ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路常見(jiàn)干擾分析及防護(hù)措施

劉 釗　秦 武

（1.北京鐵路局天津電務(wù)段，天津 300142；2.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240）

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ZPW-2000A無(wú)絕緣軌道電路常見(jiàn)干擾分析及防護(hù)措施

劉 釗1秦 武2

（1.北京鐵路局天津電務(wù)段，天津 300142；2.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240）

通過(guò)ZPW-2000A型無(wú)絕緣軌道電路干擾種類、來(lái)源、途徑進(jìn)行分析，提出在設(shè)備施工和維護(hù)中應(yīng)采取的控制措施及建議，為現(xiàn)場(chǎng)判斷、處理及預(yù)防此類設(shè)備不良隱患提供借鑒。

ZPW-2000A；干擾；防護(hù)

ZPW-2000A是在UM71軌道電路基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)吸收改進(jìn)和創(chuàng)新后定型的一種國(guó)產(chǎn)化無(wú)絕緣軌道電路，它解決了UM71軌道電路檢查鋼軌完整性和信息傳輸距離上存在的不足，實(shí)現(xiàn)了全程斷軌監(jiān)督檢查，在信息發(fā)送和接收安全性、防電磁干擾、故障-安全原則、系統(tǒng)冗余性及性價(jià)比上有著顯著優(yōu)勢(shì)，得到廣泛采用。但在實(shí)際應(yīng)用中由于各種因素，仍存在牽引供電干擾，鄰線、鄰段干擾等問(wèn)題，需要在鐵路施工、日常維護(hù)中加以注意。

1　干擾種類概述

1）牽引電流引起的電磁干擾

電氣化鐵路采用50 Hz交流高壓牽引供電，其負(fù)載存在變流及整流電路，因此屬于非線性負(fù)載，存在諧波干擾，對(duì)附近的信號(hào)和通信設(shè)備有較強(qiáng)的干擾。同時(shí)牽引電流也是通過(guò)鋼軌作為回流通道，當(dāng)牽引電流在兩條鋼軌中出現(xiàn)不平衡狀態(tài)時(shí)，更會(huì)干擾軌道電路的信息傳遞和接收。

2）鄰線干擾

在雙線區(qū)段，上、下行電氣化鐵路線路區(qū)段的軌道電路之間存在著互相干擾情況，特別是對(duì)于疊加電碼化區(qū)段，還存在著機(jī)車信號(hào)串碼導(dǎo)致錯(cuò)誤顯示的隱患。

3）鄰段干擾

ZPW-2000A在區(qū)間配置時(shí)，按照上下行線路進(jìn)行不同頻率載頻（1 700～2 600 Hz） 交替配置，這種設(shè)計(jì)方案的目的就是防止鄰區(qū)串頻干擾，但是在調(diào)諧區(qū)設(shè)備或者電纜配置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，則可能會(huì)出現(xiàn)相鄰區(qū)段的互相干擾。

4）電纜串音干擾

當(dāng)出現(xiàn)數(shù)字電纜配置錯(cuò)誤或者電纜故障時(shí)，不同頻率傳輸信號(hào)或者相同頻率信號(hào)在不同組電纜芯線之間由于互感耦合以及發(fā)送電平過(guò)高會(huì)形成干擾。

2　牽引電流干擾途徑及防護(hù)措施

2.1干擾來(lái)源和途徑

牽引電流對(duì)鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)的干擾，從干擾的形成機(jī)制上可劃分為傳導(dǎo)、感應(yīng)及輻射3種類型，其中傳導(dǎo)干擾對(duì)信號(hào)控制系統(tǒng)影響和危害最大。

2.1.1傳導(dǎo)干擾

牽引電流平時(shí)經(jīng)過(guò)扼流變壓器（BE）和空心線圈（SVA），當(dāng)牽引電流不平衡時(shí)，耦合到扼流變壓器次級(jí)的磁通不能完全抵消，則形成干擾。如圖1所示按設(shè)計(jì)牽引電流回路中，兩軌中的牽引電流理論上應(yīng)是完全相等I1=I2，當(dāng)由于鋼軌內(nèi)阻、鋼軌焊接接頭阻抗、道床漏泄電阻等因素引起牽引電流出現(xiàn)不平衡時(shí)，SVA上將流過(guò)一部分牽引電流I3，從而形成干擾電壓。

2.1.2容性耦合

電氣化鐵路目前采用的AT、BT、直接供電方式，平時(shí)接觸網(wǎng)上都存在高電壓（25 kV），由于受干擾設(shè)備（如通信信號(hào)傳輸電纜、信號(hào)引接線）與大地間有電容，因此會(huì)形成一定的感應(yīng)電壓，稱為容性耦合。

2.1.3感性耦合

牽引電流可達(dá)數(shù)百安培甚至上千安培（隨著大秦線、朔黃鐵路等線路上萬(wàn)噸乃至2萬(wàn)t重載列車的開(kāi)行，部分區(qū)段的牽引電流可以達(dá)到2 000 A），當(dāng)接觸網(wǎng)中有電流通過(guò)時(shí)，其與信號(hào)傳輸電纜之間有耦合電感（互感），在信號(hào)設(shè)備中產(chǎn)生感生縱向電動(dòng)勢(shì)，稱為感性耦合。感性耦合既和接觸網(wǎng)電流有關(guān)，還和接觸網(wǎng)與設(shè)備之間距離、設(shè)備接近長(zhǎng)度等有關(guān)。

2.1.4阻性耦合地電位影響

目前，沿線信號(hào)設(shè)備一般采用貫通地線的方式，在未采用貫通地線區(qū)段，大多使用分散接地，但是由于牽引回流的入地電流，使入地點(diǎn)附近的地電位升高，若信號(hào)設(shè)備分散，接地線接近牽引電流入地點(diǎn)，就會(huì)干擾信號(hào)設(shè)備的正常工作。

2.2防范牽引電流干擾措施

ZPW-2000A在電路設(shè)計(jì)中采用空心線圈平衡牽引電流，消除50 Hz工頻電流對(duì)軌道電路信號(hào)的干擾；同時(shí)利用載頻上下行及鄰近隔開(kāi)分配消除諧波干擾量。除了ZPW-2000A系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采取的防護(hù)措施之外，在日常檢修和維護(hù)中，還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

1）降低不平衡牽引電流。日常巡視中經(jīng)常檢查空扼流吸上線、火花間隙（火花放電管）、鋼軌引接線、端焊接線、橫向連接線等設(shè)備狀態(tài)，如有異常，及時(shí)進(jìn)行測(cè)試及調(diào)整或更換，使縱向不平衡牽引電流滿足不大于總牽引電流5%的要求。

2）吸上線的設(shè)置符合規(guī)定。吸上線的作用就是在AT和BT供電系統(tǒng)中，將牽引電流送入回流線中，為牽引電流提供順暢的通道。用作回流的吸上線，在雙軌條軌道電路區(qū)段接入扼流變壓器中點(diǎn)（扼流圈中性板），其導(dǎo)線截面積滿足要求。吸上線與接觸網(wǎng)支柱密貼連接牢固，落實(shí)《信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“相鄰軌道電路和軌道電路兩端不得連續(xù)加設(shè)吸上線，自動(dòng)閉塞相鄰吸上線的安裝間距不得小于2個(gè)閉塞分區(qū)”的規(guī)定。

3）鋼軌與桿塔的引接線處、桿塔處火花間隙下部入地線狀態(tài)良好；各種電力、通信信號(hào)設(shè)備的地線均不能接至扼流變壓器的中心點(diǎn)，也不得與設(shè)有軌道電路的鋼軌直接連接。

3　鄰線干擾

3.1鄰線干擾形成原因

如圖2所示，鄰線干擾形成必須具備3個(gè)要素：干擾源、耦合路徑、接收單元。其中干擾源是相鄰線路的ZPW-2000A載頻信號(hào)，接收單元?jiǎng)t是機(jī)車接收線圈或軌道電路受電端，耦合路徑除軌道電路直接連通的信號(hào)回路外，還包括兩軌道電路間的耦合回路。軌道電路對(duì)地電阻和其電阻的對(duì)稱失恒對(duì)鄰線干擾影響很大，因此，在干擾耦合路徑中，通過(guò)鋼軌對(duì)大地的分布電阻和軌道電路軌端絕緣電阻構(gòu)成的公共阻抗回路為其主要路徑。

影響鄰線干擾電壓大小的主要因素有以下幾個(gè)方面。

1）鄰線有無(wú)電力機(jī)車運(yùn)行，當(dāng)有鄰線列車運(yùn)行時(shí)，干擾電壓大。

2）兩側(cè)鋼軌對(duì)地電阻是否平衡，當(dāng)不平衡時(shí)，干擾增大。

3）鋼軌對(duì)地電阻是否降低，電阻小時(shí)，干擾電壓大。

3.2減小鄰線干擾的措施

ZPW-2000A型的鄰線干擾主要由軌道對(duì)地電阻變小，特別是對(duì)地電阻嚴(yán)重不平衡引起。克服鄰線干擾要重點(diǎn)防護(hù)軌道絕緣和信號(hào)傳輸電纜的狀態(tài)，按標(biāo)準(zhǔn)使用電纜和安裝設(shè)備的同時(shí)，還要關(guān)注與軌道電路相關(guān)聯(lián)的物件安裝是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1減小不平衡電流

軌道電路對(duì)地的平衡性對(duì)鄰線干擾影響很大，因此，建議在日常信號(hào)設(shè)備維修中，應(yīng)當(dāng)增加鋼軌對(duì)地電壓的測(cè)試項(xiàng)目，并比較兩鋼軌電壓實(shí)測(cè)值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓差距較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析、處理，防患于未然。

SVA空心線圈、調(diào)諧單元、室外發(fā)送和接收設(shè)備要按維修計(jì)劃進(jìn)行阻抗測(cè)試，并對(duì)測(cè)試值進(jìn)行分析，確保設(shè)備正常，連接線連接良好；加強(qiáng)對(duì)電氣絕緣節(jié)的絕緣測(cè)試，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患。橫向連接線要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、施工，不得造成軌道電路間信號(hào)串?dāng)_。

3.2.2排除橫向連接引入的干擾

一般情況下，如果拆除線間橫向連接線后，干擾消失，則橫向連接線引入干擾，直接整治橫向連接即可。

3.2.3保證鋼軌對(duì)地均衡連接

通過(guò)日常測(cè)試兩鋼軌與貫通地線之間的電壓，來(lái)監(jiān)督對(duì)地平衡。同時(shí)密切關(guān)注連接在鋼軌上的設(shè)備，均應(yīng)確保與鋼軌絕緣，不得造成鋼軌接地或信號(hào)串?dāng)_。如果實(shí)際測(cè)量的兩電壓差值較大時(shí)，則可以繼續(xù)查找是否存在線路或者扼流變壓器單端接地故障。3.2.4 工務(wù)、車輛及供電專業(yè)相關(guān)設(shè)備的影響

有砟區(qū)段的道砟應(yīng)低于鋼軌底部20～30 mm，以防止在雨天不良條件下道砟電阻漏泄電流較大，從而增大電容耦合效應(yīng)；固定鋼軌的地錨與鋼軌間須加裝絕緣，防止鋼軌單邊接地；橋梁鋼結(jié)構(gòu)體不應(yīng)該直接與鋼軌連接。

紅外軸溫檢測(cè)設(shè)備的安裝不得使鋼軌接地，且安裝在鋼軌上的檢測(cè)設(shè)備之間須電氣絕緣。

電力架空安全地線如必須與線路鋼軌連接時(shí)，必須串接“火花間隙”，同時(shí)保證“火花間隙”工作良好；電力吸上線的設(shè)計(jì)間隔和位置要符合要求，不得造成軌道電路間的信號(hào)串?dāng)_。

4　鄰近區(qū)段干擾

鄰近區(qū)段干擾一般是在電氣絕緣節(jié)中設(shè)備出現(xiàn)故障后形成的。電氣絕緣節(jié)正常情況下對(duì)本區(qū)段頻率呈現(xiàn)高阻抗，對(duì)于鄰段頻率呈現(xiàn)零阻抗。列車接近電氣絕緣節(jié)時(shí)，機(jī)車輪對(duì)在電路中的作用相當(dāng)于短路線、會(huì)同前方區(qū)段鋼軌感抗及補(bǔ)償電容構(gòu)成對(duì)被串區(qū)段的低阻抗干擾信號(hào)峰值，如圖3所示。

當(dāng)檢測(cè)到有鄰近區(qū)段干擾時(shí)，可以在天窗點(diǎn)內(nèi)測(cè)量有串頻的區(qū)段，按照順序關(guān)閉其他鄰近區(qū)段的發(fā)送器，看串頻電壓的變化，以此區(qū)分是由哪一區(qū)段串過(guò)來(lái)的，然后再按照室內(nèi)設(shè)備到室外設(shè)備的順序查找干擾的途徑。例如：本區(qū)段載頻1 700 Hz，受鄰區(qū)段載頻2 300 Hz干擾，則在本區(qū)段上測(cè)試2 300 Hz頻率的分路電流，此電流為干擾信號(hào)電流。如有車載數(shù)據(jù)曲線，可以根據(jù)曲線顯示的干擾量超標(biāo)位置找出干擾點(diǎn)，進(jìn)行干擾信號(hào)電流測(cè)試；如沒(méi)有該車載數(shù)據(jù)曲線，則需在該區(qū)段每個(gè)補(bǔ)償電容處、空扼流處和送受端測(cè)試干擾信號(hào)電流。在干擾量最大點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)關(guān)閉與干擾電流相同頻率的相鄰區(qū)段的主備發(fā)送器（一般為列車運(yùn)行方向前方的區(qū)段），若干擾電流消失，則關(guān)閉發(fā)送器的區(qū)段為干擾源區(qū)段。

5　電纜串音干擾

5.1數(shù)字信號(hào)電纜的作用

ZPW-2000A無(wú)絕緣自動(dòng)閉塞系統(tǒng)采用鐵路專用信號(hào)內(nèi)屏蔽電纜傳輸移頻信息，實(shí)現(xiàn)了同根電纜內(nèi)的不同線組中可同時(shí)傳輸同頻率移頻信息。

5.2電纜串音防干擾措施

5.2.1防止電纜配置錯(cuò)誤

1）按照《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定使用配置電纜，電纜及電線路要采用SPT電纜且嚴(yán)格按照紅白、藍(lán)綠成對(duì)使用，接收、發(fā)送電纜不能在同一電纜使用；確保通道暢通，各線路對(duì)地全程良好。

2）核對(duì)配線圖，杜絕未按照設(shè)計(jì)配線圖施工及電纜封裝及配線工藝不達(dá)標(biāo)，如將上下行區(qū)段發(fā)送電纜錯(cuò)誤并聯(lián)配置、除了備用芯線外，其余任何芯線均不能形成O形等。

3）防止數(shù)字信號(hào)電纜單線接地。

5.2.2屏蔽數(shù)字電纜屏蔽層接地不良

系統(tǒng)施工時(shí)，必須將電纜內(nèi)部的屏蔽網(wǎng)及鎧裝金屬護(hù)套接地安裝牢固，接地電阻值滿足信號(hào)室內(nèi)外設(shè)備接地標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)定期測(cè)試屏蔽數(shù)字電纜絕緣。

5.2.3區(qū)分干擾來(lái)源

當(dāng)存在電纜帶入干擾時(shí)，可采取甩開(kāi)受干擾區(qū)段接收端電纜，若干擾存在，則接收端電纜正常；反之，甩開(kāi)受干擾區(qū)段發(fā)送端電纜，若干擾存在，則發(fā)送端電纜正常。從而快速縮小干擾范圍。

6　結(jié)束語(yǔ)

ZPW-2000A無(wú)絕緣自動(dòng)閉塞干擾具有復(fù)雜多變性，在遇到實(shí)際干擾問(wèn)題時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備分布及應(yīng)用情況，綜合考慮多方面的因素進(jìn)行處理。

［1］林瑜均.新型移頻自動(dòng)閉塞（修訂本）［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

［2］馬智芳.電氣化牽引電流對(duì)信號(hào)軌道電路的干擾及防護(hù)措施［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2004（3）：17-19.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10007-2006 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.中國(guó)鐵道出版社，2006.

［4］北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院.ZPW-2000A型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞系統(tǒng)（技術(shù)培訓(xùn)教材）.2004.

［5］姜賀彬.牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾分析［D］.西南交通大學(xué)，2009.

［6］衛(wèi)明博.鐵路牽引供電對(duì)信號(hào)系統(tǒng)電磁干擾抑制的施工工藝研究［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（4）：172-173.

Through analyzing the types， sources， ways of interference to ZPW-2000A jointless track circuits， the paper puts forward control measures and suggestions for anti-interference during equipment construction and maintenance， helpfully providing reference for the judgment， treatment and prevention of hidden troubles caused by any equipment.

ZPW-2000A； interference； protection measures

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.025

2014-01-03）