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交流电力牵引区段对信号设备的影响及防护 袁天玉 ( 铁 四院工程咨询有限公 司，武汉4 3 0 0 6 3 ) 摘要：结合工程设计、咨询实际，介绍铁路电气化对信号设备产生的影响，提出相应的解决措施。 对 电气化铁路的信号设计、施工以及专业配合具有一 定的指导和借鉴作用。 关键词 ：交流 电力牵引区段 ；信号设备 ；影响 ；防护 Ab s t r a c t ： Co mb i n e d wi t h t h e e n g i n e e rin g d e s i g n a n d c o n s u l t a t i o n o f t h e a c t u a l c o n d i t i o n ， t h i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s t h e i n f l u e n c e o f e l e c t ri fi e d r a i l wa y s o n s i gn a l e q u i p me n t a n d p r o p o s e s t h e r e l e v a n t s o l u t i o n ， f o r p r o v i d i n g r e f e r e n c e for t h e e l e c t r i fi e d r a i l wa y s i gn a l s y s t e m d e s i gn ， c o n s t r u c t i o n a n d c o o p e r a t i o n wi t h o t h e r s pe c i a l t i e s Ke ywor d s ：a l t e rn a t i n g c ur r e nt t r a c t i o n s e c t i o n； s i gn a l e q u i r ) m e n t ； i n flu e n c e ； p r o t e c t i o n D oI ：1 0 3 9 6 9 i s s n 1 6 7 3 4 4 4 0 2 0 1 4 0 2 0 1 6 1 概述 电气化铁路 ，是以电能作为牵引动力 的一种现 代化交通运输工具。因其牵引动力是电能，所以称 电力牵引。电气化铁路是由电力机车 ( 或电动车组) 和铁路牵引供电系统两大部分组成的。铁路牵引供 电系统本身并不产生 电能，而是将 国家 电力系统的 电能传送给电力机车 ( 或电动车组) 。 2 交流电气化铁路对信号设备的主要影响 由于我国交流电气化铁路牵引网采用的是单相 工频 2 5 k V制式，是以接触 网一钢轨一大地为回 路的非对称性供 电系统，因此会造成对铁路附近弱 电系统 ( 通信系统、广播系统、无线设施)和输油 ( 气 )管道的有害影响。 有 害影响源的有效参数包括 ： 牵引供 电网的电 压 ； 工作 电流及相关磁场 ； 短路 电流及短路 电流有 效持续时间 ； 工作电流的高次谐波 ； 弓网之间产生 的 电弧 ，牵引供 电网或牵引车辆上开关设备切换 引 起的高频干扰电磁场 ； 干扰源与被干扰设备的几何 位置关系等。 对通信、信号系统的有害影响又分为危险影响 和干扰影响。 危险影响是指当通信、信号线路受到电气化铁 道 的感应及人地 电流的作用 ，产生 的电压和 电流足 以危害通信和信号设备的运行、维护人员的生命安 全，损坏线路、设备和仪器，或铁路信号的误动等 影响。 干扰影响同危险影响类似，是接触网通过感性、 容性耦合在通信、信号线路上产生的影响正常运行 或工作的影响。 为克服电气化铁路对通信、信号造成的危害和 干扰影响，在铁路的通信和信号设计规范中制定专 门有针对性的控制标准和 防护措施 。 3 交流电力牵引区段对信号设备影响及防护 3 1 对轨道电路设备的影响及防护 交流 电化区段钢轨 既作为信号 的传输通道 ，又 作为牵引电流 的回归通道 ，这就要求轨道 电路应具 备抗牵引电流干扰的能力 。当轨道 电路的接收设备 在调整状态时，不因干扰而错误失磁 ； 在分路状态 时 ，不因干扰而使轨道继电器错误保持吸起。因此， 应采用 非工频轨道 电路 。此外 ，还要求轨道 电路分 路灵敏度高具有可靠的绝缘破损防护、能叠加电 码，而且设备简单，维修方便，最好能做到一次调 整。 目前 ，国内大量使用 2 5 HZ 相敏轨道 电路 ，也 可采用高压不对 称脉冲轨道 电路 、站 内电化移频 ， 以及国外多种类型的轨道 电路 。 铁路通信信号工程技术( RS CE ) 2 0 1 4 年4 月，第1 l 卷第2 期 | 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 1 1 侧线股道扼流变压器 中性点连接引起的问题 为在 同一轨道 中既满足轨道 电路正常工作 ，又 保证牵引电流的回归 ，站 内一般采用双轨条轨道 电 路，在绝缘节处加装扼流变压器 ，相邻轨道 电路的 扼流变压器 的中点需相连。如果全部采用双扼流变 压 的轨道 电路 ，在中点连接后 ，则易构成迂回回路 ， 有可能造成在轨道 电路不完整或列车 占用的情况下 失去检查 ，使继 电器错误吸起 。如图 1 所 示，在侧 线 l G处送受 电端都装有 扼流变压器 ( 即双扼流 ) ， 当 BE一处断线时，则构成如 图 1中虚线所示 的信 号 电流经由各 B E的迂 回电路。在 1 G有车或断轨情 况下 ，1 G的轨道继电器有可能经迂 回电路而错误吸 起。故将其一端的扼流变压器的 中点不相连 ，即可 切断迂 回电路。 图1 迂回电路举例 对于特大站，由于股道数量多，仅用两条正线 疏通牵引电流 ，有时牵引电流迂 回很长才能到达正 线。另外 ，当电力机车升 弓或出发列车在股道上启 动时，将引起高压不对称脉冲轨道电路波头波尾电 压差减小 ，轨道继 电器会失磁 ，使 出站信号机的允 许灯光灭灯 ，控制 台上出现红光 带，这将影响运输 效率 。因此 ，对 于特大站 ，应与接触 网专业协商 ， 请其增设回流点。 3 1 2 交叉渡线轨道 电路引起的问题 设有交叉渡线的轨道 电路，若按非电化区段 布置钢轨绝缘 ，则会在上 、下两个 区段 ( A段及 B 段)轨道 电路有一根钢轨相连如 图 2所示 。在 电气 化区段 因设有扼流变压器 ，相邻两段轨道 电路扼流 变压器 的中点相连 ，使上述 A、B段轨道 电路的另 一 根轨条通过一定的迂 回阻抗也相连，如图 2中虚 线所示 ，这就造成轨道 电路工作不稳定。 A 。 B 图2 交叉渡线轨道电路迂回回路示意图 上述 问题的解决方法是将两处相连 ，改为只有 一 处相连。而 电气化区段要求牵引电流的回归是畅 通 的。所 以只有采取在 渡线处加装两处绝缘如 图 3 所示 ，使 A、B两段轨道 电路完全 隔开 加 以解决 。 另举例几种错误的交叉渡线绝缘放置方式如 图 4 、5 所示。 图3 交叉渡线绝缘的正确放置方式 如图 4所示 ，渡 线绝缘放置在该位置导致岔挡 的分割没起作用 ，两个轨道 电路区段 串通。 图4 举例交叉渡线绝缘的错误放置方式一 如 图 5所示 ，交流 电气化牵引区段增加的绝缘 铁路通信信号工程技术( RS C E ) 2 0 1 4 年4 月 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 放置在该位置，导致死区段过长 ， 可能影响正常行车 。 不满足规范要求 ， 3 2 对信号电缆的影响及防护 图5 举例交叉渡线绝缘错误放置方式二 3 1 3 横 向连接设置引起的问题 横向连接是 电力牵引区段 UM7 1或 Z P W- 2 0 0 0 等无绝缘轨道 电路采用的一种连接及接地方 式，在 双线区段中，利用上、下行两空心线圈或空扼流变 压器 的中心线相 连或连接后接地 ，其作用是平衡两 钢 轨间的牵 引 电流 限制钢轨与大地之间 的电压 ； 产生保护性栅格 以抵抗 电压 浪涌 ； 用于疏导牵引 电 流，构成牵引电流返回连接 。 横向连接是为平衡两线间的牵引电流，以及轨 道 电路 防雷和改善干扰状况而设置的 ，但若设置地 点距进站信号机的距离较近，也可能与站内的横向 牵引连接线或与吸上线构成串流电路 ，在 断轨时使 轨道继 电器保持吸起不落下 ，直接导致轨道 电路断 轨不检查。 因此在工 程设 计及 施 工 中要 求 ，客运 专 线均 考虑设置完全横向连接 ，其完全横 向连接之 间的间 距 不应 小 于 1 2 km，也不 宜 大于 1 8 k m ； 普 速 线横 向连接 考虑完 全横 向连接和 简单横 向连 接相 结合的设置方案，两个完全横 向连接的距离不小 于 1 5 0 0 m，当完全横 向连接之间的间距大于 2 k m 时 ，两者之间设置一处简单横 向连接 ，简单横 向连 接之间的距离不低于 1 0 0 0 m。 交流 电力牵引的接触 网对敷设于钢轨旁的信号 电缆是个影响源。接触网 电压产生的电场影响，由 于 电场力线终止于导体的表面和地表面 ，导体 内部 和大地 内层无此电场存在 ，所 以，有金属护套 的电 缆或埋于地 下的非金属护套 的电缆都不受 电场 的影 响。应考虑 的是接触网 电流产生的磁场影响 ，由于 它在信号导线上会产生感应纵电动势，设计时要对 其进行 计算 ，以确定信号 电缆受磁场 影响的大小 ， 如电缆芯线上感应的纵电动势超过危险电压的容许 值 ( 设计规范中规定为 6 0 V)时，应采用屏蔽电缆 及其他 防护措施 ，即必须采用铝护套 电缆 ，其金属 护套应接地 。当为多根 电缆时 ，其护套间应设屏蔽 连接。信号干线屏蔽 电缆的始、终端应设专用地线 防护 ，不得接在扼流变压器 中心端子上 。 3 3 对相应范围内轨旁设备的影响及防护 在 5 i i 1 范 围内的金属结构物 ，如继 电器箱 、局 控按钮盘、发车表示器 、按钮柱、高站台的矮型信 号机等均须接地 ，以消除感应 电压 。并在接触 网断 线或绝缘子损坏时，形成短路，使牵引变电所及分 区亭中的继 电保护装置开关断开 ，接触网立即停 电。 4 结束语 上述 交流 电力牵引区段对信号设备的影响及防 护措施 ，是在大量的铁路工程设计与施工实际中摸 索出来的，对电气化铁路的信号工程设计、施工以 及专业配合具有一定的指导和借鉴作用。 参考文献 王秉文 6 5 0 2电气集中工程设计 M】 北京 ：中国铁道 出 版 社 ，2 0 0 2 2 】 安海君 2 5 H z 相敏轨道 电路 【 M 5版 北京 ：中国铁道 出版 社 ，2 0 0 4 5 】 T B 1 0 0 0 7 2 0 0 6铁路信号设计规范 S 】 ( 收稿 日 期 ：2 0 1 5 - O 6 - 0 5 ) No 2 袁天玉 ：交流电力牵引区段对信号设备 的影 响及 防护 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m