解決由信號干擾導致軌道電路接收電壓波動的一般方法

汪 舉

(中國鐵路哈爾濱局集團有限公司哈爾濱電務段，哈爾濱 150000)

1 概述

軌道電路接收電壓是軌道電路系統工作狀態的重要判斷指標，對其穩定性的盯控是電務維修部門的主要工作之一。

軌道電路接收電壓波動主要的原因可能有：信號傳輸通道異變（如傳輸通道屏蔽不良，傳輸通道阻抗變化等）、信號干擾（如同頻移頻信號干擾，外部干擾信號入侵）等。本文利用哈齊客專中繼1站370BG電壓波動案例進行驗證，查找解決由信號干擾導致的接收電壓波動問題的一般方法。

2 問題解決方法

解決由信號干擾導致軌道電路接收電壓波動一般采用“三步走”的方式：羅列干擾源，規劃各干擾源的干擾途徑，利用特征分析和排除法定位準確干擾源及干擾途徑。

對于信號干擾導致軌道電路接收電壓波動的干擾源主要分為兩種,同頻移頻信號和外部入侵信號。干擾途徑主要是傳導和空間耦合。

3 現場案例分析

3.1 哈齊客專中繼1站370BG電壓波動案例概述

哈齊客專中繼1站370BG采用通信編碼的ZPW-2000A軌道電路，區段長度1 000 m，載頻為2000-2，區段送端調諧區處于無砟路基，受端調諧區處于無砟橋梁。自9月13日起，該區段在發送端電壓不變的情況下，接收端主軌、小軌電壓開始間歇性的上升。以9月18日主軌出電壓為例，電壓曲線如圖1所示。

圖1 主軌出電壓曲線波動示意圖Fig.1 The curve fluctuation schematic diagram of outgoing voltage from main track

電務段組織對該區段的軌道電路室外設備、電纜、地線進行測試，各項電氣指標滿足《信號維護規則》要求。更換接收器、衰耗器、模擬網絡盤、室內屏蔽線、接收端調諧匹配單元和空心線圈，室外使用備用電纜芯線替換原芯線，同時斷開集中監測電纜絕緣測試線等措施，故障現象仍存在。排除了信號設備問題導致電壓上升。

3.2 方法應用

根據干擾源及干擾途徑分析，由信號干擾導致軌道電路電壓波動的情況主要分為4種情況：室內同頻信號干擾，室內其他信號入侵，室外同頻信號干擾，室外其他信號入侵。因為機械室內設備均通過鐵路的CRCC電磁兼容測試，因此存在室內其他信號入侵的可能性較小。

3.2.1 室內同頻信號干擾排除

調閱2018年9月18日監測數據，列車占用370BG時發生電壓突升，分析曲線有如下特征。

列車輪對跨壓接收端時，干擾信號仍存在，說明干擾信號不是從軌面侵入。

列車分路時殘壓大于260 mV，但軌道狀態仍判斷為占用，說明干擾信號并未完全具有移頻信號特征。

3.2.2 室外同頻信號干擾排除

使用ME2000P波形記錄儀在中繼1站室內采集軌入、軌出以及接收端模擬網絡盤電纜側電壓，當干擾信號出現時，軌入、軌出以及電纜側波形均出現波動，如圖2所示。

圖2 干擾信號波形記錄儀采集曲線圖Fig.2 The interference signal voltage curve

查看干擾信號的波形圖如圖3所示。

圖3 干擾信號波形記錄儀采集波形圖Fig.3 The acquisition curve graph of the waveform recorder of interference signal

根據圖3頻率，干擾波形為頻率間隔100 Hz的脈沖信號。

在頻域中查看干擾信號的頻譜曲線可知：為1 500～5 000 Hz頻域較寬的干擾信號。

干擾信號幅值，電纜側＞軌入＞軌出，說明室內測試到從室外串入1 500～5 000 Hz頻域較寬的干擾信號，該信號導致電壓波動。

根據干擾信號較雜亂，在頻域中可能與移頻信號的頻譜特征一致。

使用ME2000P采集370BG接收端鋼軌引接線電流。采集到鋼軌引接線上的干擾信號趨勢與室內監測設備顯示一致。且鋼軌引接線的干擾信號頻譜曲線與室內采集到的類似，在電壓突升時刻，波形中疊加了頻率間隔為100 Hz的脈沖干擾信號。

進一步測試懸空的370BG備用電纜芯線電壓，在18∶06分電壓波動時刻，測試到如圖4所示100 Hz為半周期的脈沖波形。

圖4 備用電纜干擾信號采集波形圖Fig.4 Acquisition waveform of standby cable interference signal

同時測試370AG接收端、370BG發送端電纜側電壓，未測試到干擾信號。

由于芯線懸空，在370BG接收端備用電纜上測試到未經過變壓器設備的干擾信號波形與室內測試的干擾信號脈沖波形周期一致，具有全周期50Hz特征。排除是室外同頻信號通過信號傳輸通道進入機械室內。

3.2.3 室外其他信號干擾

通過排除前兩種方式，基本確定是由室外其他信號干擾導致。

通過調查發現，與370BG相鄰的370AG、390AG區段以及上行區段351AG的送受端均未出現電壓上升的現象。說明干擾信號僅侵入370BG接收端。

由于370BG是中繼1站邊界軌道區段，在該區段長度范圍內僅存在1根8（B）芯內屏蔽數字信號電纜，使用2芯370BG接收端電纜，其余為備用和電話芯線，因此初步判斷370BG的干擾信號侵入途徑為接收端電纜。

測試電纜外皮在接地和非接地情況下時電纜內的電流。

測試點位于370AG的接收側，測試示意如圖5所示。

圖5 電纜測試示意圖Fig.5 Schematic diagram of cable test

室外電纜電流、地線電流測試和室內同時刻對照情況如表1所示。

表1 室內外測試數據對照表Tab. 1 Comparison table of indoor and outdoor test data

通過對比3個時間點室內監測電壓波動和室外電纜電流的曲線圖，時間完全一致。

對比測試點電纜外皮正常和干擾時刻的波形、頻譜，發現電纜外皮測試到的干擾信號波形和頻譜曲線與室內測試到干擾信號基本相似。

通過以上分析，可以得到干擾途徑是通過空間耦合作用，導致外界信號耦合入傳輸通道。

對370BG周邊空間的通信、電力設施進行干擾源查找。

a.排除線路旁通信線電纜干擾

線路旁剛進行了地方通信線纜施工，通過對懸空通信光電纜、地面電纜溝內線纜進行測試，未發現干擾源存在。

b.排除濱州電化自閉供電線干擾

對濱州電化項目電力“里-對”自閉供電線纜斷電試驗，并測試，室內370BG電壓上升仍然存在，排除其干擾源的可能性。

c.排除與信號電纜相鄰的電力貫通纜干擾

對電力電纜電流測試采集：

在9∶45時刻370BG室內接收端電壓上升時，電力電纜采集到了幅值較低的干擾，從理論分析不具備干擾源特征鐵路附近地方通信基站干擾源測試。

在鐵路附近的一個近期剛開通的地方用通信基站的射頻電纜進行測試，其波形如圖6所示。

圖6 基站天線采集異常波形圖Fig.6 Abnormal acquisition waveform of the base station antenna

測試到的波形與室內測試的干擾信號波形相似。經專業咨詢，該信號波形與基站正常工作發射出的信號波形特征不符。

相關單位對通信基站進行斷電重啟檢修，重新上電后，再次對通信基站的射頻電纜370BG、370AG的電纜外皮再進行測試，未測試到干擾信號。

370BG接收主軌出電壓也恢復正常。

3.3 案例結論

哈齊客專中繼1站370BG由于外界干擾信號空間耦合至接收端電纜中，導致該軌道電路區段電壓突升波動。

4 總結

通過哈齊客專中繼1站370BG接收電壓波動案例的應用，證明解決由信號干擾導致軌道電路接收電壓波動的一般方法是有效的。