芻議電氣化牽引供電對(duì)ZPW-2000A軌道電路的干擾

徐嘉

摘 要：我國(guó)鐵路行業(yè)發(fā)展迅速，各種先進(jìn)的技術(shù)手段被用于這個(gè)行業(yè)，電氣化就是其中非常重要的一種。雖然電氣化給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)非常大的便利，但它在使用過(guò)程中是存在一定安全隱患的，并且它本身對(duì)軌道電路存在著一定的干擾，基于此，本文針對(duì)電氣化牽引供電對(duì)ZPW-2000A軌道電路的干擾及其原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)降低干擾的措施。

關(guān)鍵詞：電氣化;牽引供電; ZPW-2000A軌道電路;干擾

ZPW-2OO0A軌道電路是我國(guó)自主生產(chǎn)的一種自動(dòng)閉塞電路制式，目前被大量投入使用。電氣化鐵路本身是強(qiáng)電系統(tǒng)，但ZPW-2OO0A軌道電路是弱電系統(tǒng)，并且還和牽引供電系統(tǒng)共用鋼軌通道，所以，必須要考慮到牽引供電對(duì)ZPW-2OO0A軌道電路的干擾，比如運(yùn)行產(chǎn)生的諧波、電磁干擾等[1]。

一、 電氣化牽引供電對(duì)ZPW-2OO0A軌道電路的干擾

電氣化鐵路的牽引供電方式分直接供電方式、自耦變壓器供電方式、直供+回流的供電方式，無(wú)論哪種供電方式，對(duì)ZPW-2OO0A軌道電路都存在一定的干擾。

（一）傳導(dǎo)性干擾

傳導(dǎo)性干擾，又叫牽引電流不平衡，在供電時(shí)，通過(guò)兩側(cè)鋼軌的電流不相等，存在偏差，產(chǎn)生這種情況的原因有很多，常見(jiàn)的原因主要是：鋼軌本身材料和長(zhǎng)度的影響、扼流變壓器的線圈不對(duì)稱、電流出現(xiàn)泄漏等 [1]。牽引電流不平衡對(duì)軌道電路形成干擾的具體原理如圖1所 示 。

理想的情況下 ，兩個(gè)鋼軌中同一時(shí)間通過(guò)的牽引電流應(yīng)該是相等的，即I1=I2。但因干擾因素，導(dǎo)致在相同的時(shí)間通過(guò)兩側(cè)鋼軌的電流不相等（即I1≠I2）， 這時(shí)，某一條鋼軌上多余的電流會(huì)流入SVA （ 空心線圈） （圖中I3），這樣，干擾電壓就已經(jīng)形成了，之后干擾電壓會(huì)進(jìn)行耦合，傳送到信號(hào)設(shè)備上，對(duì)ZPW-2OO0A軌道電路形成干擾。這種干擾的主要成分是50Hz及其諧波，主要是奇次諧波，整體含量受到列車特性的影響。表1為諧波的典型比例表：

從上面這個(gè)表中的數(shù)據(jù)可以看出，奇次諧波占比是大于偶次諧波的，并且這個(gè)占比隨著頻率的增加而減小，因此，ZPW-2000A軌道電路在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)載波的選擇一定要盡可能的避開(kāi)50Hz的奇次諧波[1]。

（二）容性耦合干擾

一般接觸網(wǎng)的電壓在25kV左右，會(huì)使強(qiáng)電線上存在對(duì)地電壓，這時(shí)受到干擾的設(shè)備會(huì)和大地間產(chǎn)生電壓差形成電容耦合[2]。這樣會(huì)使得強(qiáng)電流出現(xiàn)在弱電路中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電容的大小、受干擾設(shè)備之間的距離會(huì)影響容性耦合的電場(chǎng)強(qiáng)度。

（三）感性耦合干擾

牽引電流因?yàn)槭沁M(jìn)行供電的，所以它的電流非常大，如果流入強(qiáng)電線中，就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)電線和被干擾的設(shè)備之間出現(xiàn)耦合電感，從而導(dǎo)致被干擾設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)感性耦合電[2]。電網(wǎng)的電流大小、距離等會(huì)影響感性耦合干擾。

（四）接地電位上升影響

在地線和地面之間會(huì)安裝漏電導(dǎo)體，如果地線電流泄漏，會(huì)通過(guò)導(dǎo)體流入地面，導(dǎo)致地面電位提升，所對(duì)應(yīng)的電纜接地電位也會(huì)隨之升高。出現(xiàn)了這種情況，很容易導(dǎo)致短路問(wèn)題，從而損壞各種電子設(shè)備，影響整個(gè)軌道電路的運(yùn)行。

二、產(chǎn)生干擾的原因

電氣化牽引供電具有以下的特點(diǎn)：

（一）牽引供電的電壓非常的高，一般在25kV;

（二）牽引供電的電流非常大，最高的可達(dá)上千安培。

（三）使用這種供電方式的列車，它在運(yùn)行過(guò)程中必定會(huì)產(chǎn)生諧波，并且還會(huì)出現(xiàn)大量的輻射。

以上三個(gè)特點(diǎn)都是電氣化牽引供電對(duì)ZPW-200OA軌道電路形成干擾的原因。

三、降低干擾的主要措施

本文將降低干擾的措施分為在設(shè)計(jì)中和在施工及維護(hù)中兩個(gè)部分。

（一）在設(shè)計(jì)中

（1） 空心的線圈選擇：目前牽引電流常常使用的是50Hz的，當(dāng)鋼軌上的牽引電流不相等時(shí)，就會(huì)有電流流入空心線圈。所以，對(duì)空心線圈的選擇一定要注意，最好是能相當(dāng)于短路，這樣才能保證電流平衡。

（2） 載頻選擇：載頻選擇最主要的是要避開(kāi)50Hz的單次諧波，以減少對(duì)軌道電路的干擾。

（3） 頻偏一般是±11Hz.

（4） 低頻選擇：ZPW-2OO0A軌道電路中，需要使用18種低頻，在選擇低頻時(shí)，要注意避免產(chǎn)生諧波，對(duì)軌道電路進(jìn)行二次干擾。

（5）傳輸電纜的選擇，要選用內(nèi)部屏蔽數(shù)字信號(hào)的傳輸電纜，這種電纜的抗干擾能力較強(qiáng)。

（二）在系統(tǒng)施工及日常維修中

（1）區(qū)分牽引電流

鋼軌同時(shí)作為電氣化的牽引回流通道和信號(hào)傳輸通道，連接了不同的設(shè)備，但這要求軌道電路具有很強(qiáng)的兼容性。同時(shí)，為了保障各自的效果，需要將扼流變壓器放在鋼軌的絕緣位置，保證電流的獨(dú)立。

（2）降低鋼軌電力不平衡度

1）對(duì)鋼軌兩側(cè)隨時(shí)進(jìn)行檢查，保證它們的阻抗相同，盡可能的保證電流的平衡。

2）接地線不能直接和鋼軌連接，需要通過(guò)扼流變壓器間接的和鋼軌進(jìn)行連接，這樣才能有效解決電路不平衡問(wèn)題。

3）增強(qiáng)變電所地線的可靠性，控制附近的電壓，減少對(duì)鋼軌電壓的影響。

4）針對(duì)同的部位、不同的設(shè)備，裝上合適的抗干擾適配器，能有效解決干擾問(wèn)題，減少干擾帶來(lái)的負(fù)面影響。

（3）增設(shè)濾波器

前文提到過(guò)，牽引電流對(duì)ZPW-2000A軌道電路最常見(jiàn)的一個(gè)干擾就是諧波干擾，因此，為了有效減少甚至避免這種干擾，可以在電力接收端軌道并接一個(gè)濾波器，這樣在有效過(guò)濾到部分干擾諧波的同時(shí)也不會(huì)對(duì)電流本身產(chǎn)生任何影響。

（4）按照規(guī)定使用設(shè)備

在軌道電路的運(yùn)行中，需要按照《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則》的規(guī)定來(lái)配備各種設(shè)備，并且定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，保證絕緣設(shè)備能正常工作，以此來(lái)減少對(duì)ZPW-2000A軌道電路產(chǎn)生的干擾，延長(zhǎng)軌道電路的使用壽命。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電氣化鐵路是目前被大量使用的，它提高了我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)男剩瑫r(shí)，它也導(dǎo)致整個(gè)ZPW-2000A軌道電路的電磁環(huán)境變得復(fù)雜，極容易對(duì)軌道電路產(chǎn)生干擾，影響軌道電路的信號(hào)傳輸，從而導(dǎo)致列車行駛出現(xiàn)較大的安全隱患，因此，需要具體分析電氣化牽引電流對(duì)ZPW-2000A軌道電路產(chǎn)生的干擾，并且提出各種解決措施，以保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]余昆明.電氣化牽引供電對(duì)ZPW2000A軌道電路的干擾及防護(hù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（18）：85+87.

[2]翟延濤.淺議電氣化鐵路牽引供電對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的影響[J].科技風(fēng)，2017：248-250.