張毅

摘要： 隨著近年來鐵路的高速、重載發(fā)展，電氣化鐵路已經(jīng)占據(jù)了大部分份額，由于參與列車信號控制的軌道電路設(shè)備、帶動列車運行的動力設(shè)備均需要通過鋼軌傳導電流，所以電氣化鐵道干擾對信號系統(tǒng)的影響是不能完全避免的。目前，扼流變壓器增設(shè)適配器的方式對電氣化的干擾還是有比較顯著的效果，本文主要結(jié)合工作原理對扼流適配器如何抗軌道電路電氣化干擾進行簡要分析。

Abstract： In recent years， with the development of high-speed and heavy-haul railway， the electrified railway has occupied most of the share. Since the track circuit equipment that is involved in the control of train signals and the power equipment that drives the train operation need to conduct current through the rail， the impact of electrified railway interference on the signaling system can not be completely avoided. At present， the method of adding an adapter to the choke transformer still has a significant effect on the electrification interference. In this paper， how the choke adapter against track circuit electrification interference is briefly analyzed according to the working principle.

關(guān)鍵詞： 扼流適配器；軌道電路；電氣化干擾

Key words： choke adapter；track circuit；electrification interference

中圖分類號：U284.93 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0223-02

1 電氣化區(qū)段接觸網(wǎng)供電設(shè)備對信號設(shè)備的干擾分析

電氣化區(qū)段接觸網(wǎng)供電設(shè)備屬強電系統(tǒng)，萬伏級電壓、百安培級牽引電流。但信號設(shè)備均是小電流、低電壓，若想在同一通道上傳輸不同電流、電壓，其勢必會對信號設(shè)備造成極大的干擾，一般來說干擾源主要包括以下幾類：①受鋼軌中不平衡牽引電流回流影響，軌道電路和機車信號受到傳導性干擾；②受牽引網(wǎng)系統(tǒng)的感性、容性耦合影響，干擾信息傳輸電纜；③運動中的電力機車上的電動力系統(tǒng)，會對其下面的軌道電路的感性干擾；④受電力牽引系統(tǒng)的放射、耦合、回流地電位升等的影響，沿線及站場的固定電力電子設(shè)備會出現(xiàn)異常；⑤受電力機車的電、磁、電磁放射源的影響，機車上機車信號、自動停車及相應的傳輸線等會表現(xiàn)出異常。上述五類干擾源都屬于電磁兼容學科范疇，從影響程度角度分析，最應該對第一類軌道電路和機車信號受不平衡牽引電流的影響加強重視。

2 軌道電路產(chǎn)生不平衡電流的原因

產(chǎn)生不平衡電流的原因多種多樣，然而其產(chǎn)生渠道相對一致，幾乎都是來自供電設(shè)備和軌道電路設(shè)備，包括放電設(shè)備、接地、回流等。

2.1 若不平衡電流產(chǎn)生的原因來自軌道電路設(shè)備，其原因可能為：

①軌道電路絕緣破損，或者扼流變壓器線圈阻抗差異較大等；

②由于連接設(shè)備原因?qū)е碌慕佑|電阻不同，比如兩側(cè)連接方式不同、鋼絲繩引接線長短不同等；

③由于兩鋼軌線路狀態(tài)不同，導致兩軌條流過的電流差距較大；

④軌道電路鋼絲繩引接線未嚴格依照相關(guān)規(guī)范標準進行操作，導致其功能降低或失效。

2.2 若不平衡電流產(chǎn)生的原因來自供電設(shè)備，其原因可能為：①回流線防護不當，封連單根軌條；②由于放電設(shè)備不達標，導致出現(xiàn)漏電問題；③僅在一根軌條上連接桿塔接地線。上述都是導致不平衡電流過高的原因，基于此，應針對上述原因，有的放矢地找到應對措施，減小不平衡電流，盡量降低其對信號設(shè)備的干擾，保證信號質(zhì)量。

3 常見的軌道電路不平衡電流的幾種現(xiàn)象

受不平衡電流侵擾導致的軌道電路故障，依照現(xiàn)象和程度的不同可將其分為兩類：①強電流侵入燒毀設(shè)備；②軌道電路閃紅光帶。

第一種情況出現(xiàn)的概率較低，但其影響面廣，且一旦發(fā)生極難恢復，損失慘重，對運輸業(yè)存在不利影響；第二種情況出現(xiàn)的概率較高，屬于常見故障，盡管發(fā)生時間極短，但對運輸存在較大影響。

4 常見的軌道電路閃紅光帶故障的原因及防護措施

以25Hz相敏軌道電路為例，軌道電路的正常工作是靠送電端供出軌道電源經(jīng)有關(guān)設(shè)備和軌道傳送到受電端，再由受電端有關(guān)設(shè)備接收并進行相位鑒別使軌道繼電器可靠吸起。

一旦送、受電端有關(guān)設(shè)備故障或軌道電路有車占用，軌道電路也會發(fā)生相應變化，由調(diào)整狀態(tài)變成分路狀態(tài)。若故障是在瞬間發(fā)生又立即恢復了，其屬于閃紅光帶故障。電氣化區(qū)段不平衡電流侵擾所造成的故障符合這個特征，由此判斷其故障屬于軌道電路閃紅光帶故障。此類故障的出現(xiàn)有時是有規(guī)律的，但有時也沒有規(guī)律性可言。不平衡電流侵擾是導致軌道電路閃紅光帶故障的主要原因，雖然為保證軌道電路的正常工作，提前對軌道電路做了嚴密的防護工作，但由于不平衡電流侵擾強度大小不一，很難完全將所有干擾都防護住。經(jīng)反復測試分析，基頻的奇次諧波分量較高，隨諧波次數(shù)增高而逐漸減小。這意味著電氣化牽引不平衡電流對軌道電路的影響是多向的，既可能是諧波分量，也可能是基波分量，或者是兩者共同作用造成的，可以說其侵擾是比較復雜的。也就是說造成故障的原因有可能是電流量值過大，也可能是基波或諧波分量侵擾使信號產(chǎn)生相移，或者是兩者綜合作用造成的。事實上要想準確測量量值和相對角度是相當困難的，需先經(jīng)過縝密分析測量確定范圍，從而獲取故障準確數(shù)值。

近年來，關(guān)于如何防止軌道電路閃紅光帶相關(guān)部門制定了多項措施，包括鉛芯保安管、防雷軌道變壓器、高容量扼流變壓器等，最近更是新研制出了性能更佳的開氣隙的扼流變壓器、帶適配器的扼流變壓器等，均在實踐中得到了良好的應用效果。

目前抗干擾效果比較明顯的是扼流變壓器增設(shè)適配器的方式，其電氣化脈沖電流抗干擾能力由5%提高到15～30%。

下面對扼流適配器的工作原理進行重點分析。

5 扼流適配器工作原理

BES扼流適配變壓器接線如圖1。

扼流適配變壓器工作原理：

對扼流變壓器鐵芯加開較大的氣隙，使其在大的電氣化脈沖電流下不會產(chǎn)生飽和；第二，在扼流變壓器的信號側(cè)并接50Hz串聯(lián)諧振電路（稱適配器），其串聯(lián)諧振阻抗很小，反射到牽引線圈相當兩鋼軌間接一根50Hz短路線，50Hz脈沖干擾電流很少傳到發(fā)送、接收設(shè)備中；第三，設(shè)計適配器參數(shù)與扼流變壓器及軌道電感構(gòu)成25Hz并聯(lián)諧振電路，提高25Hz傳輸阻抗，使25Hz信號傳輸處于最佳狀態(tài)（此時軌道電路接近純阻性，使接收設(shè)備中二元二位軌道繼電器電壓與局部電壓相位相差90°）；第四，在不同的電碼化區(qū)段，根據(jù)發(fā)送移頻的頻率適配器配裝相應的電壓提升器（TSQ），保證機車信號的可靠接收。

6 扼流適配器使用方法

①扼流適配變壓器牽引圈25Hz阻抗為0.33Ω、0.22Ω。

1）0.33Ω適用于疊加移頻、18信息移頻及交流計數(shù)電碼化電路，配ESP1適配器。

2）0.22Ω適用于疊加交流計數(shù)電碼化電路，適配器選擇為：

BES1-600/25、BES2-600/25、BES1-800/25、BES2-800/25、BES1-1000/25和BES2-1000/25的適配器為ESP2；

BES2-600/25、BES2-800/25和BES2-1000/25可配ESP3或ESP4型適配器。

②在扼流變壓器信號圈加繞線圈并留有抽頭構(gòu)成抗干繞線圈，變比約為1：30（原信號圈仍為1：3）。

③在扼流變壓器抗干擾圈上并接50Hz串聯(lián)諧振電路（稱為適配器）。

7 扼流適配器安裝及調(diào)整說明

①適配器安裝在扼流變壓器機殼內(nèi)，其適配器與扼流變壓器接線如圖2：適配器的1端與扼流變壓器的信號圈4端相連固定不變，適配器的3端通過熔絲（1進2出）與扼流變壓器信號圈的12端相連為調(diào)整端。 6與7、9與10用跳線連接。安裝時將牽引線圈與信號線圈按25Hz相敏軌道電路連接，完成系統(tǒng)電路的連通；

②在進行相位調(diào)整時根據(jù)軌道電路長度的不同，適配器的3端可分別與扼流變壓器信號圈的6、7、8、9、10、11、12端（通過熔絲）相連，一般原則長軌道串接的匝數(shù)少，短軌道串接的匝數(shù)多；調(diào)整時可通過對信號圈進行正接順接、正接跳接、反接跳接、以使相位角等于或接近90°角。

注意事項：①由于牽引電流很大，要求連接處的接觸電阻應盡可能小，必須緊好連接螺母；扼流適配變壓器必須與適配器配合使用不得單用。②送端和受端抽頭位置應一致或接近一致。

8 結(jié)束語

在交流電氣化區(qū)段，導致軌道電路出現(xiàn)故障的原因存在一定復雜性，信號設(shè)備屬于弱電，容易受到牽引電流的干擾，通過對牽引不平衡影響軌道電路的分析、新型器材對抗電氣化干擾的原理分析，使信號施工及維護人員對信號設(shè)備抗電氣化干擾有更清楚的認識，在以后的實踐中，進一步探討和研究尋求減低牽引電流照成的干擾強度和提高軌道電路本身抗干擾能力的更有效措施，保證信號設(shè)備穩(wěn)定、行車安全。

參考文獻：

[1]DAI R，JR COCHRAN J E.Path planning for multiple unmanned aerial vehicles by parameterized cornu-spirals. American Journal of Infection Control. 2009.

[2]宋子奇，王欽波.鐵路電氣化區(qū)段對25Hz相敏軌道電路干擾的分析[J].西鐵科技，2001（02）.

[3]梁先立.電氣化牽引電流對軌道電路的干擾的探討[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2001（01）.

[4]楊世武，王榮杰，李建清，馬宏杰.BES型系列扼流適配變壓器特點及應用[J].鐵道通信信號，2008（10）.