直流工作点又趋近于饱和区,从而导致输出电压大幅度下降,同时会使波形出现半波削项,进一步使输出电压减弱,如此循环减弱直至道碴电阻为某一固定状态时才能停止。与此同时,它的下一级功率放大器(3)的电压亦随放大器(2)的减小而减小,最终导致当道碴电阻升高时,功率放大器(3)的电压下降为最低值。最大限度地削减了发送至轨道的“多余电压”,从而使轨道电路的调整状态、分路状态和电气断轨检查性能得到根本的改善,这就是本发明所具有的第二种更为重要的自动调整功能。
图2中(1)为移频输出放大器。其作用是将移频信号加以放大,使输入到激励级放大器(2)的移频信号有足够的调整余量,另一作用与(2)合用上偏置,解决上偏置断线后的电路安全问题。
图2中(2)为激励级放大器。其三级管(39)的射极内串连的综合反馈网,不仅反映道碴电阻的变化,同时用来控制本放大器的电压输出。
图2中(3)为功率放大器。用以将移频放大器(2)的电压增益,变为功率的放大,使轨道电路在道碴电阻Rd为1Ω Km状态下能可靠工作。
图2中(4)为可变电源。它是由功率放大器(3)取样、整流、限流成为直流可变电源,用来配合正负反馈的变化完成自动调整所需功能。
图2中(7)为24伏隐压电源负极,(17)为24伏稳压电源正极。用来供给自动调整发送电路的工作;(9)为激励级输出匹配变压器,用以将放大器(2)的电压耦合至功率放大器(3);(10)为功率放大器电源正极,(11)为功率放大器电源的负极,用以驱动功率放大器电路的工作;(12)为功率放大器变压器,起匹配与耦合作用;(13)为正反馈电流最样变压器;(14)为防雷压敏电阻;(15)及(16)为自动调整发送系统的电压输出端子;(18)、(19)为移频输出放大器(1)的入门限流电阻,输入信号电流的大小可通过它来调整;(21)、(22)为上偏电阻,它们与(34)、(35)上偏电阻构成“共用上偏置”电路,以便当激励级放大器(2)的上偏断线后使故障倒向安全。电容(20)、(28)起隔直作用;(25)为晶体三级管;(26)为射极反馈电阻;(27)为输出电阻;(23)为下偏电阻;(29)、(30)分别为启动电路的电阻和电容;(32)、(33)为稳定晶体管(25)及(39)工作点的稳压管;(38)为旁路谐波电容;(37)为24伏正极通过匹配变压器(9)的初级线圈加在(39)集极和24伏电源负极(地)两端的限流电阻,用以调整该启动电源电压的大小;(40)、(41)分别为功率放大器电源电压的限流电阻和下偏置电阻;(42)、(43)为功率放大管;(44)为防雷元件;(10)和(11)为功率放大器(3)的24伏电源正极和负极;(44)为功率放大器(3)输出端防雷元件;(45)、(46)为低道床电阻时的补偿电阻和电容;(47)为整流桥;(48)为加速启动电容;(49)为可变电源(4)中直流限流电阻;(50)为滤波四头电容;(52)、(53)是为防止过大瞬态电压引起自激而用以限幅的双向交流隐压管;(51)为选频谐振电容;(54)、(58)、(59)为正反馈电压调整电阻;(56)、(57)为隔直电容;(60)为旁路谐波四头电容,用以消除车列在送端分路时因过大的正反馈电流引起的谐波干扰。