機車信號50Hz干擾問題分析與探討

楊進軍

機車信號50Hz干擾問題分析與探討

楊進軍

摘 要：在高速鐵路中，機車信號起著指示高速列車運行的重要作用，但有時會受到干擾的影響。根據軌道電路機車入口電流和機車牽引電流傳輸特點，分析機車信號中出現50Hz干擾的原因，總結出查找此類問題的方法，確保鐵路運輸安全。

關鍵詞：機車信號;50Hz電壓;干擾

鄭州鐵路局動態檢測車投入使用以來，多次在隴海線上進行動態檢測，檢查出補償電容失效、電容分布不均、機車入口電流低、竄碼、50 Hz干擾等問題。尤其是50 Hz電壓干擾，由于涉及到機車信號和牽引供電，工區在檢查處理時，往往不知道怎么入手。下面通過分析機車入口電流和機車牽引電流在軌道電路中傳輸的特點，闡述50 Hz電壓干擾機車信號的原因及處理方法。

1 問題提出

動態檢查開封車間—運轉場信號工區SⅡLQ區段，發現機車信號有 50 Hz干擾，310 mV左右，范圍150 m，如圖1圓圈處所示。

從干擾波形可以看出，電務試驗車在運行到運轉場SⅡ出發信號機后第4個軌道區段時，機車信號中檢測出50Hz干擾電壓。結合發生50Hz干擾的開封運轉場東咽喉站場圖，如圖2所示，可以清楚看出在 SⅡ出發信號機后依次是29DG、25DG、17DG、13DG、7-11DG等5個軌道電路區段，問題發生在第4個區段，即13DG。在站場結構圖中，XF信號機處7-11DG與S1LQG 2個扼流變壓器中心連接板中間，是牽引供電吸上線的接入點。

圖1 動檢車發現問題切圖

2 軌道電路中電流傳輸的特點

軌道電路在列車運行時，同時有多種電流軌道上傳輸，主要包括：

1．機車信號入口電流，如圖3所示。站內的機車入口電流是在建立接車進路，且列車壓入軌道區段后，室內發送器通過發碼條件，將發碼電路疊加到軌道電路中，再根據列車運行情況逐區段迎著列車發送的。該電路和25 Hz相敏軌道電路共用1個通道，迎著列車運行方向只發送不接收，當機車壓入軌道區段后，由機車信號的感應線圈接收。

圖2 開封運轉場下行咽喉站場圖

圖3 機車信號電流走向圖

2．電力機車的牽引回流，如圖4所示。電力機車在線路上運行時，受電弓將接觸網25 kV交流電，送到機車牽引變壓器的原邊，原邊通過接地裝置與機車輪對相接，輪對將牽引電流的回流送至兩側鋼軌上，向最近的電力吸上線傳輸。在通過軌道電路絕緣節時，由于軌道電路的阻礙作用，牽引電流從與鋼軌相接的等阻電源鋼絲繩進入到本區段扼流變壓器的1、2處，由扼流變壓器中性連接板的3流出，到下一區段的扼流變壓器的3輸入，再由該扼流變壓器的1、2流出，通過電源鋼絲繩送至鋼軌上，重復以上過程，一直傳輸到軌道電路吸上線處。從圖4可以看出，牽引電流傳輸的特點是沿兩側軌道同時向吸上線處單向傳輸。

圖4 電力機車牽引回流走向圖

3．軌道電路自身制式電流，其作用是保證軌道電路的正常工作。因其與本文關系不大，這里不再贅述。

3 軌道電路中50 Hz電壓干擾分析

如圖4所示，如果流入扼流變壓器1端的牽引電流為I1，流入扼流變壓器2端的牽引電流為I2，根據電磁感應原理，會產生感應電壓。當I1=I2時，扼流變壓器的1、3線圈和2、3線圈中感應電壓，大小相等，方向相反，不會造成對軌道電路的干擾。如果由于地錨拉桿漏泄，軌道絕緣不良或者扼流變壓器自身不良，造成I1≠I2時，扼流變壓器中就會有一個感應電壓的差值，這個差值就是干擾源，將會在本區段封閉的軌道電路內傳送，與機車入口電流一同發送到軌面上，再由機車信號的感應線圈接收，就形成50 Hz牽引電流干擾。

4 整治處理

根據實際處理經驗，干擾原因一般分為3種情況：一是地錨拉桿絕緣不良漏泄引起的干擾;二是軌道絕緣不良漏泄引起的干擾;三是扼流變壓器不良引起的干擾。

1．地錨拉桿絕緣不良漏泄引起的干擾。這種情況比較普遍，是整治的重點。由圖5可以看出，地錨拉桿安裝在鋼軌一側，通過絕緣與鋼軌和地錨樁連接，當發生絕緣破損時，破損一側的牽引回流會有一部分從破損的地錨桿和地錨樁流入大地，通過大地再回到牽引變電所，假如把這一部分回流定為IS。相應的通過鋼軌傳輸的牽引電流I1(或者I2)，就會減少一部分IS，造成I1≠ I2，從而引起50 Hz的干擾。

圖5 牽引電流漏泄分析圖

整治方法：首先是檢查問題區段軌道電路地錨拉桿的絕緣情況，外觀是否良好，如有破損，及時通知工務進行更換;然后采用軌道絕緣在線測試儀，將一表筆搭在軌面，另一表筆分別測試地錨桿和地錨樁，檢查絕緣電阻值是否大于20 Ω，如果電阻值小于20 Ω，說明絕緣不良，通知工務做進一步的分解檢查。圖1中，干擾原因是13#道岔北股基本軌第3根地錨拉桿破損，工務更換絕緣后，故障消除。

2．軌道絕緣不良漏泄引起的干擾。主要是軌頭肥邊毛刺以及軌道絕緣層的破損，嚴重時軌道電路會出現紅光帶。這種情況與地錨拉桿破損情況比較類似，也是牽引回流的一部分通過破損的絕緣進行回流，減少了I1(或者I2)的值，造成I1≠ I2，引起50 Hz的干擾。

整治方法與上相同。

3．扼流變壓器及與其相連的電源線不良引起的干擾，這也是現場維修工作中需要防范的另一個重點。其主要原因一是電源鋼絲繩與扼流變壓器和鋼軌接觸不良，相當于增加了接觸電阻;二是扼流變壓器1、3或2、3線圈品質發生變化，造成I1≠I2，從而引起50 Hz的干擾。

整治方法：重點檢查扼流變壓器不良的地方，主要有3個。①扼流變壓器線圈端子1、2、3上的固定螺帽一定要將其緊固，且箱壁內外的固定螺帽都要緊固;②扼流變壓器自身線圈不良，可用鉗型表在2條鋼絲繩上測電流，其偏差不大于5%，超標需要更換扼流變壓器;③扼流變壓器附屬的電源鋼絲繩，一要長短鋼絲繩等阻，二要塞釘頭打緊，不得曠動。

5 結束語

處理50 Hz電壓干擾的問題，一定要注意對波形圖的研究，結合站場圖形，準確判斷50 Hz電壓干擾的位置，結合列車運行情況，以及牽引供電吸上線的位置進行分析研究，找出本質的問題，按照處理方法，都可以將此類問題克服。

［1］鐵路職工崗位培訓教材編審委員會.信號工(機車信號設備與列車運行監控裝置維修)［M］．北京：中國鐵道出版社，2010．

［2］中華人民共和國鐵道部．鐵運127號［S］.鐵路信號維護規則技術標準．2006．

Abstract:Locomotive signal plays a more important role in high-speed train operation．But there is signal interference problem in practical use．This article analyses reasons and summarizes how to seek out the problems of locomotive signal interference based on the features of entrance current and traction current transmission of track circuit with the purpose of ensuring the safety of railway transportation．

Key words:Locomotive signal;50Hz voltage;Interference

楊進軍：鄭州鐵路局鄭州電務段 助理工程師 450000 鄭州

2013-06-21

(責任編輯：溫志紅)