多線并行區(qū)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(qū)間，線路間通過耦合途徑或故障條件下通過設(shè)于進(jìn)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(dǎo)干擾及軌道電路故障傳導(dǎo)電流衍生的二次耦合干擾。為解決此問題，必須對(duì)橫向連接采用防護(hù)干擾措施及采用特定設(shè)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(guān)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(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）28-0189-03

0 引言

目前，在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大形勢(shì)下，我國鐵路技術(shù)及鐵路事業(yè)也得到了飛速發(fā)展，現(xiàn)代化程度越來越高，使用的技術(shù)也愈加先進(jìn)。但近年來，全國鐵路客運(yùn)專線開始大面積打通，增加了越來越多的多線并行的區(qū)間。在這種形勢(shì)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(shè)備、地面設(shè)備均無法區(qū)分的與自身載頻完全相同的干擾信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)地面和車載設(shè)備的安全防護(hù)，解決軌道電路間的干擾問題，必須采取必要措施及特定設(shè)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(duì)軌道鋼軌阻抗、電路的干擾是指牽引回流通過鋼軌時(shí)由于扼流變壓器線圈不對(duì)稱、大地漏阻、接續(xù)線阻抗等，導(dǎo)致牽引回流在兩條鋼軌上存在不平衡電流，進(jìn)而形成電位差，并產(chǎn)生干擾電壓，從而影響到軌道電路設(shè)備的正常使用。

軌道電路的鄰線干擾是指在復(fù)線運(yùn)行區(qū)段由于相鄰線路間存在電感耦合道砟電阻的漏泄傳導(dǎo)耦合，將鄰線的傳輸信號(hào)輸入本區(qū)段軌道電路，信號(hào)設(shè)備都有其門限值，一旦該限值被超過，干擾信號(hào)就會(huì)影響到信號(hào)設(shè)備，使其做出一定動(dòng)作，可能造成信號(hào)升級(jí)，導(dǎo)致行車正常運(yùn)行受到影響。同方向運(yùn)行軌道電路同載頻會(huì)對(duì)有多線并行的區(qū)間軌道電路造成干擾。

1.2 并行區(qū)段間的同頻干擾

ZPW-2000A無絕緣軌道電路既可以檢查區(qū)段是否空閑，也可以向機(jī)車傳輸前方區(qū)間的占用和空閑信息，確保列車正常勻速行駛，其可靠運(yùn)行直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。多數(shù)情況下，可通過載頻頻率識(shí)別復(fù)線中的鄰線干擾信號(hào)，依靠設(shè)備的可靠性實(shí)現(xiàn)屏蔽干擾，然而在四線并行的情況下，上述目的無法達(dá)到，因?yàn)檫@時(shí)會(huì)形成ZPW-2000A無絕緣軌道電路同方向相同載頻頻率的狀況，導(dǎo)致系統(tǒng)無法區(qū)分本區(qū)段信號(hào)和干擾信號(hào)。

在多線并行區(qū)間，可通過線路間的橫向連接，實(shí)現(xiàn)線路和線路間的等電位及鋼軌對(duì)地電位。以四線并行區(qū)間為例，每?jī)蓷l相鄰的線路間（1線與2線，2線與3線，3線與4線）必須設(shè)置等電位線，并且每條線路必須設(shè)置接地點(diǎn)，如圖1所示。

區(qū)段間的干擾信號(hào)為本方向載頻或與本區(qū)段完全相同載頻。通過分析有關(guān)干擾成因的設(shè)置方式及干擾程度等情況，發(fā)現(xiàn)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(dǎo)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(xiàn)故障，經(jīng)過地線、回流線、橫向連接線等連接通道會(huì)形成傳導(dǎo)干擾。

軌道電路面臨扼流引接線斷線、斷軌等故障時(shí)，信號(hào)會(huì)經(jīng)過各電氣通道進(jìn)入鄰線區(qū)段，進(jìn)而形成干擾。

1.2.3 由于軌道電路故障，使得傳導(dǎo)電流衍生二次耦合干擾。

傳導(dǎo)電流形成后，由主串線路上的電流形成的對(duì)被串區(qū)段的單線會(huì)干擾雙線。

要達(dá)到使軌道電路正常使用的目的，必須對(duì)通過以上3種途徑形成的干擾進(jìn)行防護(hù)。

2 解決方案

通過前面的分析可知，在四線并行區(qū)間，會(huì)出現(xiàn)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(tǒng)無法判別干擾信號(hào)與本區(qū)段信號(hào)。若車載設(shè)備接收到的干擾信號(hào)符合同頻且運(yùn)行方向一致條件，極可能導(dǎo)致信號(hào)升級(jí)，進(jìn)而造成列車超速運(yùn)行的狀況。若地面設(shè)備的干擾信號(hào)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(qū)間顯示“空閑”的錯(cuò)誤提示，導(dǎo)致系統(tǒng)判斷失誤，導(dǎo)致無法估量的損失。因此，必須針對(duì)影響并行線路間同頻干擾的因素及同頻干擾的特點(diǎn)，提出解決辦法。

干擾信號(hào)是經(jīng)過扼流半圈阻抗進(jìn)入相鄰區(qū)段，在通過相鄰區(qū)段全程鋼軌經(jīng)另一端扼流回到本線路，干擾強(qiáng)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(fā)送電平有關(guān)。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(shí)，會(huì)出現(xiàn)最大干擾量。

其等效電路圖如圖4所示。

分析圖4發(fā)現(xiàn)，半圈扼流阻抗的選值會(huì)抑制干擾回路信號(hào)量。線路間道砟漏泄電阻決定了鋼軌環(huán)路特性阻抗變化，在線路自然條件下，在被串區(qū)段調(diào)諧單元零阻抗設(shè)備內(nèi)部斷線時(shí)，在軌道電路接收端軌面形成壓差，道砟電阻達(dá)到規(guī)定最低時(shí)且零阻抗斷線后分路殘壓（軌出1）如表1所示。

這時(shí)，因?yàn)樽陨矸致窔垑旱南陆?，?yīng)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(gòu)成的回路產(chǎn)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(dāng)于主串區(qū)段發(fā)送器的半線圈和兩條線路間的特性阻抗構(gòu)成回路，如果采用現(xiàn)有的BE系列變壓器，選取1700Hz信號(hào)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(hào)因素，那么會(huì)降低扼流阻抗極，如此一來其電流結(jié)果必定比該數(shù)值大。

為保證扼流的電感量，應(yīng)保證干擾電力小于機(jī)車動(dòng)作門限的半數(shù)值，預(yù)計(jì)如表2所示指標(biāo)。

在仿真環(huán)境中代入上述數(shù)據(jù)，可求得電流為：1700Hz條件下為99mA。符合機(jī)車信號(hào)動(dòng)作門限的半數(shù)值大于干擾電流標(biāo)準(zhǔn)。

基于此，在1700Hz條件下，按照扼流半圈阻抗9Ω設(shè)計(jì)，為0.843mH，則是I=0.119A=4.3/（9+9），同時(shí)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(gè)有效手段是改變橫向連接方式。

3 結(jié)論

在多線并行區(qū)間的形勢(shì)下，通過將BE-G型高阻抗扼流變壓器安裝在進(jìn)站口，并利用高阻抗扼流變壓器的中點(diǎn)進(jìn)行橫向連接，可有效抑制回路信號(hào)中出現(xiàn)的干擾問題，確保機(jī)車信號(hào)和地面信號(hào)機(jī)無異常，保證整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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