劉 釗　秦 武

（1.北京鐵路局天津電務段，天津 300142；2.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學院，天津 300240）

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ZPW-2000A無絕緣軌道電路常見干擾分析及防護措施

劉 釗1秦 武2

（1.北京鐵路局天津電務段，天津 300142；2.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學院，天津 300240）

通過ZPW-2000A型無絕緣軌道電路干擾種類、來源、途徑進行分析，提出在設(shè)備施工和維護中應采取的控制措施及建議，為現(xiàn)場判斷、處理及預防此類設(shè)備不良隱患提供借鑒。

ZPW-2000A；干擾；防護

ZPW-2000A是在UM71軌道電路基礎(chǔ)上，經(jīng)過吸收改進和創(chuàng)新后定型的一種國產(chǎn)化無絕緣軌道電路，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)冗余性及性價比上有著顯著優(yōu)勢，得到廣泛采用。但在實際應用中由于各種因素，仍存在牽引供電干擾，鄰線、鄰段干擾等問題，需要在鐵路施工、日常維護中加以注意。

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，其負載存在變流及整流電路，因此屬于非線性負載，存在諧波干擾，對附近的信號和通信設(shè)備有較強的干擾。同時牽引電流也是通過鋼軌作為回流通道，當牽引電流在兩條鋼軌中出現(xiàn)不平衡狀態(tài)時，更會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，特別是對于疊加電碼化區(qū)段，還存在著機車信號串碼導致錯誤顯示的隱患。

3）鄰段干擾

ZPW-2000A在區(qū)間配置時，按照上下行線路進行不同頻率載頻（1 700～2 600 Hz） 交替配置，這種設(shè)計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)問題時，則可能會出現(xiàn)相鄰區(qū)段的互相干擾。

4）電纜串音干擾

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

2　牽引電流干擾途徑及防護措施

2.1干擾來源和途徑

牽引電流對鐵路通信信號系統(tǒng)的干擾，從干擾的形成機制上可劃分為傳導、感應及輻射3種類型，其中傳導干擾對信號控制系統(tǒng)影響和危害最大。

2.1.1傳導干擾

牽引電流平時經(jīng)過扼流變壓器（BE）和空心線圈（SVA），當牽引電流不平衡時，耦合到扼流變壓器次級的磁通不能完全抵消，則形成干擾。如圖1所示按設(shè)計牽引電流回路中，兩軌中的牽引電流理論上應是完全相等I1=I2，當由于鋼軌內(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，SVA上將流過一部分牽引電流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（如通信信號傳輸電纜、信號引接線）與大地間有電容，因此會形成一定的感應電壓，稱為容性耦合。

2.1.3感性耦合

牽引電流可達數(shù)百安培甚至上千安培（隨著大秦線、朔黃鐵路等線路上萬噸乃至2萬t重載列車的開行，部分區(qū)段的牽引電流可以達到2 000 A），當接觸網(wǎng)中有電流通過時，其與信號傳輸電纜之間有耦合電感（互感），在信號設(shè)備中產(chǎn)生感生縱向電動勢，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)備接近長度等有關(guān)。

2.1.4阻性耦合地電位影響

目前，沿線信號設(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，使入地點附近的地電位升高，若信號設(shè)備分散，接地線接近牽引電流入地點，就會干擾信號設(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)計中采用空心線圈平衡牽引電流，消除50 Hz工頻電流對軌道電路信號的干擾；同時利用載頻上下行及鄰近隔開分配消除諧波干擾量。除了ZPW-2000A系統(tǒng)設(shè)計所采取的防護措施之外，在日常檢修和維護中，還應注意以下幾個方面。

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，及時進行測試及調(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（扼流圈中性板），其導線截面積滿足要求。吸上線與接觸網(wǎng)支柱密貼連接牢固，落實《信號設(shè)計規(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，自動閉塞相鄰吸上線的安裝間距不得小于2個閉塞分區(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、通信信號設(shè)備的地線均不能接至扼流變壓器的中心點，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，接收單元則是機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回路外，還包括兩軌道電路間的耦合回路。軌道電路對地電阻和其電阻的對稱失恒對鄰線干擾影響很大，因此，在干擾耦合路徑中，通過鋼軌對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方面。

1）鄰線有無電力機車運行，當有鄰線列車運行時，干擾電壓大。

2）兩側(cè)鋼軌對地電阻是否平衡，當不平衡時，干擾增大。

3）鋼軌對地電阻是否降低，電阻小時，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地電阻變小，特別是對地電阻嚴重不平衡引起?？朔従€干擾要重點防護軌道絕緣和信號傳輸電纜的狀態(tài)，按標準使用電纜和安裝設(shè)備的同時，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準。

3.2.1減小不平衡電流

軌道電路對地的平衡性對鄰線干擾影響很大，因此，建議在日常信號設(shè)備維修中，應當增加鋼軌對地電壓的測試項目，并比較兩鋼軌電壓實測值。當發(fā)現(xiàn)電壓差距較大時，應及時分析、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)備要按維修計劃進行阻抗測試，并對測試值進行分析，確保設(shè)備正常，連接線連接良好；加強對電氣絕緣節(jié)的絕緣測試，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患。橫向連接線要按標準設(shè)計、施工，不得造成軌道電路間信號串擾。

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保證鋼軌對地均衡連接

通過日常測試兩鋼軌與貫通地線之間的電壓，來監(jiān)督對地平衡。同時密切關(guān)注連接在鋼軌上的設(shè)備，均應確保與鋼軌絕緣，不得造成鋼軌接地或信號串擾。如果實際測量的兩電壓差值較大時，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、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；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)體不應該直接與鋼軌連接。

紅外軸溫檢測設(shè)備的安裝不得使鋼軌接地，且安裝在鋼軌上的檢測設(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，必須串接“火花間隙”，同時保證“火花間隙”工作良好；電力吸上線的設(shè)計間隔和位置要符合要求，不得造成軌道電路間的信號串擾。

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)正常情況下對本區(qū)段頻率呈現(xiàn)高阻抗，對于鄰段頻率呈現(xiàn)零阻抗。列車接近電氣絕緣節(jié)時，機車輪對在電路中的作用相當于短路線、會同前方區(qū)段鋼軌感抗及補償電容構(gòu)成對被串區(qū)段的低阻抗干擾信號峰值，如圖3所示。

當檢測到有鄰近區(qū)段干擾時，可以在天窗點內(nèi)測量有串頻的區(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)段串過來的，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)段上測試2 300 Hz頻率的分路電流，此電流為干擾信號電流。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位置找出干擾點，進行干擾信號電流測試；如沒有該車載數(shù)據(jù)曲線，則需在該區(qū)段每個補償電容處、空扼流處和送受端測試干擾信號電流。在干擾量最大點處進行測試，同時關(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)字信號電纜的作用

ZPW-2000A無絕緣自動閉塞系統(tǒng)采用鐵路專用信號內(nèi)屏蔽電纜傳輸移頻信息，實現(xiàn)了同根電纜內(nèi)的不同線組中可同時傳輸同頻率移頻信息。

5.2電纜串音防干擾措施

5.2.1防止電纜配置錯誤

1）按照《鐵路信號維護規(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電纜且嚴格按照紅白、藍綠成對使用，接收、發(fā)送電纜不能在同一電纜使用；確保通道暢通，各線路對地全程良好。

2）核對配線圖，杜絕未按照設(shè)計配線圖施工及電纜封裝及配線工藝不達標，如將上下行區(qū)段發(fā)送電纜錯誤并聯(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，必須將電纜內(nèi)部的屏蔽網(wǎng)及鎧裝金屬護套接地安裝牢固，接地電阻值滿足信號室內(nèi)外設(shè)備接地標準，同時定期測試屏蔽數(shù)字電纜絕緣。

5.2.3區(qū)分干擾來源

當存在電纜帶入干擾時，可采取甩開受干擾區(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

ZPW-2000A無絕緣自動閉塞干擾具有復雜多變性，在遇到實際干擾問題時，應結(jié)合現(xiàn)場實際設(shè)備分布及應用情況，綜合考慮多方面的因素進行處理。

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

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

［3］中華人民共和國鐵道部.TB10007-2006 鐵路信號設(shè)計規(guī)范［S］.中國鐵道出版社，2006.

［4］北京全路通信信號研究設(shè)計院.ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)（技術(shù)培訓教材）.2004.

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

［6］衛(wèi)明博.鐵路牽引供電對信號系統(tǒng)電磁干擾抑制的施工工藝研究［J］.中國高新技術(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）