軌道電路并行線路間的干擾分析

薛文麗

（北京全路通信信號研究設計院，北京 100073）

同方向載頻并行線路間存在的干擾途徑，主要包括3類：軌道電路正常條件下通過電磁場形成的耦合干擾；軌道電路故障條件下通過橫向連接線、回流線、地線等連接通道形成的傳導干擾；軌道電路故障傳導電流衍生的二次耦合干擾。下面將對這3類干擾的成因及主要相關因素進行簡要分析。

（1）正常條件下的耦合干擾

正常條件下，鋼軌線路間就能通過相互間的互感形成串音干擾，在被串區段產生干擾電壓和干擾電流。

（2）故障條件下的傳導干擾

軌道電路出現斷軌、扼流引接線斷線等故障時，信號會通過連接到線路的橫向連接、貫通地線或回流線等電氣通道進入鄰線區段，形成干擾。

（3）傳導電流衍生的二次耦合干擾

在形成傳導電流后，主串線路電流將形成對被串區段的二次耦合干擾，屬單線對雙線的干擾。

1 線路間耦合干擾的成因與主要相關因素

軌道電路是利用鋼軌構成回路，向兩根鋼軌條上發送電壓并形成回路電流，鋼軌條間將產生電力線，并在線路周圍形成磁力線，這些磁力線會延伸到周圍的空間，對周圍的線路產生干擾，通過容性耦合和感性耦合。在并行鋼軌線路間的干擾主要是感性耦合形成。（互容和互感與串擾有關，若電流回路不是很寬的均勻平面，感性耦合電流將遠大于容性耦合電流，此時的干擾主要由感性耦合決定。）

1.1 原理分析

主串回路的信號電流通過線路間互感在被串回路中形成干擾信號，原理如圖1所示。

對于兩個信號回路間的耦合，當交變電流通過線圈1時，互感磁通Φ21的變化便在線圈2中感應出互感電壓U12。它們之間的關系：=，可以得出|jωM|是主串電流dI與干擾電壓dU的轉換系數。

1.2 耦合干擾量值的相關因素

耦合干擾量與以下幾個因素相關。

(1）主串的電流分布和大小：與主串分路位置、電容布置、道砟電阻相關。

(2）傳遞的電壓：與互感M相關，取決于線間距離，與線路并行長度相關。

(3）形成的干擾：與被串分路位置、電容布置、道砟電阻相關。

1.3 耦合干擾分析需要的基礎參數

被串回路形成的電壓依賴于主串回路電流值，線路間互感值為M，該參數是完成對耦合干擾量分析的基礎參數，通過實測能夠得到特定線間距離條件下的M值，但在分析中，線間距離需要按不同長度考慮，因此還需要建立M與線路距離間的函數關系，對于平行傳輸的線路，根據理論公式M12=(k×200×)×10-6H/km(式中 R13～ R24為兩回路各軌條間的距離)，以及實際測量的某一特定長度條件下的|jωM|與線間距離L，可以計算得到k，其他線路間距的M值可以通過上述公式求得。

2 傳導干擾成因與主要相關因素

2.1 原理分析

傳導通過線路間的橫向連接線構成，存在線路不平衡時會出現干擾，內容如下。

(1）主串被串均為平衡時不存在干擾

傳導干擾信號回路通過兩個相鄰的橫向連接構成，在線路不平衡條件時存在，主串回路不平衡時會形成干擾電流，被串回路存在不平衡時，該干擾電流能夠在被串區段形成干擾效應。主串回路平衡時，主串回路的兩個對外連接點間是等電位點，不會在被串回路中形成干擾電流。

(2）主串不平衡，被串平衡時有干擾電流，但不形成干擾效果

主串回路存在不平衡，被串回路平衡條件下，雖然能夠形成干擾電流，但是由于信號在被串回路中平行對稱傳輸，不會在被串回路中形成干擾電壓，也不能在被串回路中形成影響車載設備的電流信號。

(3）主串不平衡，被串不平衡時有干擾電流，形成干擾效果

主串與被串同時存在不平衡時，會在傳導通道中形成干擾電流，并且在被串區段形成干擾效果，如圖2所示。

2.2 影響傳導干擾量值的因素分析

在主被串線路均存在不平衡故障時，主串信號經過扼流半圈進入被擾區段，在通過被擾線路全程鋼軌經另一端扼流回到主串線路，干擾量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、道碴電阻情況、主串發送電平級、其他外部連接情況有關。

對于影響傳導干擾回路中電流的因素可以細化為兩方面。

（1）橫向連接的間隔距離。

（2）橫向連接在主串回路的連接與發送端的相對位置。

主要包括如下幾種情況：

1）內環和外環；

2）橫向連接距發送端的距離；

3）主串回路的不同分路位置；

4）主串回路中不對稱故障條件。

主串回路不對稱條件包括扼流引接線斷線和鋼軌斷軌，由于主串的紅光帶并不能完成對被串的防護，因此在考慮干擾時，主串的故障作為可積累故障。

2.3 其他外部連接對干擾的影響

對于兩個同方向載頻線路，是相互產生干擾的對象，通過傳導途徑進入被擾區段的電流在沒有其他外部并行線路或外部連接時最大；其他并行線路、地線和回流線等外部連接存在時，會對干擾電流總量進行分流，從而減少進入被擾區段的電流量。

3 故障條件下的耦合干擾

在線路故障形成傳導干擾時，構成了流經主串回路和被串的環路電流，干擾的耦合原理如圖3所示。

出現傳導回路電流后，會產生由傳導電流衍生出的耦合干擾，耦合的性質為單線對雙線的耦合，單線對雙線的互感值要大于雙線對雙線的互感值，但是由于此時傳導電流較小，故該干擾量不大。

[1] 張冠瑩．信號傳輸原理[M]．北京：中國鐵道出版社，1995．

[2] [蘇] 阿·米·布列也夫，尤·阿·克拉夫錯夫，阿·伏·希師良柯夫．孫銘甫，譯．軌道電路分析與綜合[M]．北京：中國鐵道出版社，1981.

[3] [日]板倉容治．交通部電務工程總隊信號編譯組，譯．信號軌道電路（下）[M]．北京：人民交通出版社，1975．