对轨道电路工作频率干扰的探究

轨道电路频率干扰问题在实际生产中时有发生，经分析发现，干扰基本可分为邻线干扰和邻段干扰两大类。

邻线干扰是相邻线路间通过电感耦合、电容耦合及道碴电阻漏泄传导形成的干扰；邻段干扰是同线路两相邻区段间信号越过电气绝缘节后形成的干扰。

邻线干扰

1.邻线干扰形成的原因

干扰通过相邻线路回路间的电感耦合、轨条间的电容耦合以及轨条间道碴电阻形成的电流传导三种方式综合形成。其中以电感耦合为主。

NO

1

电感耦合

由钢轨线路回路间的电磁互感耦合导致，分析中等效为被扰线路串联接入的电压源。原理如下图所示：

M为钢轨间的互感系数，I1、I2为主串线路电流，U1、U2为被串线路的感应电压。

N0

2

  电容耦合及道碴电阻传导

由两线钢轨电容构成的耦合及道碴电阻漏泄构成的传导电流，分析中等效为并联在被扰线路上的电压源。原理如下图所示：

C为轨条间的电容，R为道床漏泄电阻。U3为主串线路钢轨间电压，U4为被串线路的干扰电压。

钢轨等效电路在原简单L型节电路基础上加入了通过电感耦合引入的串入钢轨的感应电压U1+U2，在线路上并联接入电压U4，等效电路详见下图：

2.干扰分类及现状

NO

1

区间邻线干扰

区间上下行之间长距离平行传输，干扰电压长距离累计，在列车压入后形成短路电流，构成干扰信号。通过列车走行确认，干扰信号断续超过机车信号动作门限值。由于区间轨道电路上下行载频分开设置，靠上下行载频开关锁定，不会产生故障升级，被认为干扰在正常值范围内是允许的。

NO

2

车站股道邻线干扰

对于车站电码化区段，同样会在钢轨之间形成压差，并在列车压入后形成短路干扰电流。通过列车走行及人工试验测试，干扰信号陆续超过门限值，在没有进行频率锁定功能的车站，机车无法锁定在单个频率上，对于相邻区段串扰信号没有防护能力，一旦本区段发送通道故障或其他原因导致本区段无码，很容易出现险情。在既有线路曾发生过司机根据邻线干扰信号，错误开行列车至区间的事件，日常维护必须注意，增强责任感。

车站内频率1700Hz与2000Hz为一组，2300Hz与2600Hz为一组，如下图所示：

为了防止干扰信号错误动作机车信号，必须净化机车接收信号，在地面将干扰信号量抑制在动作门限以下。车站电码化工作频率根据进路方向进行修改，要求短路干扰信号的设备具备对两种频率短路的能力，且需要对本区段的两种载频信号均能够呈现电容特性。

3．解决方向及实施效果

用线路上的补偿电容设备，逐段短路干扰信号，阻止干扰信号电压长距离的积累。

分散在线路上的多个短路电路示意图如下所示：

在ZPW-2000A电码化区段，研制了干扰信号抑止补偿器，共有两种型号：BYG-I型，使用在1700Hz和2000Hz的区段，完成对2300Hz和2600Hz信号的短路；BYG-II型，使用在23000Hz和2600Hz的区段，完成对1700Hz和2000Hz信号的短路。对于本区段呈现电容特性，完成对本区段信号的补偿，对于相邻区段信号实现低阻短路。

2007年7月25日，在铁道部运输局主持下，在北京局西枣林车站3G、5G进行了邻线干扰量的现状和改善效果的测试（3G为主串线路，5G为被串线路），测试数据如下图所示：

结论

（1） 在电码化既有标准下，站内邻线干扰存在是不可回避的事实。干扰时可造成机车信号动作，影响行车安全。

（2） 在补偿电容并置“邻线干扰防护器”后，邻线干扰降低到原来的1/5左右，不会造成机车信号误动。

邻段干扰

1.邻段干扰的性质

区间相邻区段采用电气绝缘，利用调谐单元零阻抗进行电气隔离。零阻抗可视为一个内阻低的低压恒压源。见下图：

根据列车接近，钢轨电感、补偿电容及短路轮对诸参数，必然构成有规律的、每隔3~5个电容出现一次的、逐次减弱的邻段干扰峰值信号，经计算，在道碴电阻1000Ω·km条件下，该峰值信号最大值可达到240~480mA左右，已超过了机车信号的工作门限。

2.邻段干扰的计算与分析

NO

1

机车信号短路电流及量值

列车接近发送端，前端的纵向干扰短路电流距送端以每3-5个电容为一个波峰形式出现，波峰范围约30m。其中，距发送端第一个波峰最高，二、三、四等波峰依次减弱。见下图:

图中：

x轴：1-19为补偿电容

Y轴：机车短路电流(安)

轨道电路长：1350m

干扰载频频率：2000Hz

道碴电阻为：1、10、30、1000Ω·km四档

波峰出现间隔约为4.1个电容

最大峰值短路电流出现在距发送端约4.1个电容处。该处在1000Ω·km道碴电阻条件下，为360mA；在1Ω·km道碴电阻条件下，为70mA。

小结

该最大短路电流的计算值，各载频均>240mA，最大在480mA左右，均可构成机车信号的动作。

NO

2

零阻抗对机车信号短路邻段干扰电流最大值的影响

根据计算，外串最大短路电流1700Hz升高10mA，2000Hz升高20mA，2300Hz、2600Hz均下降40mA，见下图：

小结

零阻抗的增加，对邻段干扰的量值的影响不大。

NO

3

不同长度轨道电路的邻段干扰值

通过对两相邻区段各种不同长度轨道电路干扰值的计算，结果如下：

①主串区段/被串区段分别为1350m、1350m，在调整表规定条件下，1700Hz外串最大电流，道碴电阻在1000Ω·km时可达480mA。见下图：

②主串区段缩短，发送电平级降低，外串电流为440mA以上。

③主串区段/被串区段分别为350m、1350m。

④主串区段/被串区段分别为350m、750m。

小结

由③④可见，被串区段缩短，被串区段电流变化不大。

由①②与③④对比可见，主串区段发送电平级下降，被串区段电流下降。

NO

4

道碴电阻下降时,机车信号短路邻段干扰电流随之大幅下降，道碴电阻在1Ω·km条件下，最高峰值电流下降至175mA左右（下降了305mA）。如下图：

NO

5

相邻两区段无车，被串区段串音电压、电流较低。

如下图所示：

条件：主串2600Hz、1350m/被串2000Hz、1350m。

小结

由图可见，钢轨被串电压、电流都很低，送端最高电压110mv、电流80mA。

NO

6

被串区段列车分路，机车信号短路电流相位的分析。

见下图：

小结

1.（由短路电流图可知）列车向送端运行，串音电流其波峰值和波谷值交替出现数次。距送端第3个电容附近，机车信号外串电流出现最大波峰，近30m范围内，电流达到250mA以上，最大达到360mA。

2.（由视入阻抗值图可知）与串音电流的变化同步，被串区段送端对受端方向的视入阻抗值也出现波谷-波峰的变化、角度在-90-+90度间。当串音电流达到波峰时，该送端视入阻抗值最小、处于波谷，角度也最接近零度。如距送端第3个电容附近，串音电流达到最大值360mA，视入阻抗降至最小值0.164∠-1.68°Ω。

被串区段送端串音电压基本不变，因为该处调谐单元(BA)对于串音信号呈现低阻，可视为恒压源。

3. 轨道电路机车信号短路邻段干扰电流的计算分析小结

NO

1

调谐区“零阻抗”属于前一相邻区段信号的低内阻恒压源。根据列车走行接近“零阻抗”，由轮对短路线、前方钢轨电感及补偿电容构成对相邻干扰信号的低阻抗峰值电流回路。

NO

2

该峰值电流回路的出现是有规律的数值

①峰值的间隔约3-5个电容间距。

②距本区段发送端第一个峰点短路电流取值约240-480mA左右，以下各峰值逐次递减。

③显见，最大峰值电流大小：与前区段发送的电平有关；与“零阻抗”值高低关系较小；在道碴电阻降低时，该峰值电流大幅下降。

NO

3

该干扰信号最大峰值均超过机车信号动作门限，在本区段发送或通道故障时，机车走行过程中，会发生机车瞬间误动，但属于降级显示。

4. 区分和识别正常邻段干扰信号和非正常邻段信号的方法

从“综合监测车日报”感应信号中检查邻段干扰信号出现的部位及幅度变化规律与理论分析相符。

不符者，即使幅度不过大，也可按非正常干扰考虑，进行原因查找。

不正常邻线干扰、邻段干扰的故障现象

原因分析及处理方法                            

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