多線并行區段間的同頻干擾分析及解決辦法

李月全

摘要：在多線并行的電氣化區間，線路間通過耦合途徑或故障條件下通過設于進站口處的橫向連接線形成了同方向載頻線路間的同頻干擾、傳導干擾及軌道電路故障傳導電流衍生的二次耦合干擾。為解決此問題，必須對橫向連接采用防護干擾措施及采用特定設備。

Abstract： In the multi-line parallel electrification interval， the co-channel interference between the same direction carrier frequency line， the conducted interference and the secondary coupling interference derived from the track circuit fault conduction current are formed by the coupling path or the fault condition under the faulty condition through the transverse connection line provided at the entrance port. In order to solve this problem， it is necessary to use protective interference measures and specific equipment for the horizontal connection.

關鍵詞：多線并行；同頻干擾；橫向連接；高阻抗扼流變壓器

Key words： multi-line parallel；co-channel interference；horizontal connection；high-impedance choke transformer

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0189-03

0 引言

目前，在我國經濟高速發展的大形勢下，我國鐵路技術及鐵路事業也得到了飛速發展，現代化程度越來越高，使用的技術也愈加先進。但近年來，全國鐵路客運專線開始大面積打通，增加了越來越多的多線并行的區間。在這種形勢下，相同方向載頻線路并行的情況愈加普遍，一旦線路間通過耦合途徑或處于故障條件下，通過橫向連接線必然形成車載設備、地面設備均無法區分的與自身載頻完全相同的干擾信號。為了實現地面和車載設備的安全防護，解決軌道電路間的干擾問題，必須采取必要措施及特定設備。

1 問題分析

1.1 軌道電路干擾概述

電氣化鐵路牽引回流對軌道鋼軌阻抗、電路的干擾是指牽引回流通過鋼軌時由于扼流變壓器線圈不對稱、大地漏阻、接續線阻抗等，導致牽引回流在兩條鋼軌上存在不平衡電流，進而形成電位差，并產生干擾電壓，從而影響到軌道電路設備的正常使用。

軌道電路的鄰線干擾是指在復線運行區段由于相鄰線路間存在電感耦合道砟電阻的漏泄傳導耦合，將鄰線的傳輸信號輸入本區段軌道電路，信號設備都有其門限值，一旦該限值被超過，干擾信號就會影響到信號設備，使其做出一定動作，可能造成信號升級，導致行車正常運行受到影響。同方向運行軌道電路同載頻會對有多線并行的區間軌道電路造成干擾。

1.2 并行區段間的同頻干擾

ZPW-2000A無絕緣軌道電路既可以檢查區段是否空閑，也可以向機車傳輸前方區間的占用和空閑信息，確保列車正常勻速行駛，其可靠運行直接關系到列車的運行安全。多數情況下，可通過載頻頻率識別復線中的鄰線干擾信號，依靠設備的可靠性實現屏蔽干擾，然而在四線并行的情況下，上述目的無法達到，因為這時會形成ZPW-2000A無絕緣軌道電路同方向相同載頻頻率的狀況，導致系統無法區分本區段信號和干擾信號。

在多線并行區間，可通過線路間的橫向連接，實現線路和線路間的等電位及鋼軌對地電位。以四線并行區間為例，每兩條相鄰的線路間（1線與2線，2線與3線，3線與4線）必須設置等電位線，并且每條線路必須設置接地點，如圖1所示。

區段間的干擾信號為本方向載頻或與本區段完全相同載頻。通過分析有關干擾成因的設置方式及干擾程度等情況，發現在同方向載頻并行線路間干擾途徑主要有三類，具體如下：

1.2.1 軌道電路正常條件下的耦合干擾

無異常情況下，兩條線路間軌道電路的同頻干擾主要是由三種方式疊加在一起的，分別是電感耦合、電容耦合、道砟電阻漏泄傳導耦合，把軌道電路分為若干段，圖2即為每一段的同頻干擾耦合原理。

1.2.2 若軌道電路出現故障，經過地線、回流線、橫向連接線等連接通道會形成傳導干擾。

軌道電路面臨扼流引接線斷線、斷軌等故障時，信號會經過各電氣通道進入鄰線區段，進而形成干擾。

1.2.3 由于軌道電路故障，使得傳導電流衍生二次耦合干擾。

傳導電流形成后，由主串線路上的電流形成的對被串區段的單線會干擾雙線。

要達到使軌道電路正常使用的目的，必須對通過以上3種途徑形成的干擾進行防護。

2 解決方案

通過前面的分析可知，在四線并行區間，會出現ZPW-2000A無絕緣軌道電路同方向相同載頻頻率的情況，列控系統無法判別干擾信號與本區段信號。若車載設備接收到的干擾信號符合同頻且運行方向一致條件，極可能導致信號升級，進而造成列車超速運行的狀況。若地面設備的干擾信號電壓和正常分路的殘壓疊加在一起，極可能造成被干擾回路接收端繼電器吸起，使得車區間顯示“空閑”的錯誤提示，導致系統判斷失誤，導致無法估量的損失。因此，必須針對影響并行線路間同頻干擾的因素及同頻干擾的特點，提出解決辦法。

干擾信號是經過扼流半圈阻抗進入相鄰區段，在通過相鄰區段全程鋼軌經另一端扼流回到本線路，干擾強度與相鄰橫向連接間的距離、橫向連接引出位置、主被串的列車分路位置、道砟電阻情況、其他外部連接情況、主串發送電平有關。如圖3所示，在最不利條件下（頻率1700Hz、Rd=∞Ω·km、橫向連接間距1.5km）時，會出現最大干擾量。

其等效電路圖如圖4所示。

分析圖4發現，半圈扼流阻抗的選值會抑制干擾回路信號量。線路間道砟漏泄電阻決定了鋼軌環路特性阻抗變化，在線路自然條件下，在被串區段調諧單元零阻抗設備內部斷線時，在軌道電路接收端軌面形成壓差，道砟電阻達到規定最低時且零阻抗斷線后分路殘壓（軌出1）如表1所示。

這時，因為自身分路殘壓的下降，應確保接收器軌出1干擾電壓小于90mV。

綜上分析，如圖5所示表示通過道床漏泄與扼流構成的回路產生最大的干擾電流的條件，等效電路圖如圖6所示。

該情況相當于主串區段發送器的半線圈和兩條線路間的特性阻抗構成回路，如果采用現有的BE系列變壓器，選取1700Hz信號全圈阻抗17Ω，半圈4.25Ω，那么1700Hz電流I=0.253A=4.3/（4.25+4.25）。若在上式中加入磁化干擾信號因素，那么會降低扼流阻抗極，如此一來其電流結果必定比該數值大。

為保證扼流的電感量，應保證干擾電力小于機車動作門限的半數值，預計如表2所示指標。

在仿真環境中代入上述數據，可求得電流為：1700Hz條件下為99mA。符合機車信號動作門限的半數值大于干擾電流標準。

基于此，在1700Hz條件下，按照扼流半圈阻抗9Ω設計，為0.843mH，則是I=0.119A=4.3/（9+9），同時必須保證扼流在有電流磁化條件下不小于9Ω。

由此可知，解決線路間干擾問題的一個有效手段是改變橫向連接方式。

3 結論

在多線并行區間的形勢下，通過將BE-G型高阻抗扼流變壓器安裝在進站口，并利用高阻抗扼流變壓器的中點進行橫向連接，可有效抑制回路信號中出現的干擾問題，確保機車信號和地面信號機無異常，保證整個系統安全運行。

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