铁路牵引供电对信号系统电磁干扰抑制的施工工艺研究[1]

２０１０年第６期
（总第１４１期）
ＣｈｉｎａＨｉ－ＴｅｃｈＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ
NO.6.2010
（CumulativetyNO.141）
摘要：随着我国现代铁路信号技术的发展，铁路信号设备大量采用电子元器件，以计算机联锁系统和区间无绝缘移频自
动闭塞系统为代表的现代铁路信号系统在现场逐渐普及。

文章结合现场工作实际，
从铁路信号系统与电力牵引供电系统结构入手，阐述了牵引供电系统产生干扰信号的机理，研究了干扰信号侵入铁路信号系统的方式与途径，提出了铁路提高信号系统设备抗干扰性能的工程措施及施工工工艺。

关键词：铁路牵引供电；信号系统；电磁干扰；施工工艺中图分类号：U224文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）06-0172-02随着我国现代铁路信号技术的发展，铁路信号设备大量采用电子元器件，以计算机联锁系统和区间无绝缘移频自动闭塞
系统为代表的现代铁路信号系统在现场逐渐普及。

但是从抗干扰的角度，上述系统更易受到来自于牵引供电系统的干扰。

因此，铁路信号系统的抗干扰研究越来越引起重视。

本论文主要分析牵引供电系统干扰信号的产生原因及干扰信号侵入信号系统的途径，并通过对干扰信号的分析，找到降低或抑制干扰信号的解决办法，并从现场设计及具体施工安装和使用维护的角度，提出相应的工程和技术措施，减少和避免牵引供电系统干扰对信号设备产生的危害，以确保铁路信号系统设备的正常运行，并为设备的现场维护及相关规范标准的制定提供一点参考。

一、高速电气化铁路牵引网供电方式及电磁干扰
（一）供电方式
我国电气化铁路采用工频交流制供电，接触网额定工作电
压为２５ｋＶ，电力牵引供电主要有ＡＴ（自藕变压器）
、ＢＴ（吸流变压器）
、直供和同轴电力电缆四种供电方式，不作赘述，简图如下：
图1AT
自耦变压器供电方式
１－牵引变电所；２－保护线；３－接触网；４－钢轨；５－机车；６－正馈导线；７－ＡＴ自耦变压器。

图2BT 吸流变压器供电方式
１－牵引变电所；２－接触网；３－吸流变压器；４－回流线；５－机车；６－钢轨。

图3直流供电方式1
１－牵引变电所；２－保护线；３－接触网；４－钢轨；５－机车；６－正馈导线；７－ＡＴ自耦变压器。

图4直流供电方式2
１－牵引变电所；２－接触网；３－机车；４－钢轨。

图5同轴电力电缆供电方式１－牵引变电所；２－接触网；３－机车；４－钢轨；５－回流线。

（二）电磁干扰
所谓电磁干扰ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）是指任何
能使设备或系统性能降级的电磁现象。

主要有传导干扰和辐射干扰两种。

传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号
耦合（干扰）到另一个电网络。

辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。

任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径（或传输通道）。

通常认为电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式；另一种是辐射
传输方式。

因此从被干扰的敏感器来看，
干扰藕合可分为传导藕合和辐射耦合两大类。

而牵引供电系统各种供电方式的特点，决定了牵引供电系统产生干扰信号的种类，主要有传导性干扰信号、电磁辐射性藕合干扰信号两种。

具体为：一是当牵引电流通过时，对周围信号系统的电子、电气设备产生电磁辐射；
铁路牵引供电对信号系统电磁干扰抑制的施工工艺研究
卫明博
（中铁建电气化局集团有限公司，北京100043）
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二是不平衡牵引电流沿轨道传导到信号设备，或牵引电流对直接驱动的机车电动机产生电磁噪声，并传导干扰信号到电源和机车上的机车信号电子设备上；三是牵引电流对相邻的信号电缆线路产生感应藕合，感应出干扰电压或电流。

二、电力牵引系统对信号系统的干扰
信号系统各个子系统基本上都是通过电缆线路把室内室外设备联系起来，室内室外设备间有一定的逻辑联锁关系，室内设备通过采集室外设备的状态，通过联锁计算，结合操作人员指令，产生驱动命令，通过驱动电路来对室外设备进行控制，从而确保行车安全和效率。

信号系统设备的上述特点决定了干扰信号也只能通过以下途径进入到信号系统：（１）干扰信号通过钢轨、信号电缆、接地设备、设备外壳、设备电源等部位进入到信号系统，对信号系统的正常运行产生干扰；（２）牵引电流产生的干扰信号以空中幅射的方式，即以电磁波方式向空中幅射，对信号系统的电子设备产生干扰；（３）干扰源通过感应的方式祸合到电缆等信号设备中去。

由于几种牵引供电方式中牵引电流都不同程度地要以钢轨（大地）为回路，而我国现有的铁路信号系统中无论区间自动闭塞系统还是站内联锁系统，都是以轨道电路来检查列车占用情况并作为信息的传输通道。

所以牵引电流回流与轨道电路共用的同一载体——
—钢轨是使信号系统受到干扰的一个最主要原因。

同时，牵引电流的高电压和电力机车运行时产生的含有丰富谐波的大电流会对周围电磁环境产生严重的电磁干扰（Ｅ－ＭＩ）。

三、信号系统抑制干扰信号的施工工艺
要降低或减轻牵引供电系统对信号系统的干扰，应该从牵引供电系统本身入手，在设备选型、设计计算、工程措施的方面入手，减少干扰信号的输出。

本部分重点探讨信号系统抑制干扰信号的施工工艺和工程措施。

（一）设备选型
１．在供电方式的选择上尽量采用ＢＴ、ＡＴ或同轴电力电缆供电方式，使牵引电流主要经回流线、正馈线或外导体流回牵引变电所，提高供电回路的对称性，降低接触网感应电流的影响。

２．在牵引变电所中安装并联电容补偿装置，以降低谐波干扰。

这样一方面可以起到滤波作用，另一方面可以改善功率因数。

３．选择合理的机车类型或在机车上采取措施。

在机车上安装并联补偿电容和滤波装置，在电力机车变压器二次侧安装３次和５次独立支路，在改善功率因数的同时可以滤去３次和５次谐波。

（二）牵引供电系统减少干扰信号的工程措施
１．在采用直供方式供电时架设架空回流线。

利用接触网线与架空回流线间的互感作用，提高供电回路的对称性，使大部分回流电流经由架空回流线流回牵引变电所。

２．设有轨道电路的区段，吸上线、保护线、接地线及线路间的横向等电位连接线严禁与直接与钢轨相连，应连接至扼流变压器中心端子；当采用无绝缘轨道电路时，吸上线、保护线、接地线及线路间的横向等电位连接线只能通过空心线圈中点连接。

（三）施工工艺
在施工工艺要求方面，严格按设计及工艺标准施工是工程质量达标的先决条件，在现场施工和维护中，采用如下措施，能有效的减少干扰的影响：
１．室内屏蔽电缆、数据线等线缆的屏蔽网采用悬浮方案。

不与综合地线相连，通过法拉第电笼与线缆屏蔽网的双重屏蔽，有效防止感应及辐射的干扰；使联锁微机逻辑地悬浮，防止因为地电位升的影响造成计算机逻辑错误。

２．加强钢轨连接线及箱合引接线和各种类型的电缆施工工艺，从而减轻干扰。

施工细节问题都要严格要求，打轨道眼的距离长短、轨道眼眼径的误差、螺丝的松紧、垫片不垫、屏蔽网剥出的长短等看似很小的问题，都会影响到信号设备的正常工作状态。

３．为确保牵引电流纵向不平衡系数不得大于５％。

凡通过交流牵引电流的钢轨，其轨端接续线应采用焊接式的多股铜线，其截面积不应小于５０ｍｍ２。

条件不具备时，应采用一根铜焊接线和一根塞钉式接续线并联运用，不得采用两根塞钉式接续线并联运用代替一塞一焊。

４．计算机联锁系统内部各微机之间的通信全部通过光缆进行连接，提高系统的抗干扰性及防雷性能，保证系统有高的运行稳定性。

５．在工作中要尽量保证钢轨接续线完好，紧固扼流箱中点连接线（连接板）以及扼流箱连接端子，使其接触良好。

工务轨端鱼尾板螺栓紧固，供电接触网杆塔火花间隙良好，地线不能直接与钢轨相连，以便尽量减少轨道电路的横向不平衡，降低牵引电流不平衡对轨道电路的干扰。

６．在相敏轨道电路的接收端串联电阻，增加２５Ｈｚ信号发送功率，使室外变压器端子达到送受电端电压标准，且确保一送多受区段各受电端电压调整平衡，极性交叉正确，并保证室内轨道继电器端电压不超标，防止因为干扰造成继电器的错误吸起或落下。

７．贯通地线严禁以电缆钢带连接或代替（这种情况经常发生在支线电缆接地时，施工人员怕麻烦直接用电缆护套连接贯通地线），避免贯通地线接地不良地点高电流通过钢带。

另外用电缆护套代替地线时，当机车启动时接触网发生断线、短路或绝缘破损时会有很高的电流通过护套入地，对电缆造成损坏或腐蚀。

有时直击雷击中钢带时也会造成电缆烧毁。

８．在交流电气化铁路区段，信号设备外缘距接触网带电部分的距离小于５ｍ的均应接地。

四、结语
今后，随着我国高速、准高速、客运专线等线路在路网中的比例逐渐增加，各种高新技术设备不断在铁路现场应用，所以对电气化干扰的研究要更加深入和重视，加大新型高速、准高速铁路等电子信息和控制设备的抗干扰性能研究力度，以适应我国铁路不断发展的情况需要。

参考文献
[1]林瑜药．铁路信号新技术概论[M]．中国铁道出版社，2007．
[2]万园园．铁路信号系统电磁兼容需求研究[J]．铁道通信信号，2007，43（8）．
[3]张华志．客运专线接地、回流与系统间兼容性浅析[S]．铁道标准设计，2007．
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