論高鐵牽引供電及綜合接地設計對車站信號的影響

孫國豐

摘 要：高鐵牽引供電系統是保證地鐵車輛正常運行的重要部分，隨著微電子技術的快速發展，高鐵牽引系統不斷趨向完善，同時加強了綜合接地設計，在一定程度上提高了高鐵運行管理的自動化和信息化，但是對車站信號卻產生了一定影響，需要有關部門提高重視。本文高鐵牽引供電及綜合接地設計對車站信號的影響及解決措施。

關鍵詞：高鐵；牽引供電；綜合接地；車站信號

隨著我國經濟的迅速發展，各大城市交通擁擠問題越來越嚴重，發展城市軌道交通成為目前解決這些問題的最好辦法。近年來，我國城市化進程的不斷深入，軌道交通建設在各地加速展開，高鐵作為現代化交通運輸方式的重要性日益顯現，而為其提供動力保障的牽引供電及綜合接地設計在保障高鐵安全穩定運行中的作用顯而易見，能夠有效減少故障對高鐵運行質量的影響。但在實際運行的過程中，牽引供電及綜合接地設計會對車站信號產生干擾作用，嚴重影響了高鐵運行的質量，這就要求對牽引供電及綜合接地設計等進行重點研究，積極應用新技術，有效解決實際過程中的干擾現象。

一、高鐵牽引供電及綜合接地設計分析

（一）牽引供電系統。牽引供電系統是高鐵供電系統的重要組成部分，主要負責將高壓交流電能變成適合電動列車應用的低壓直流電能，并傳輸給電動列車使用，其主要作用是降壓、整流和傳輸電能。牽引供電系統是由牽引變電所和牽引網兩部分組成。牽引變電所的作用是將三相35kV/10kV交流電通過變壓器降壓并通過整流器變成適合地鐵車輛所用的低壓直流電，直流電從牽引變電所流出，通過饋電線和直流饋線開關，流向接觸網；地鐵機車通過受電弓與接觸網接觸取電；最后經鋼軌回流。

（二）綜合接地設計。鐵路的綜合接地就是將鐵路沿線的牽引供電回流系統、信號系統、電力供電系統、通信及其它電子信息系統、道床、建筑物、站臺、隨道、橋梁、聲屏障等必須接地的裝置經過連接貫通地線形成整體的接地系統。與此同時該貫通地線也作為牽引回流的其中一個主要回路，這樣的系統從本質上來看，就是一個通過等電位連接且共用接地系統的一個等電位體。

二、高鐵牽引供電及綜合接地設計對車站信號的影響

第一，不同的供電方式對通信、信號電纜的電磁影響，電氣化鐵道對通信、信號電纜路的影響取決于其牽引供電系統的對稱性，供電回路越對稱，對外界的電磁影響越小，反之，牽引供電系統對外的電磁影響就越大；第二，牽引網諧波電流對通信信號的干擾，目前我國大量采用的交直整流型電力機車，主電路一般為相控整流電路，網側電流含有較大諧波成分，諧波電流在牽引網上的存在，無疑進一步加大了通信受干擾的程度，這對音頻通信的電磁感應干擾而言，是主要因素，隨著交直交傳動技術在大功率電力機車和高速電動車組上得到廣泛應用，牽引負荷諧波問題得到很大程度的緩解；第三，電力機車受電弓在接觸網導線上滑動產生的電磁噪聲，即電平相對穩定的連續噪聲、由分離開的一系列脈沖產生的連續噪聲、迭加在上述一般噪聲電平上的隨機產生的弧立脈沖，這類噪聲是電氣化鐵道無線電干擾的最重要的根源。它主要影響線路的無線、有線通信、信號系統等；第四，地電流干擾，牽引回流入地點的地電位升影響信號系統接地點的電壓，鋼軌與大地之間的不良絕緣，存在漏泄電阻，當牽引電流沿鋼軌回流時可避免地存在漏泄電流，這導致牽引回路是一個含地的不平衡回路，地中電流的存在使電氣化鐵道沿線的地電位不一致，當其他線路的接地點位于這些區域時，容易對其產生阻性耦合影響。

三、高鐵牽引供電及綜合接地設計對車站信號影響的解決措施

（一）室外調整扼流變壓器氣隙。沖擊電流直流干擾電流會導致扼流變壓器鐵芯直流磁化，電阻減少電壓降低，產生不利影響，所以采用97型25赫茲軌道電路能夠對扼流變壓器鐵芯加開氣隙，從而緩減對轉矩的干擾。將鐵芯的磁化曲線與氣隙的磁化直線相疊加，非線性度減小，電阻降低，鐵芯磁飽和所需要的電流也隨著增加，即使軌道信號線圈電壓值降低，也不會造成繼電器落下。此外，一些車站信號專業施工時，多采取相關措施來減少不平衡系數，措施主要為一塞一焊的鋼軌接續線和扼流變壓器引接線都采用等阻線，這樣能在一定程度上保證繼電器不受干擾，減少電流侵入對機制的影響。

（二）室內采取緩放型軌道繼電器。傳統的站內聯鎖電路中軌道繼電器常常發生軌道區段閃紅。采用新型的IWXC—H310緩放型繼電器能夠提高緩放和緩吸時間，杜絕閃紅現象的發生。關于采用緩動繼電器的理論依據主要有以下兩點：第一，在以往的小型變壓器中，其有著衰耗較快的主要問題，使系統能夠完全穩定往往需要幾個周期，而對比巨型變壓器，其有著衰耗慢的主要優勢，它能在一秒的時間內將突然將電流分量消失殆盡，通過室內觀察可以發現沖擊干擾的信號波形在陷落的過程中需要五到十個周期；第二，采用緩動繼電器能夠保證非調車機車在最短的時間能夠運行，并滿足高鐵能夠以最快的速度通過最短的軌道區段，在這種情況下，高鐵漏占用的情況不會發生，也不會對車站聯鎖設備進行干擾，影響其正常工作。

四、結語

總而言之，中國高速鐵路均采用電氣化牽引技術，對于列車運行的快速性和安全性都提出了更高的要求。列車速度的提高勢必造成牽引回流的增大以及鋼軌電位的提升，同時，往往對信號系統產生各種各樣的干擾和影響，這就需要相關部門加強對牽引供電和綜合接地系統的研究，加強優化設計，避免對信號系統的電磁干擾，促進高鐵事業的穩定發展。

參考文獻：

[1]張婧晶.高速鐵路綜合接地系統的研究[D].西南交通大學，2008.endprint