翟延濤??

摘要：近年來，鐵路建設(shè)發(fā)展迅速，電氣化牽引供電系統(tǒng)作為四電建設(shè)目標(biāo)中重要的組成部分，受到了大力推廣。在電氣化鐵路這個大系統(tǒng)中，由于各個部門共存，相互之間必然會產(chǎn)生各種各樣的影響。信號系統(tǒng)是弱電系統(tǒng)，在這個環(huán)境中處于從屬地位，如何提高自身的抗干擾能力，是保證信號系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要問題。鐵路的信號系統(tǒng)屬于弱電系統(tǒng)，在電氣化牽引供電系統(tǒng)中，容易受到干擾，導(dǎo)致信號設(shè)備的運(yùn)行或是數(shù)據(jù)輸入輸出發(fā)生異常，從而引發(fā)一些不必要的安全事故。本文主要圍繞電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備的影響進(jìn)行了分析，以期能夠為相關(guān)工作人員提供一些借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電氣化牽引供電；鐵路信號設(shè)備；影響

目前，電氣化鐵路作為鐵路建設(shè)的新形式，其通過利用牽引供電系統(tǒng)，在鐵路重載等方面具有無可比擬的作用。當(dāng)應(yīng)用電氣化鐵路時，牽引供電系統(tǒng)會形成電磁場或信號脈沖，使其受不同因素的影響對鐵路信號產(chǎn)生不同程度的阻礙。若想減少牽引供電系統(tǒng)所帶來的信號干擾問題，要根據(jù)實際情況找到產(chǎn)生信號干擾的根本原因，然后對癥下藥，使其能夠更好地投入使用，進(jìn)而實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。隨著電氣化鐵路信號設(shè)備的影響。近年來，鐵路信號系統(tǒng)使用了大量的新技術(shù)、新設(shè)備，是這方面的矛盾更加突出，如何解決好這些問題，是鐵路信號系統(tǒng)要解決的一個重要問題。

1 電氣化牽引供電

1.1 簡要介紹

牽引供電系統(tǒng)實質(zhì)上指：從地方引入的電源通過牽引變電所降低至適宜列車用電的供電系統(tǒng)。牽引供電方式則是通過車輛拖動運(yùn)輸需要的電能。

牽引供電優(yōu)勢顯著，主要包括：節(jié)約電能，有效加快列車運(yùn)行速度的同時能夠增強(qiáng)其牽引重量，可提高列車制動功率，降低運(yùn)輸成本，使自動化進(jìn)程更為深入等方面。牽引供電可以實現(xiàn)資源利用最大化，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，促進(jìn)鐵路發(fā)展更加地安全與快速。但相應(yīng)的，其也存在著不足，例如基礎(chǔ)設(shè)施建筑消費(fèi)高、所需人力物力多，要接入地方電網(wǎng)才能使用等問題，亟待解決。

1.2 鐵路信號設(shè)備簡要介紹

信號系統(tǒng)對于鐵路運(yùn)輸安全與調(diào)試具有無可比擬的作用，組成信號系統(tǒng)的重要硬件設(shè)備為信號設(shè)備，其內(nèi)部包含了區(qū)間信號、車站信號、列車運(yùn)行等部分。

區(qū)間信號通常以車站等作為分界點來進(jìn)行區(qū)域劃分的，如區(qū)間閉塞、道口防護(hù)以及軸溫探測、車內(nèi)信號等等。其中，區(qū)間閉塞在應(yīng)用中根據(jù)實際情況會采取全自動或半自動方式進(jìn)行使用；而車站信號主要對車輛調(diào)控、信號遙控等發(fā)揮作用；并且，因車站在進(jìn)路上較為復(fù)雜多變，且各個股道交錯過程中必須要保證車站進(jìn)路與道岔操作上完全按照信號所操作，以保證聯(lián)鎖反應(yīng)?，F(xiàn)今，在國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)應(yīng)用中，多采取繼電集中聯(lián)鎖以及信號遙控系統(tǒng)，對于平面控制調(diào)車也在廣泛應(yīng)用中。

在列車運(yùn)行的過程其實也是計算機(jī)對列車啟動、運(yùn)行以及調(diào)度、停車全過程的監(jiān)督與指揮，使列車在運(yùn)行過程中更加穩(wěn)定和安全，在一定程度上也提高了列車運(yùn)行的效率。列車在各個流程上也是基于計算機(jī)技術(shù)以及列車信號設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行的具體操作，以此能夠?qū)λ辛熊囅嚓P(guān)信息進(jìn)行自動的收集和處理，而所有數(shù)據(jù)和信息也會反饋到列車調(diào)動控制中心，以此對列車實際運(yùn)行情況發(fā)送相應(yīng)控制指令。

對列車指揮自動化設(shè)備進(jìn)行了解，其是在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上又安裝的列車一系列自動化系統(tǒng)，如通信系統(tǒng)、列車跟蹤系統(tǒng)以及設(shè)備故障檢測系統(tǒng)，以及列車運(yùn)行調(diào)控系統(tǒng)等，以達(dá)到對列車進(jìn)行實時監(jiān)控。

對車輛進(jìn)行調(diào)控一般根據(jù)列車的型號、編組等進(jìn)行詳細(xì)劃分，以此能控制列車溜放速度與進(jìn)路的目的。常用的控制方法主要有自動化、半自動化、機(jī)械化和半機(jī)械化控制調(diào)車。

2 我國電氣化鐵路的特點分析

現(xiàn)今，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行要靠電力牽引進(jìn)行運(yùn)輸，也是一種運(yùn)行方式。而這種方式能夠在電力作用下轉(zhuǎn)換為動力，以牽引火車達(dá)到運(yùn)輸目的。現(xiàn)在所用的列車牽引系統(tǒng)中主要是根據(jù)列車軌道的電路以及變電所、接觸電網(wǎng)和回流路線進(jìn)行的應(yīng)用。如果對國內(nèi)現(xiàn)今列車電氣化應(yīng)用情況進(jìn)行了解，那么其大多是靠自耦變壓器供電形式所應(yīng)用，而采取這種方式最大的優(yōu)點是所需要提供電力的距離相對較遠(yuǎn)，不會損失較多的牽引電壓，對于信號受到的干擾也比較小。

3 高速電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的簡介

高速電氣化鐵路，顧名思義是以電能為主要牽引動力的現(xiàn)代化高速交通運(yùn)輸工具，在電力機(jī)車的牽引下高速列車才得以運(yùn)行，而作為牽引高速列車運(yùn)行的電力機(jī)車本身是不具備能源的，它需要借助外部的電能來提供它運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能源，所以將這種為電力機(jī)車供電的裝置稱作牽引供電系統(tǒng)。因此，高速電氣化鐵路的主要組成部分分別是電力機(jī)車以及牽引供電系統(tǒng)。

3.1 牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成

在探究牽引供電安全管理問題之前首先要介紹一下高速電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成，牽引供電系統(tǒng)其主要的組成部分是牽引變電以及接觸網(wǎng)。對牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行分析，其系統(tǒng)中所用電流回路主要是根據(jù)牽引變電站所反饋過來的電線，然后通過接觸網(wǎng)對列車產(chǎn)生電力，且在鋼軌的作用下實現(xiàn)回流連接，進(jìn)而實現(xiàn)接地網(wǎng)的閉合電路。目前，列車牽引供電系統(tǒng)最重要的功能就是將電力系統(tǒng)中的電源引入到變電站中，且借助變壓器將電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以能適應(yīng)電力機(jī)車所應(yīng)用的電壓，進(jìn)而將壓制好的電壓通過饋出線引入到接觸網(wǎng)中，然后通過電力機(jī)車上的受電弓來實現(xiàn)電壓的應(yīng)用[1]。

3.2 牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷特性

與普通鐵路牽引供電系統(tǒng)相比，牽引供電系統(tǒng)所具有的負(fù)荷特點是存在一定優(yōu)勢的。以普通鐵路牽引供電系統(tǒng)特點進(jìn)行分析，其主要適用在一些線路阻力以及牽引負(fù)載的機(jī)車負(fù)荷方面，其在負(fù)荷上相對較小。反之，對牽引供電系統(tǒng)具有的優(yōu)勢則是其負(fù)荷的增加不僅在克服線路阻力和牽引負(fù)載，它更多的消耗在列車克服高速行駛的空氣阻力所需要的動力上。

4 鐵路信號設(shè)備受到電氣化牽引供電的影響及原因簡要分析

電氣化干線中的信號設(shè)備經(jīng)常會受到一些因素的影響而出現(xiàn)干擾情況。并且，與其他電氣化系統(tǒng)鐵路信號設(shè)備應(yīng)用情況相比較，電氣化鐵路在實際應(yīng)用中一直會受到高壓環(huán)境的影響，進(jìn)而出現(xiàn)一些被動情況。如電氣化鐵路電壓一般較高，能達(dá)到25千伏左右；再有，在牽引的電流中所呈現(xiàn)出的電壓更高，有時候能保持電壓到上千伏以上電流，可見電氣化鐵路完全是在高壓環(huán)境下運(yùn)行；除此之外，電氣化鐵路在運(yùn)行過程中鐵路信號設(shè)備也會受非線性負(fù)荷的影響。雖然電氣化鐵路在應(yīng)用過程中也進(jìn)行的改革和整改，但是并未完全將電力機(jī)車中的諧波所消除，對鐵路信號設(shè)備造成一定影響。目前，在電氣化牽引供電系統(tǒng)中，主要有以下幾點影響：

4.1 信號設(shè)備傳導(dǎo)性干擾

鐵路信號設(shè)備在傳導(dǎo)過程中非常容易受到干擾，究其原因還是因為電氣化牽引過程中因電流流存在不平衡而引起的干擾，進(jìn)而對信號設(shè)備的應(yīng)用造成長久干擾。并且，因電氣化牽引在實際應(yīng)用中出現(xiàn)電流不平衡問題，會造成變壓器產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，會造成扼流變壓器電壓出現(xiàn)升高情況。一般而言，如果電壓升到一定值時，那么會對軌道繼電器產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而造成誤動情況，也會出現(xiàn)信號設(shè)備的異常。對不平衡電流進(jìn)行查看，則可以觀察不平衡系數(shù)，以此作為參數(shù)進(jìn)行查看，則可以發(fā)現(xiàn)不平衡系數(shù)是不平衡電流與總電流的百分比。如，假設(shè)鐵軌一側(cè)的電流為8，而另一側(cè)的電流為9，則可以按照不平衡系數(shù)計算公式進(jìn)行計算，如：K=（98）/（9+8）×100%=5.9%。

4.2 信號設(shè)備容性耦合干擾

一般來說，接觸網(wǎng)的電壓基本是一個很大的值，如果強(qiáng)電線上存在對地電壓，由于受到干擾的信號設(shè)備和大地之間存在電壓，就會導(dǎo)致信號設(shè)備和強(qiáng)電線之間產(chǎn)生電容耦合，從而引起強(qiáng)電線中的強(qiáng)電流分流到信號設(shè)備當(dāng)中，引起感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，對信號設(shè)備造成容性耦合影響。所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的靜電場強(qiáng)度和信號設(shè)備距離以及電流大小都有之間的關(guān)聯(lián)。

4.3 信號設(shè)備感性耦合干擾

電氣化牽引供電電流相較其他而言，可高達(dá)上百上千安培，受信號干擾的設(shè)備與接觸網(wǎng)間的耦合電感會在電源通過時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，之后出現(xiàn)感性耦合。感性耦合具體與受信號干擾的設(shè)和接觸網(wǎng)二者之間距離相關(guān)，此外，也受通過接觸網(wǎng)的電流大小影響，其與容性耦合本質(zhì)相同卻又有所不同。

4.4 信號設(shè)備輻射性干擾

若電氣化牽引供電網(wǎng)內(nèi)存在大量沖擊電流，多數(shù)是因為接觸網(wǎng)觸碰到了受電弓導(dǎo)致受電弓降弓、開關(guān)線路出現(xiàn)中斷等現(xiàn)象。牽引電流回線為鋼軌，而沖擊電流會在某種情況下導(dǎo)致軌道繼電器發(fā)生錯誤操作，因其在瞬間突然增大使扼流變壓器飽和失去效力，所以頻率為25Hz的信號快速減弱，進(jìn)而出現(xiàn)問題。而將接觸網(wǎng)與受電弓分開時，出現(xiàn)的電火花會引發(fā)影響信號設(shè)備的無線電脈沖。

4.5 信號設(shè)備受到的其他干擾

一般而言，接觸網(wǎng)接地端為鋼軌，這樣做可為信號設(shè)備與工作人員安全提供堅實的基礎(chǔ)。若桿塔與鋼軌連接時，未通過火花間隙或其失效都會出現(xiàn)軌道電力紅光帶現(xiàn)象，其他干擾信號設(shè)備的因素還包括電流短路導(dǎo)致火花間擊穿等。

5 信號設(shè)備應(yīng)對電氣化牽引供電干擾的應(yīng)對策略

5.1 25Hz頻率軌道電路的干擾應(yīng)對策略

經(jīng)流軌道的電流若不太平均，會導(dǎo)致傳導(dǎo)性干擾，進(jìn)行會對25Hz頻率電路產(chǎn)生干擾。經(jīng)流25Hz頻率軌道電路電流不均衡的原因具體為：電流不均引起的脈沖電流波形上下不對稱，其內(nèi)部含有的少量直流會導(dǎo)致扼流變壓器等元件飽和，使信號電流發(fā)生陷落；除此之外，電流不均引起的脈沖電流會導(dǎo)致軌道電路內(nèi)減弱的線性濾波器信號，與原有信號融合，引發(fā)繼電器產(chǎn)生錯誤擔(dān)任，進(jìn)而使信號設(shè)備受到干擾。針對這些情況可提出相應(yīng)的解決方法，主要包括了：在規(guī)定范圍內(nèi)實現(xiàn)扼流變壓器飽和電流強(qiáng)度最大化，使氣隙有所增大；為抵制過多的信號干擾，可在扼流變壓器上安裝適配器或抗干擾線圈；可設(shè)計與25Hz軌道頻率電路，能夠并聯(lián)諧振的輔助電路來減少信號干擾問題。

5.2 采用ZPW2000軌道抗干擾技術(shù)

我國于上世紀(jì)末引進(jìn)了原型為UM71的ZPW2000軌道抗干擾技術(shù)來應(yīng)對軌道電路干擾，其有效融入我國，并完成了國產(chǎn)化穩(wěn)頻軌道電路。此外，其因顯著的抗干擾性能，受到了越來越多的關(guān)注。具體體現(xiàn)在：由空心線圈制成，對牽引電流為50Hz的阻抗都特別的小，對軌道電流的平衡發(fā)揮了非常重要的作用；其次，牽引電流內(nèi)部包括50Hz電流、奇次諧波和偶次諧波，并且奇次諧波能量本身變非常高，與頻率成反比，為保持牽引電流諧波平衡，ZPW2000軌道抗干擾技術(shù)則選用了較高的偶次諧波；通過調(diào)整角度來減少信號干擾；ZPW2000軌道抗干擾技術(shù)受牽引電流干擾不大，因其頻偏非常小，僅會受到偶次諧波干擾，除此之外的奇次諧波也僅會受到兩個或更少的諧波分量干擾。由此可見，將ZPW2000軌道電路抗干擾應(yīng)用于電氣化鐵路中，可有效保證其平衡性、穩(wěn)定性以及安定性，這對提高我國鐵路信號設(shè)備應(yīng)對電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)干擾的應(yīng)用力，及其未來可持續(xù)發(fā)展具有非常深遠(yuǎn)的意義。

5.3 綜合性的抗干擾措施

針對采取綜合性阬干擾措施的情況，應(yīng)根據(jù)實際問題，從根本上杜絕干擾的發(fā)生。其具體步驟包括：嚴(yán)格按照規(guī)定選擇設(shè)備、制定合理的電氣化牽引供電方案，借助架空回流線達(dá)到直供供電，使供電回路具有對稱性。為有效減少軌道直接連接上點位連接線這種情況發(fā)生，需要科學(xué)、合理的在軌道電路中安裝扼流變壓器，以便其能夠正常運(yùn)行。在完成這一系列操作后，便要開始對電氣化牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)與完善，將回流線與列車室、信號機(jī)房距離設(shè)置為十五米以上，可在一定程度上減少信號的干擾。并按規(guī)定設(shè)置扼流變壓器和軌道電路長度以及吸上線等。

5.4 計算機(jī)連鎖，集中調(diào)度，列控中心等電子設(shè)備所采取的措施

為有效避免鐵路體系中電磁輻射、地面電壓等對信號設(shè)備的干擾，通常采用實施屏蔽來解決這一問題。這種方法能夠從根本上杜絕輻射的傳播與擴(kuò)散，保證信號設(shè)備能夠正常開展工作。屏蔽方式較常應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)放置電腦或機(jī)械的房間，且均經(jīng)過電磁兼容實驗測試，保證符合使用標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定。

6 結(jié)語

電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設(shè)備具有阻礙作用，對此，需要結(jié)合實際情況找到阻礙原因，及時解決掉問題。這樣一來，應(yīng)用電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)便可有效避免信號干擾所帶來的影響，正常開展工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]卡哈爾江·艾海提.緣于牽引供電系統(tǒng)的鐵路信號系統(tǒng)電磁干擾探析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012.