25Hz軌道電路抗干擾研究

山西潞安（礦業）集團鐵路運營公司 劉科理

軌道電路是信號設備中最重要的設備之一，它的可靠運行不僅關系到信號設備的穩定，也是鐵路系統提高運能增加效益的必要保證。但是，隨著電氣化鐵路的建成，電氣化鐵路也帶來了許多新的問題，特別是對鐵路信號設備中對軌道電路的影響更加突出，如何解決25 Hz軌道電路的抗干擾能力，是鐵路信號系統要解決的一個重要問題。本文，筆者就軌道電路受干擾的原因以及應采取的防護措施進行探討。

一、軌道電路受干擾因素

25 Hz 相敏軌道電路，是電化區段站內主要制式之一，采用25 Hz作為信號頻率，可有效防止電力牽引電流對軌道電路的影響。但實際運用中，如果發生軌道電路受到外界頻率的干擾，如造成軌道繼電器長吸不落，就不能準確地反映車輛的占用情況，則嚴重威脅行車安全。軌道電路所受干擾有很多種，歸納起來有如下幾種。

1.50 Hz工頻干擾。電力牽引供電使用的50 Hz頻率及諧波不規則，容易對信號載頻產生干擾。軌道電路設備受元器件等因素影響，信號頻率的頻寬是有一定范圍的，電力牽引供電的50 Hz諧波不規則，是必造成受干擾的軌道區段接受設備工作不正常，嚴重威脅行車安全。

2.電磁干擾。接觸網的牽引電流是以50 Hz 為主的穩態電流，但也存在50 Hz的沖擊電流或稱為脈沖電流。產生脈沖干擾的情況主要為：接觸網上有冰凌等，受電弓斷續取得牽引電流及換相與升弓、降弓時等。

脈沖電流對軌道電路產生干擾，主要是接觸網牽引電流在不良情況下產生的沖擊電流，其產生電流的波形是上下不對稱的，其中含有直流成分，容易使軌道電路中的扼流變壓器等鐵磁元件產生磁飽和，從而導致軌道電路中傳輸的25 Hz信號電流產生陷落現象，致使軌道繼電器瞬間落下。

3.不平衡電流干擾。信號信息傳輸用的軌道設備和電力牽引電流用兩條鋼軌作為共用通道，由于鋼軌阻抗、鋼軌接續線的電阻、道床的對地漏泄、軌道扼流變壓器線圈的對稱度不同等因素，往往容易造成流經兩根鋼軌上的電流不平衡，從而形成了不平衡電流。由于這一電流的存在，使得兩條鋼軌上形成的電流差的電流在扼流變壓器二次側接受到一個感應值，這個差值能使扼流變壓器升壓，電壓升到一定程度就會使軌道繼電器誤動。

4.其他干擾。當牽引供電接地裝置對地接觸不良或有些接觸網桿塔不經過火花間隙直接連接鋼軌；在同一軌道電路區段內的2 個及以上接觸網桿塔地線分別接在兩根鋼軌上，或者不同軌道電路區段內接觸網桿塔地線經貫通的架空地線短路了鋼軌絕緣接頭，就會造成軌道電路紅光帶；另外，當機車發生受電弓掛弓等接地故障時，巨大的短路電流會瞬間使火花間隙反擊穿，也會影響到信號設備等。

二、軌道電路抗干擾應采取的措施

1.選擇合適的頻率運載信號信息，提高信/噪比，進行最佳頻率選擇等。信號調制載頻的頻率選擇是既要適合軌道電路傳輸通道的特性，又要防止牽引電流對信號信息傳輸的干擾，還要考慮到軌道電路的傳輸距離等。我國采用的軌道電路是移頻制式這一類。信號信息的傳輸是利用兩根鋼軌（軌道電路）作為數據傳輸的通道，軌道電路設備接收器的檢測電路必須有足夠的帶寬，讓已調制過的有用信號通過，以阻止干擾信號通過。值得注意的是提高軌道電路接受設備使用的元器件濾波器電感、電容的線性穩定問題，尤其在大的不平衡電流（例如在扼流變壓器信號側可達30 A）條件下，仍要保持這些元器件的線性長期穩定，以保證已設計調試好的濾波器的特性保持不變。

嚴格區分信號傳輸頻率和牽引供電頻率才能保證各自安全、高效運行。信號專業把鋼軌當做信號信息傳送的通訊通道（軌道電路），牽引供電專業利用鋼軌作為牽引回流通道。牽引供電只能用工頻50 Hz頻率，信號軌道電路采用25 Hz頻率。牽引網中脈沖電流不能超過某一標準，否則牽引供電專業應采取措施。

2.提高軌道電路抗干擾能力的措施。

（1）增加抗干擾器材，提高抗干擾能力。例如，在扼流變壓器次級加繞抗干擾線圈，并加裝適配器；設計LC 電路使其對25 Hz程現并聯諧振、增強信號等。

（2）增加扼流變壓器的氣隙，增加鐵芯的飽和電流強度。

（3）必須保證吸上線可靠接觸，吸上線的作用可以減少25%的地中電流對信號設備的影響，對于吸上線就地的信號設備也起到一定的分流作用。

（4）車站處的電力變壓器回流線必須接觸良好，由于回流線端子螺絲不緊固，匯流條連接部分接觸不良，打火花，電源屏電壓下降，甚至造成熔斷電源屏和組合架熔絲。采取的措施是在接線端子處使用補助線加焊，才得以徹底解決。

（5）雙扼流變壓器中心連接線必須接觸安裝牢固。

（6）每一個軌道電路進出口必須保證牽引電流的暢通。

（7）其他比較重要的回流線有道岔尾部跳線、扼流變壓器引接線、接近區段引向區間鋼軌的封連線、電力機車的走行線，如專用線、牽出線、安全線的回流連線都是必不可少的。如有遺漏、銹蝕、斷股、接觸不良都會嚴重影響牽引回流的流向和牽引電流不平衡，對軌道電路產生干擾，嚴重的會燒斷熔絲和信號設備。

綜上，在鐵路這個大系統中，強電系統和弱電系統共存，而且，它們還使用共同的通道鋼軌。為了鐵路運輸的安全、高效，作為弱電部分的信號系統應該更加主動的采取有效的措施來保護自己，應盡量提高其抗干擾能力，增強自己的適應性，力爭把干擾排除在門檻之外。保證鐵路運輸安全、高效、快速的發展。