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18维修技术交流降低站内无轨道电路区段不平衡牵引电流干扰问题探讨龚书锦，陈志忠（中国铁路南昌局集团有限公司福州电务段，福州 350011）摘要：在动车组的走行径路上，存在部分未设置轨道电路的区段，如动车所进站口附近的踏面检测设备处、客整所内存车线等。由于未设置轨道电路，无法监测钢轨线路的连接状态以及钢轨对地电阻。在不利条件下不平衡牵引电流中的高次谐波信号干扰动车组车载设备，甚至造成停车问题。本文通过现场测试和数据分析，确定两种案例造成动车组停车的原因，并提出采用优化牵引回流、降低谐波干扰的解决方案。关键词：无轨道电路；不平衡；谐波干扰；优化回流中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)Z1-0018-05Discussion on Reducing Interference of Unbalanced Traction Current in Sections without Track Circuits within StationsAbstract:On the traveling route of the EMU,there are some sections without track circuits,such as the location of tread detection equipment near the entrance of an EMU station and the train lines used for storing trains in the passenger car servicing depot.Due to the absence of track circuits,it is not possible to monitor the connection status of rail lines and rail resistance to ground.Under unfavorable conditions,the high harmonic signal in unbalanced traction current disturbs the train-borne equipment of EMU and even causes the train to stop.Through fi eld test and data analysis,this paper determines the reasons behind two cases of EMU stopping,and puts forward a solution to optimize the traction backfl ow and reduce harmonic interference.Keywords:section without track circuit;unbalanced;harmonic interference;optimized backfl owDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.Z1.005轨道电路作为铁路信号的基础设备之一，发挥着列车占用检查、向车载设备提供行车许可信息作用的同时，可以间接反映出牵引电流在钢轨线路的回流状态。不平衡牵引电流是由于两根钢轨及附属物（扼流变压器的牵引线圈、钢轨连接线等）的阻抗不平衡、钢轨对地电阻不一致等所造成的，干扰车载设备正常运行，严重时甚至会烧损铁路信号设备，严重影响铁路运输安全和效率。设置轨道电路时，通过通道传输至室内设备的特性以及电压监测系统，可以直观表征出不平衡牵引电流的干扰；但未设置轨道电路的区段，如线路上安装其他检测设备导致无法设置轨道电路的、部分停车线等，就无法监测分析不平衡牵引电流的干扰。1典型案例案例 ：轮缘踏面检测设备安装造成的干扰铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月（2023）京新出刊增准字第（295）号19维修技术交流 年 月 日，某次动车组运行至厦门北走行线厦门北动车所#道岔处（-DG）ATP 触发制动异常停车。故障原因为部分动车组运行至距离 I-XIVAG 轨道区段 m 处开始接收信号，在踏面检测设备上车载设备收到地面短暂的干扰信号，频率为 Hz、无有效低频信息，异常信号不符合解码条件，触发最大常用制动。厦门北动车所全站设计为不对称高压脉冲轨道电路，其中在-DG 靠近区间侧 m 处安装有轮缘踏面检测设备，如图 所示。图轮缘踏面检测设备示意未设置轨道电路案例 ：停车线信号干扰造成停车 年 月 日，某次动车组在京九线赣州客车整备所存车线 开出后因 ATP 触发制动异常停车。经分析故障原因为赣州客车整备所存车线 出现不稳定的 Hz 地面载频，车载设备收不到稳定的低频信息，STM 单元持续向 VC 主机报低频无效并超过 s 未恢复正常接码，双系 VC 主机报“STM 信息不合理”，导致 VC 主机双系宕机，触发制动造成停车。2原因分析电力机车主变压器在整流换相过程中产生大量稳态 Hz 及其谐波电流分量。铁道行业标准TB/T 中规定的牵引电流谐波比例数据，其中 Hz 及以下（包含目前车载设备所有接收频率范围）占比如表 所示。当两根钢轨阻抗保持一致，对地电阻基本相等，牵引电流在钢轨中传输处于平衡状态时，按照普速铁路信号维护规则（铁总运 号）“13.3.2 轨道电路应能防护牵引电流的基波、谐波干扰，应采用非工频、双轨条轨道电路，并应能适表1牵引电流各次谐波比例数据牵引电流谐波次数谐波频率/Hz占百分比/%牵引电流谐波次数谐波频率/Hz占百分比/%牵引电流谐波次数谐波频率/Hz占百分比/%15097.3199500.72371 8500.17521000.45201 0000.24381 9000.050315019.88211 0500.63391 9500.1342000.53221 1000.13402 0000.0452509.74231 1500.56412 0500.09663000.41241 2000.1422 1000.04373505.11251 2500.46432 1500.07684000.36261 3000.086442 2000.04794502.76271 3500.385452 2500.068105000.34281 4000.08462 3000.050115501.64291 4500.346472 3500.078126000.34301 5000.09482 4000.054136500.99311 5500.34492 4500.087147000.32321 6000.094502 5000.058157500.74331 6500.308512 5500.076168000.32341 7000.09522 6000.070178500.70351 7500.249532 6500.093189000.27361 8000.075542 7000.065龚书锦，陈志忠：降低站内无轨道电路区段不平衡牵引电流干扰问题探讨20维修技术交流应最大牵引电流和牵引电流纵向不平衡系数不大于的条件。”标准；要求不平衡系数不超过%，此时牵引电流基波及其高次谐波在钢轨中传输属于共模信号，顺着钢轨同方向传输，车载设备接收线圈接收到的干扰信号方向相反、在线圈上相互抵消，不会影响车载设备的正常运行。当不平衡牵引电流过大，高次谐波含量幅值超过车载设备解码门限时，会造成车载设备错误解码，但无法解析出有效低频而触发制动。2.1案例1原因分析调看厦门北动车所当时停车的车载 CF 卡数据，如图 所示，发现在停车时收到了连续载频不稳定的高次谐波干扰信号，无低频信息。图停车车载CF卡数据轮缘踏面检测设备直接安装在钢轨上，在钢轨纵向两侧均加装了机械绝缘节，与轨道电路保持绝缘隔离，轨道电路采用双股跳线连通，电路连接如图 所示。图厦门北动车所踏面检测设备电路连接绝缘节踏面检测设备绝缘节环线环线-DG利用天窗点内机车升弓条件，测试安装轮缘踏面检测设备处钢轨的对地电阻不平衡系数。采用绝缘在线测试仪测试各部绝缘性能良好，短路如图 中左侧两个绝缘节，测试流经短路线上的 Hz 工频电流不平衡系数达到%，即当动车组压入轮缘踏面检测设备上时，存在较大的不平衡信号干扰，造成车载设备收到干扰信号而触发制动。2.2案例2原因分析赣州客整所存车线 与 DG 之间的连线如图 所示。图赣州客整所存车线连接示意封闭线存车线轨道电路扼流变压器绝缘节中连线DG存车线在绝缘节附近采用封闭线短接，单根钢轨再与 DG 扼流变压器的中心点连接。动车组升弓时，在 DG 与存车线 之间的中连线上测试移频分量，其中 Hz 信号.A、Hz 信号.A、Hz信号.A、Hz信号.A。移频表选用工频档位测试，在封闭线上测试 Hz 电流为.A，再测试扼流变中连线上的 Hz 电流、读数为.A。按照现场电路连接，封闭线上的工频牵引电流应为扼流变中连线上的一半。按照标准规定的不平衡系数计算方法如公式所示。铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月21维修技术交流通过计算得出存车线 的牵引不平衡系数达到.%，过大的不平衡造成车载设备错误解码，动车组触发制动停车。3整治方案及效果针对干扰的防护，一般采用“疏通”或“截断”干扰源两种方案。在上述两种案例中，无法保证两根钢轨对地电阻的一致性，因此无法采用“截断”干扰源的手段进行防护，只能尽可能疏通牵引电流回路，尽可能实现双轨回流，降低干扰幅值。3.1案例1整治方案在厦门北动车所轮缘踏面检测设备处采用双根短路线连通两根钢轨并接地，同时在临近的-DG 靠近踏面检测设备绝缘处增设空扼流变压器，沟通踏面检测设备处的牵引回流通路。电路连接如图 所示。图设备连接电路空扼流踏面检测禁停标3.2案例2整治方案赣州客整所同样采用增加封闭线的办法，在停车线 未设置轨道电路的区域，每隔 m 增加一对钢轨封闭线，提高钢轨的回流能力。同时在尽头处增加一台空扼流变压器，并在空扼流变压器中心点接地处理，保证双向回流，降低不平衡牵引电流对车载设备的干扰。电路连接如图 所示。图设备连接电路封闭线地线间隔 m间隔 m轨道电路扼流变压器空扼流变压器绝缘节中连线DG3.3整治效果验证厦门北动车所轮缘踏面检测设备处整治前，动车组收到 Hz 干扰载频幅值为 mV，车载数据如图 所示。设备整治后，动车组经过时干扰信号已消失，车载设备再未收到过类似干扰信号。车载数据如图 所示。赣州西客整所停车线 整治后，同样车载设备运行良好，再未发生过干扰造成动车组停车的问题。图干扰时车载数据显示龚书锦，陈志忠：降低站内无轨道电路区段不平衡牵引电流干扰问题探讨22维修技术交流图整改后车载数据显示4结束语不平衡牵引电流是铁路信号设备的主要干扰源之一。设置轨道电流区段增加了多种抑制及疏通措施，如扼流变压器中增加了适配器，降低了牵引回路中的不平衡性。对于未设置轨道电路区域的干扰，整体采用疏通牵引电流的方案进行解决，保证铁路信号设备安全稳定运行。如何降低其对车载设备的干扰，借鉴本文所提到的两种典型案例，现场维护方面需要重点检查未设置轨道电路区段的钢轨导电连接情况、钢轨对地情况，尽量保证其特性良好。设计方面应尽可能考虑减少“未设置轨道电路区段”的存在，将动车走行径路设置成轨道电路区段，抑制不平衡干扰的同时可以通过电路检测牵引电流的不平衡系数。参考文献1 乔志超，魏子钧，杨轶轩.牵引电流谐波对轨道电路接收电压影响分析 J.中国铁路，2023（1）：103-109.2 张丽艳，梁世文，李鑫，等.新型电缆贯通供电系统载流机制 J.西南交通大学学报，2021，56（3）：650-658.3 雷阳成.强化牵引供电设备系统能力的思考J.铁道运营技术，2022，28（1）：25-27.4 杨世武，陈炳均，陈海康.轨道电路对分相区暂态牵引电流干扰的抑制方法 J.西南交通大学学报，2019，54（6）：1332-1341.5 黄石柱，李建华，赵娟，等.电气化铁路牵引变电所概率谐波电流的仿真计算 J.电力系统自动化，2002，26（5）：26-31.6 魏子钧.铁路信号设备不平衡牵引电流抗扰度测试平台研究 D.北京：北京交通大学，2022.7 田建兆.铁路信号设备抗电气化不平衡牵引电流干扰测试与处理平台研究 D.北京：北京交通大学，2016.8 李新坡.不平衡牵引电流对轨道电路干扰的研究 D.北京：北京交通大学，2011.（收稿日期：2023-05-22）（修回日期：2023-09-21）铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月