李德迎

（中國鐵路南昌局集團有限公司福州電務(wù)段，福州 350013）

高速鐵路信號系統(tǒng)工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，動車組運行過程中常常接收到各種諧波干擾信號影響ATP正常工作發(fā)生故障。本文就如何優(yōu)化福州南動車所的牽引回流通道設(shè)置以及對干擾源的屏蔽，最大限度降低干擾幅值來保證動車組的正常運行進行分析和探討。

1 問題描述

因新建福平鐵路需要，福州南至福州南動車所接觸網(wǎng)供電電纜由架空改為入地，入地方式采用砼電纜槽沿1-7DG區(qū)段線路平行設(shè)置，長度為90 m左右，與鋼軌最近距離為2.5 m,位置略高于鋼軌面如圖1所示。

電纜入地改造施工后，每天都有1～2趟CRH-200H/CRH380-300S型入庫動車組運行至福州南動車所1-7DG區(qū)段時停車。經(jīng)PC卡數(shù)據(jù)分析，STM收到地面載頻1 700 Hz無低頻的信號，ATP報STM信息不合理，VC雙系故障，觸發(fā)緊急制動停車和ATP輸出最大常用制動停車。

2 福州南動車所基本概況

站場基本情況：福州南動車所有28股道，全站為25 Hz相敏軌道電路，進路不發(fā)碼。動車所A線經(jīng) IVAG、3-5DG、3-59WG區(qū) 段 入 庫；B線 經(jīng)VAG、1-7DG、7-9WG區(qū) 段 入 庫。1-7DG區(qū) 段 長度為73 m；73-2-24-3應(yīng)答器設(shè)于D5前方65 m處。動車組B線入庫停車位置如圖2所示。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

通過一周的動車入庫進路回放和停車時間的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，動車組在1-7DG停車發(fā)生時間基本在00:50-01:40之間，此時動車所的A、B線頻繁進車。只要發(fā)生動車組在B線的1-7DG停車，A線必定也有動車組同時入庫。當(dāng)動車所A、B線同時進車時，在室內(nèi)分線盤上用ME-2000P儀表，監(jiān)測到的1-7DG干擾幅值最大（1 750 Hz頻率干擾幅值達30 V）、此時過1-7DG進路的動車組停車機率最大。查看福州南動車所占用區(qū)段邏輯正常，軌道繼電器吸起、落下情況、占用順序正常，未見異常信息。

3.2 ATP數(shù)據(jù)分析

1）200H和300S動車組過福州南動車所B線，距D5前方應(yīng)答器73-2-24-3 2/2約62.3～70 m處開始收到地面1 750 Hz頻率的干擾信息，CF卡記錄干擾信息長度28 m左右，干擾幅值范圍為112～2 083 mV不等。

2）入庫四種車型中只有200H和300S型的動車組會觸發(fā)制動停車。經(jīng)分析與200H和300S型動車組車載設(shè)備ATP處理邏輯有關(guān)：

a.200H型動車組列控車載設(shè)備ATP雙系均收到無低頻的工頻諧波干擾信號，超10 s就會觸發(fā)ATP雙系報錯搶權(quán)制動停車；

b.300S型動車組列控車載設(shè)備雖無幅值記錄但收到工頻諧波干擾信號，超10 s也會輸出最大常用制動。

4 現(xiàn)場故障處理過程及分析

4.1 干擾源查找

1）在動車所A、B線同時進車時，用ME-2000P表測得1-7DG分線盤受電電纜側(cè)的1 750 Hz左右諧波干擾信號幅值20 000～30 000 mV間波動。甩開1-7DG分線盤送、受電端電纜，測試室內(nèi)側(cè)無干擾信號；測試電纜側(cè)有1 750 Hz左右諧波干擾信號且干擾電壓幅值達30 000 mV左右。

2）把1-7DG室外的送、受端扼流變接至鋼軌的電源線甩掉，在扼流變軌圈和信圈至室內(nèi)側(cè)測試1-7DG均無諧波干擾信號，說明干擾源與1-7DG的送、受端設(shè)備和電纜無關(guān)，來自軌面。

3）測試1-7DG和相鄰的7-9WG軌面諧波干擾情況，7-9WG軌面上測不到干擾諧波；當(dāng)將1-7DG和相鄰的7-9WG用兩縱線將絕緣節(jié)短路，7-9WG馬上測到干擾信號，說明干擾源來自1-7DG。

4）聯(lián)系供電段對1-7DG處落地的6根2.7 kV的電力線進行停電后，用ME-2000P表接在1-7DG分線盤上監(jiān)測數(shù)據(jù)，無干擾信號電壓；電力線送電后，1-7DG出現(xiàn)諧波干擾電壓幅值達20 000 mV左右，確認1-7DG的1 750 Hz的諧波干擾信號與電力線相關(guān)。

4.2 干擾源查找分析

為進一步確定干擾源幅值大小，采用模擬動車組運行的方式對1-7DG區(qū)段軌面干擾載頻信息進行測試。

測試原理：模擬動車組TCR天線的工作原理，采用機車信號感應(yīng)線圈制作測試小車（輪對絕緣），兩感應(yīng)線圈傳感器串聯(lián)后同時并入2 kΩ采樣電阻，使用波形記錄儀測試采樣電阻兩端電壓如圖3所示。

測試方法：測試小車由區(qū)段受電端至送電端慢速推行，在小車后方1.5 m處使用0.06 Ω標(biāo)準分路線分路。

1）1-7DG區(qū)段送電端和受電端干擾載頻測試

從測試情況分析，1-7DG送電端1 700 Hz左右的諧波頻譜的幅值大于受電端。其中距離送端0～20 m范圍內(nèi)接收到干擾信號最嚴重，軌面諧波干擾信號電壓高達802 mV如圖4所示。

2）用ME-2000P軌道參數(shù)測試儀在分線盤處測試到1 700 Hz左右諧波干擾信號，電壓達30 131 mV如圖5所示。

4.3 干擾途徑的查找分析

1）福州南動車所A、B走行線上的架空回流線為非絕緣安裝，該回流線與福州南站的架空集中地線相接，經(jīng)確認該回流線實為架空集中地線。

2）經(jīng)與信號設(shè)計確認，福州南動車所貫通地線為信號專用地線，非綜合貫通地線，不能與福州南站綜合貫通地線相連，實際上該地線卻與福州南站貫通地線相連。

3）現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)福州南站有動車進出站時，1-7DG軌面有1 750 Hz左右的諧波干擾幅值呈增大，高達178 mV，斷開D11～D95處吸上線，干擾電壓由178 mV降至55 mV。

4）電力2.7 kV供電線落地后，80 m電纜置于平行1-7DG鋼軌外側(cè)2.5 m處的砼電纜槽中，在1-7DG送端（D5信號機處）10 m的電力電纜是采用金屬電纜槽（蓋板為鋁質(zhì)）安裝在邊坡上，與線路平行且高于鋼軌面0.7 m左右，金屬電纜槽未接地，經(jīng)進一步查看相關(guān)資料，鋁質(zhì)蓋板未起到屏蔽作用。

5）采用ME 2000A測試儀對1-7DG鋼軌不平衡電流進行測試記錄分析，12 h內(nèi)多達9次牽引電流不平衡系數(shù)超標(biāo)，最高達67%，標(biāo)準小于5%，如圖6所示。

5 整治措施及效果

為解決福州南動車所進庫動車頻繁停車問題，建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、設(shè)備管理單位和相關(guān)部門經(jīng)過多次調(diào)查分析，共同確認采取以下措施。

1）采用鐵皮對90 m落地供電電纜進行U型包封并將鐵皮槽單端接地屏蔽，減少諧波耦合干擾。

2）取消接在架空集中地線上的吸上線（D1～D3、D11～ D95、D42～ D44處 ） 和 D11～ D95處的橫向聯(lián)接線，優(yōu)化牽引回流通道。

3）將福州南動車所信號專用地線與福州南站的綜合貫通地線斷開，減少場間迂回干擾。

4）對1-7DG絕緣性能不達標(biāo)的軌端絕緣進行分解，各種道岔跳線進行檢查緊固，確保牽引電流平衡暢通。

通過采取以上措施，福州動車所1-7DG諧波干擾幅值明顯下降,分線盤干擾電壓幅值由30 131 mV下降到1 741 mV，軌面電壓由最高802 mV下降到41 mV。由整改前每天1～2趟停車至整改后無動車組停車,問題得以解決。整治前、后軌面上的諧波干擾信號頻譜變化如圖7、8所示。

6 原因分析

1）電力2.7 kV供電線落地后由于安裝位置原因，導(dǎo)致其牽引電流中諧波干擾信號通過磁場耦合1-7DG區(qū)段和動車組機感繞圈，加大了干擾。

2）3處吸上線與架空集中地線錯誤連接，牽引回流大量入地導(dǎo)致牽引回流不平衡。

3）福州南動車所信號專用地線與福州南站的綜合貫通地線錯誤連接，增大了場間迂回干擾。

4）D11～D95的橫線連接線，影響了A、B線牽引回流的平衡。

綜合以上，福州南動車所B線入庫動車組在1-7DG頻繁停車原因為：牽引供電電流中的諧波信號通過磁場耦合1-7DG區(qū)段和牽引回流中的諧波干擾信號由于牽引電流不平衡被動車組機感繞圈接收，超過10 s后，輸出命令導(dǎo)致停車。

7 進一步整改措施

1）根據(jù)設(shè)計要求對電力電纜屏蔽采用鐵質(zhì)“U”型槽包封整治并良好接地。

2）對與鋼軌平行的電力電纜槽走向進行改造，沿片石徹面抬高斜放，使其不與鋼軌平行，減弱此段磁場耦合強度。

3）對牽引電流中干擾諧波來源進行查找和分析。

8 結(jié)束語

此故障處理時間長，費時耗力。除干擾源問題本身的復(fù)雜性外，前期一直致力于電力電纜的落地屏蔽整治上，忽視動車所內(nèi)站場牽引回流和貫通地線的設(shè)計上缺陷問題，導(dǎo)致查找方向出現(xiàn)偏差。所以在今后查找分析與地面相關(guān)的ATP車載設(shè)備故障時，要辯證分析，結(jié)合地面設(shè)備的實際情況，梳理各關(guān)鍵節(jié)點變化因素，綜合分析問題才能取得較好的解決。供電設(shè)計在進行此類設(shè)計時應(yīng)加強同信號設(shè)計的溝通，對大電流產(chǎn)生磁場對信號設(shè)備干擾進行充分論證并采取措施防止類似問題發(fā)生。

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