市域鐵路交流25kV供電制式下計(jì)軸受擾解決方案

林靜 南接龍

摘 要：市域鐵路牽引采用25 kV制式供電，前期運(yùn)營(yíng)期間在供電分相區(qū)、段場(chǎng)停車庫(kù)及接觸網(wǎng)升降弓時(shí)頻繁出現(xiàn)計(jì)軸區(qū)段異常紅光帶故障，本文針對(duì)這些故障地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查定位分析，最后根據(jù)分析結(jié)果提出解決建議。

關(guān)鍵詞：交流25 kV供電制式;計(jì)軸受擾;牽引回流;供電分相區(qū)

中圖分類號(hào)：U285.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

市域鐵路是國(guó)內(nèi)首條采用交流25 kV牽引供電的市域鐵路，該牽引供電方式是國(guó)內(nèi)電氣化鐵路普遍采用的供電方式，但市域鐵路S1采用計(jì)軸作為區(qū)段的空閑占用檢查的設(shè)備，而非電氣化鐵路普遍采用軌道電路作為區(qū)段空閑占用檢查設(shè)備。前期運(yùn)營(yíng)期間在供電分相區(qū)、段場(chǎng)停車庫(kù)及接觸網(wǎng)升降弓時(shí)頻繁出現(xiàn)計(jì)軸區(qū)段異常紅光帶故障，針對(duì)這些計(jì)軸受擾故障點(diǎn)我們進(jìn)行調(diào)查定位分析，具體分析如下。

1 計(jì)軸受擾調(diào)查分析

1.1 計(jì)軸對(duì)外部電磁環(huán)境抗擾度要求

計(jì)軸設(shè)備對(duì)外部電磁兼容性要求應(yīng)符合CLC/TS 50238標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)CLC/TS 50238標(biāo)準(zhǔn)中電磁場(chǎng)強(qiáng)度在X、Y、Z方向限值，當(dāng)外部電磁場(chǎng)強(qiáng)度超出上述任意限值時(shí)，很容易對(duì)計(jì)軸磁頭造成干擾，影響計(jì)軸磁頭的正常工作，因此要求牽引供電回流、車輛牽引系統(tǒng)發(fā)射的電磁場(chǎng)強(qiáng)調(diào)應(yīng)控制在此標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

1.2 車輛段停車場(chǎng)及正線牽引回流方式

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)采用25 kV牽引供電制式項(xiàng)目牽引供電回流的調(diào)查，車輛段、停車場(chǎng)及正線分別采用的回流方式如下：

車輛段、停車場(chǎng)采用的牽引供電回流方式如下圖1所示，牽引回流通過(guò)回流線、鋼軌和大地進(jìn)行回流。

正線采用的牽引供電回流方式如下圖2所示，回流方式有回流線、吸上線、鋼軌和大地回流。

1.3 車輛段停車場(chǎng)停車庫(kù)計(jì)軸受擾分析及解決措施

市域鐵路在車輛段、停車場(chǎng)停車庫(kù)內(nèi)，當(dāng)車輛進(jìn)行單車或多車升降弓時(shí)，引起車輛前方或者后方計(jì)軸車輪傳感器（計(jì)軸磁頭）受擾，導(dǎo)致列車所處區(qū)段的前方無(wú)車區(qū)段或者后方無(wú)車區(qū)段異常占用。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境及采集到的受擾波形如下。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，現(xiàn)場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度在Z方向的場(chǎng)強(qiáng)為123.45 dBuA/m，已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)軸磁頭所承受的限值94 dBuA/m，如圖2所示。

根據(jù)測(cè)試分析，在車庫(kù)前增加均流線，可以有效的降低受擾計(jì)軸點(diǎn)附近電磁強(qiáng)度，在場(chǎng)段停車庫(kù)前增加均流線能有效降低計(jì)軸磁頭附近電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，可有效解決計(jì)軸受擾的問(wèn)題。

1.4 正線分相區(qū)計(jì)軸受擾分析及解決措施

在電氣化鐵路牽引區(qū)段，牽引供電采用單工頻交流供電方式。為使電力系統(tǒng)三相盡可能平衡，接觸網(wǎng)采用分段換相供電。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域含分相區(qū)區(qū)域吸上線的設(shè)置不符合該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，分相區(qū)左右兩側(cè)吸上線間隔達(dá)2.7 km。不滿足《TB 10623—2014 城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，兩處吸上線間隔不宜大于1 500 m。同時(shí)發(fā)現(xiàn)吸上線設(shè)置在受擾計(jì)軸點(diǎn)后方約50 m處，列車經(jīng)過(guò)分相區(qū)時(shí)鋼軌回流從該吸上線分流較大，導(dǎo)致受擾計(jì)軸點(diǎn)位置的鋼軌回流變化也較大。

根據(jù)上述分析，對(duì)分相區(qū)內(nèi)計(jì)軸點(diǎn)前后均增加吸上線或接地線處理后，列車通過(guò)分相區(qū)時(shí)未在發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)受擾導(dǎo)致計(jì)軸區(qū)段異常占用的情況。

市域鐵路在4月24日受擾計(jì)軸點(diǎn)前增加牽引回流吸上線后，該受擾計(jì)軸點(diǎn)在以后再也未發(fā)生過(guò)計(jì)軸異常紅光帶問(wèn)題。

1.5 接觸網(wǎng)停送電計(jì)軸受擾分析及解決措施

根據(jù)對(duì)正線綜合接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，關(guān)于接觸網(wǎng)停送電過(guò)程導(dǎo)致計(jì)軸受擾與強(qiáng)弱電接地原則有關(guān)系，比較分析如下。

根據(jù)表1三個(gè)項(xiàng)目強(qiáng)弱電接地對(duì)比分析，我們推斷弱電接地不與鋼軌相連能減少計(jì)軸磁頭受擾。

通過(guò)上述對(duì)比分析，并結(jié)合受擾時(shí)刻的波形存在瞬間被拉低后又拉高然后恢復(fù)正常的現(xiàn)象，我們推測(cè)計(jì)軸通道存在瞬間的短路后恢復(fù)的可能。

為此，我們專門(mén)進(jìn)行了計(jì)軸芯線對(duì)地電壓的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)停送電時(shí)計(jì)軸芯線對(duì)地電壓存在較大的感應(yīng)電壓。

該感應(yīng)電壓超過(guò)了計(jì)軸防雷模塊的觸發(fā)值，防雷模塊啟動(dòng)對(duì)地導(dǎo)通泄放芯線能量，這相當(dāng)于計(jì)軸電纜芯線短路，采集到的電壓減小，隨后防雷模塊恢復(fù)，計(jì)軸電纜芯線恢復(fù)正常，相當(dāng)于室內(nèi)重新給車輪傳感器供電，采集到的電壓升高。

因此，參考成都某線采取了將弱電扁鋼與鋼軌連接線斷開(kāi)的措施，減小計(jì)軸通道受擾。截至目前，接觸網(wǎng)停送電過(guò)程計(jì)軸受擾的統(tǒng)計(jì)情況如下：

市域鐵路自7月份對(duì)弱電扁鋼與鋼軌連接采取斷開(kāi)后，再未發(fā)生過(guò)由于接觸網(wǎng)停送電導(dǎo)致計(jì)軸異常紅光帶現(xiàn)象。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了保證計(jì)軸設(shè)備能夠正常應(yīng)用于25 kV交流供電制式線路，建議對(duì)牽引供電回流、綜合接地和計(jì)軸點(diǎn)布置按照以下方式設(shè)計(jì)：

（1）停車場(chǎng)、車輛段牽引回流設(shè)置回流線，且在停車庫(kù)前、庫(kù)中設(shè)置吸上線;若不能設(shè)置單獨(dú)的回流線時(shí)，應(yīng)考慮在停車庫(kù)庫(kù)前、庫(kù)中計(jì)軸點(diǎn)前后增加均流線。

（2）正線吸上線的設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，如：不大于1.5 km設(shè)置一處吸上線;另外，為了減少列車通過(guò)分相區(qū)時(shí)存在的計(jì)軸磁頭受擾現(xiàn)象，計(jì)軸點(diǎn)避免布置在分相區(qū)內(nèi)，若確實(shí)不能避免，應(yīng)在計(jì)軸點(diǎn)的兩端增設(shè)吸上線。

（3）綜合接地設(shè)計(jì)時(shí)，弱電接地應(yīng)與強(qiáng)電回流分開(kāi)設(shè)置，且均不作為鋼軌回流使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮劍冰.城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)制式選型的思考[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2012（3）：100.

[2]黃足平.軌道交通采用25 kV交流制的電分相影響分析及處理對(duì)策[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016（11）：119.

[3]曲育德.電磁感應(yīng)式計(jì)軸設(shè)備的常見(jiàn)干擾源與抗干擾方法研究[J].數(shù)字通信世界，2019（3）：92.

[4]費(fèi)守勇，黃磊.受擾計(jì)軸區(qū)段預(yù)復(fù)位方案分析[J].城市軌道交通研究，2015（S2）：71.