淺談軌道電路50Hz干擾的分析與治理

孫永武

高速鐵路牽引電流采用工頻交流制式，是不對稱供電的強(qiáng)電系統(tǒng)，用鋼軌作為回流的通道;而ZPW-2000A軌道電路屬于弱電系統(tǒng)，用鋼軌作為電流傳輸通道。電力機(jī)車為非線性負(fù)載，在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的諧波成分及感應(yīng)電磁和電壓。在正常情況下，牽引電流回流暢通，對軌道電路的干擾會在安全范圍內(nèi)。但在施工中由于工務(wù)、電務(wù)設(shè)計(jì)施工等各種原因，牽引電流回流不暢就會造成干擾值過高，影響低頻信號的傳輸。

1 50Hz干擾的表現(xiàn)分析

1.1 干擾表現(xiàn)

下面主要結(jié)合寧杭客專聯(lián)調(diào)、聯(lián)試的50 Hz干擾問題加以說明，圖1是寧杭客專聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間湖州站50 Hz干擾的截圖。

從圖1可以看出50 Hz干擾 (橢圓形框內(nèi)的波紋線)其實(shí)是一直存在的，只不過絕大部份都很低，都在200 mV以下甚至可忽略不計(jì)。但是在湖州站8DG處 (道岔區(qū)段)出現(xiàn)了400～600 mV的干擾值，這樣就會對正常的軌道電路移頻信號傳輸造成影響。

圖1 湖州站SF進(jìn)站信號機(jī)內(nèi)方8DG 50 Hz干擾，幅值約480 mV

1.2 分類分析

1.根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況發(fā)現(xiàn)，可動心軌道岔結(jié)構(gòu)存在牽引電流不平衡干擾的情況，需要安裝短心軌跳線。可由于安裝困難，經(jīng)常出現(xiàn)連接不良的情況，需要注意檢查。

2.扼流變壓器電阻不匹配。區(qū)間橫向連接空扼流變壓器內(nèi)線圈電阻不匹配 (匝間部分線圈短路或接線假焊)，或者適配器斷路器斷開，同樣會對ZPW-2000A軌道電路造成50 Hz干擾，如圖2所示。

3.電氣化吸上線安裝位置不對。杭東線路所S進(jìn)站信號機(jī)內(nèi)方道岔區(qū)段出現(xiàn)50 Hz干擾，幅值約200 mV。經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)，電氣化的吸上線安裝在了杭州東線路所S與SF信號機(jī)處的扼流變壓器上，經(jīng)把吸上線按照設(shè)計(jì)要求整改到位后，50 Hz的工頻干擾明顯降低。

4.鋼軌對地電壓不平衡。宜興站SF進(jìn)站信號機(jī)內(nèi)方10DG、出站1DG 50Hz干擾幅值分別為480 mV、580 mV。經(jīng)現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，2條鋼軌對地電壓0.4 V，長度大約3 m，檢查發(fā)現(xiàn)是道床接地電阻存在不平衡，原因是工務(wù)部分軌枕缺少絕緣墊片。改進(jìn)道床接地位置后，工頻干擾降低到允許值以內(nèi)。

5.鋼軌對地電阻不平衡。溧水站6DG存在50 Hz干擾，幅值在400 mV左右。經(jīng)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)6DG一條鋼軌對地電阻為30.8 Ω，另一條大于500 Ω，拆除轉(zhuǎn)轍機(jī)接地線后，對地電阻基本達(dá)到平衡。復(fù)測確認(rèn)是由于綜合接地系統(tǒng)的接地電阻不平衡造成50 Hz的干擾。

圖2 中繼站5區(qū)間50 Hz干擾500 mV左右

2 綜合治理

牽引供電對ZPW-2000A軌道的50 Hz干擾，大多是由于2條鋼軌之間電流不平衡造成的，干擾幅值到200 mV以上就會對軌道電路的低頻信號造成影響，不能真實(shí)反映軌道電路狀態(tài)和移頻信號。在處理過程中發(fā)現(xiàn)，干擾幅值常常是幾種因素的累加，只要對照以下情況進(jìn)行逐項(xiàng)克服、綜合治理，干擾幅值是可以降低的。

1.由于適配器是為解決電流不平衡問題而安裝的，主要是對50 Hz呈低阻抗，從而平衡2條鋼軌之間的電流，所以降低干擾重點(diǎn)要檢查適配器。

2.防止絕緣單邊破損。絕緣破損后，牽引電流可不經(jīng)扼流變壓器直接越過此絕緣節(jié)而造成不平衡，因此絕緣管、絕緣墊等一定要采用高強(qiáng)度絕緣材料，螺栓應(yīng)擰緊。

3.防止扼流變壓器固定引入線的塞釘松動，松動后就形成了一個接觸電阻，所產(chǎn)生的壓降很容易造成不平衡，特別是在區(qū)間容易發(fā)生。因此要求長、短扼流連接線“等阻”。

4.橫向連接和吸上線的設(shè)置位置應(yīng)符合規(guī)定，做好與電氣化專業(yè)的溝通、核實(shí)和現(xiàn)場核查，保證牽引電流回流暢通。

5.嚴(yán)禁通過火化間隙連接鋼軌，包括紅外線軸溫檢測設(shè)備連接鋼軌時(shí)，也要注意檢查是否有電纜破皮導(dǎo)致鋼軌接地等情況。

6.當(dāng)牽引電力機(jī)車所在鋼軌上有沙子、有霜、有銹時(shí)，機(jī)車啟動和運(yùn)行時(shí)就會產(chǎn)生很大的不平衡電流，也容易燒毀軌道電路設(shè)備，因此要加強(qiáng)鋼軌的檢查、清掃工作。

7.防止塞釘線及連接線的塞釘頭松動。塞釘頭松動后產(chǎn)生接觸電阻，特別是岔心部分的連接線松動易造成軌道不平衡，因此軌道電路的各種連接線最好采用雙線的連接方式。

8.高柱信號機(jī)的安全地線、接觸網(wǎng)的塔桿地線、橋梁等建筑物的地線，不得直接與設(shè)有軌道電路的鋼軌連接，也不應(yīng)接至扼流變壓器的中點(diǎn)。

9.電纜嚴(yán)格按設(shè)計(jì)使用，對地絕緣良好，電纜引入時(shí)不宜過早剝開護(hù)套，更不得打開四芯組。由模擬網(wǎng)絡(luò)至發(fā)送、接收設(shè)備間的配線，應(yīng)采用雙芯扭絞屏蔽線或扭絞線。

10.嚴(yán)禁工務(wù)部門軌枕絕緣墊的丟失和破損，包括工務(wù)部門的拉桿、軌距器等都需要和鋼軌絕緣。

11.護(hù)輪軌和主軌間要求可靠隔離。

12.扼流變壓器要求兩側(cè)阻抗對稱，內(nèi)部配線和鋼軌連接線都連接良好。

3 結(jié)束語

在軌道電路中，牽引供電造成信號設(shè)備所處的電磁環(huán)境十分復(fù)雜，同時(shí)牽引電流與軌道電路有共用鋼軌作為共同的通道，為了確認(rèn)行車安全，保證聯(lián)調(diào)、聯(lián)試的順利進(jìn)行，需要掌握牽引電流對ZPW-2000A無絕緣軌道電路造成50 Hz干擾的處理方法。

［1］ 王民湘.對一起電化干擾引發(fā)疑難信號故障的分析與處理［J］.鐵道通信信號，2006(6)：22-23.

［2］ 高德新.ZPW-2000A閉環(huán)電碼化鄰線干擾分析處理［J］.鐵道通信信號，2006(9)：27-28.