軌道電路并行線路間的干擾分析

薛文麗

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，北京 100073）

同方向載頻并行線路間存在的干擾途徑，主要包括3類：軌道電路正常條件下通過電磁場(chǎng)形成的耦合干擾；軌道電路故障條件下通過橫向連接線、回流線、地線等連接通道形成的傳導(dǎo)干擾；軌道電路故障傳導(dǎo)電流衍生的二次耦合干擾。下面將對(duì)這3類干擾的成因及主要相關(guān)因素進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

（1）正常條件下的耦合干擾

正常條件下，鋼軌線路間就能通過相互間的互感形成串音干擾，在被串區(qū)段產(chǎn)生干擾電壓和干擾電流。

（2）故障條件下的傳導(dǎo)干擾

軌道電路出現(xiàn)斷軌、扼流引接線斷線等故障時(shí)，信號(hào)會(huì)通過連接到線路的橫向連接、貫通地線或回流線等電氣通道進(jìn)入鄰線區(qū)段，形成干擾。

（3）傳導(dǎo)電流衍生的二次耦合干擾

在形成傳導(dǎo)電流后，主串線路電流將形成對(duì)被串區(qū)段的二次耦合干擾，屬單線對(duì)雙線的干擾。

1 線路間耦合干擾的成因與主要相關(guān)因素

軌道電路是利用鋼軌構(gòu)成回路，向兩根鋼軌條上發(fā)送電壓并形成回路電流，鋼軌條間將產(chǎn)生電力線，并在線路周圍形成磁力線，這些磁力線會(huì)延伸到周圍的空間，對(duì)周圍的線路產(chǎn)生干擾，通過容性耦合和感性耦合。在并行鋼軌線路間的干擾主要是感性耦合形成。（互容和互感與串?dāng)_有關(guān)，若電流回路不是很寬的均勻平面，感性耦合電流將遠(yuǎn)大于容性耦合電流，此時(shí)的干擾主要由感性耦合決定。）

1.1 原理分析

主串回路的信號(hào)電流通過線路間互感在被串回路中形成干擾信號(hào)，原理如圖1所示。

對(duì)于兩個(gè)信號(hào)回路間的耦合，當(dāng)交變電流通過線圈1時(shí)，互感磁通Φ21的變化便在線圈2中感應(yīng)出互感電壓U12。它們之間的關(guān)系：=，可以得出|jωM|是主串電流dI與干擾電壓dU的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.2 耦合干擾量值的相關(guān)因素

耦合干擾量與以下幾個(gè)因素相關(guān)。

(1）主串的電流分布和大?。号c主串分路位置、電容布置、道砟電阻相關(guān)。

(2）傳遞的電壓：與互感M相關(guān)，取決于線間距離，與線路并行長(zhǎng)度相關(guān)。

(3）形成的干擾：與被串分路位置、電容布置、道砟電阻相關(guān)。

1.3 耦合干擾分析需要的基礎(chǔ)參數(shù)

被串回路形成的電壓依賴于主串回路電流值，線路間互感值為M，該參數(shù)是完成對(duì)耦合干擾量分析的基礎(chǔ)參數(shù)，通過實(shí)測(cè)能夠得到特定線間距離條件下的M值，但在分析中，線間距離需要按不同長(zhǎng)度考慮，因此還需要建立M與線路距離間的函數(shù)關(guān)系，對(duì)于平行傳輸?shù)木€路，根據(jù)理論公式M12=(k×200×)×10-6H/km(式中 R13～ R24為兩回路各軌條間的距離)，以及實(shí)際測(cè)量的某一特定長(zhǎng)度條件下的|jωM|與線間距離L，可以計(jì)算得到k，其他線路間距的M值可以通過上述公式求得。

2 傳導(dǎo)干擾成因與主要相關(guān)因素

2.1 原理分析

傳導(dǎo)通過線路間的橫向連接線構(gòu)成，存在線路不平衡時(shí)會(huì)出現(xiàn)干擾，內(nèi)容如下。

(1）主串被串均為平衡時(shí)不存在干擾

傳導(dǎo)干擾信號(hào)回路通過兩個(gè)相鄰的橫向連接構(gòu)成，在線路不平衡條件時(shí)存在，主串回路不平衡時(shí)會(huì)形成干擾電流，被串回路存在不平衡時(shí)，該干擾電流能夠在被串區(qū)段形成干擾效應(yīng)。主串回路平衡時(shí)，主串回路的兩個(gè)對(duì)外連接點(diǎn)間是等電位點(diǎn)，不會(huì)在被串回路中形成干擾電流。

(2）主串不平衡，被串平衡時(shí)有干擾電流，但不形成干擾效果

主串回路存在不平衡，被串回路平衡條件下，雖然能夠形成干擾電流，但是由于信號(hào)在被串回路中平行對(duì)稱傳輸，不會(huì)在被串回路中形成干擾電壓，也不能在被串回路中形成影響車載設(shè)備的電流信號(hào)。

(3）主串不平衡，被串不平衡時(shí)有干擾電流，形成干擾效果

主串與被串同時(shí)存在不平衡時(shí)，會(huì)在傳導(dǎo)通道中形成干擾電流，并且在被串區(qū)段形成干擾效果，如圖2所示。

2.2 影響傳導(dǎo)干擾量值的因素分析

在主被串線路均存在不平衡故障時(shí)，主串信號(hào)經(jīng)過扼流半圈進(jìn)入被擾區(qū)段，在通過被擾線路全程鋼軌經(jīng)另一端扼流回到主串線路，干擾量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、道碴電阻情況、主串發(fā)送電平級(jí)、其他外部連接情況有關(guān)。

對(duì)于影響傳導(dǎo)干擾回路中電流的因素可以細(xì)化為兩方面。

（1）橫向連接的間隔距離。

（2）橫向連接在主串回路的連接與發(fā)送端的相對(duì)位置。

主要包括如下幾種情況：

1）內(nèi)環(huán)和外環(huán)；

2）橫向連接距發(fā)送端的距離；

3）主串回路的不同分路位置；

4）主串回路中不對(duì)稱故障條件。

主串回路不對(duì)稱條件包括扼流引接線斷線和鋼軌斷軌，由于主串的紅光帶并不能完成對(duì)被串的防護(hù)，因此在考慮干擾時(shí)，主串的故障作為可積累故障。

2.3 其他外部連接對(duì)干擾的影響

對(duì)于兩個(gè)同方向載頻線路，是相互產(chǎn)生干擾的對(duì)象，通過傳導(dǎo)途徑進(jìn)入被擾區(qū)段的電流在沒有其他外部并行線路或外部連接時(shí)最大；其他并行線路、地線和回流線等外部連接存在時(shí)，會(huì)對(duì)干擾電流總量進(jìn)行分流，從而減少進(jìn)入被擾區(qū)段的電流量。

3 故障條件下的耦合干擾

在線路故障形成傳導(dǎo)干擾時(shí)，構(gòu)成了流經(jīng)主串回路和被串的環(huán)路電流，干擾的耦合原理如圖3所示。

出現(xiàn)傳導(dǎo)回路電流后，會(huì)產(chǎn)生由傳導(dǎo)電流衍生出的耦合干擾，耦合的性質(zhì)為單線對(duì)雙線的耦合，單線對(duì)雙線的互感值要大于雙線對(duì)雙線的互感值，但是由于此時(shí)傳導(dǎo)電流較小，故該干擾量不大。

[1] 張冠瑩．信號(hào)傳輸原理[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1995．

[2] [蘇] 阿·米·布列也夫，尤·阿·克拉夫錯(cuò)夫，阿·伏·希師良柯夫．孫銘甫，譯．軌道電路分析與綜合[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1981.

[3] [日]板倉容治．交通部電務(wù)工程總隊(duì)信號(hào)編譯組，譯．信號(hào)軌道電路（下）[M]．北京：人民交通出版社，1975．