淺談牽引回流不平衡對信號設備的影響

摘 要：隨著鐵路的快速發展，電氣化鐵路基本普及，其次是信號設備電氣化。電力機車牽引回流不平衡的沿著鋼軌流散，是干擾站內25 Hz雙軌條軌道電路的主要原因，兩條線路的不平衡電流，軌道電路或附近的列車運行，可能會影響軌道電路的正常使用。

關鍵詞：電氣化 軌道電路 扼流變壓器 牽引電流 不平衡

中圖分類號：U284.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0139-01

隨著鐵路的快速發展，電氣化鐵路基本普及，隨之而來的是電氣化對信號設備的影響。對站內25 Hz雙軌條軌道電路產生干擾的主要原因是受電力機車的牽引回流在兩根軌條中產生的不平衡的電流影響。在軌道電路上或附近有運行的列車情況下，不平衡系數超過5%以上時，就可能影響軌道電路的正常使用。

在電氣化區段，牽引電流對信號設備的干擾有以下幾個方面：（1）軌道電路和機車信號受到鋼軌中不平衡牽引電流回流干擾。（2）軌道電路受牽引電流瞬間高脈沖電流、諧波電流的干擾。（3）信號傳輸電纜受接觸網的高電壓感性、容性耦合的干擾。（4）機車信號、自動停車裝置及傳輸線路等受電力機車強電設備的電磁感應的影響。

1 下面主要分析電力牽引不平衡電流對軌道電路的影響

產生不平衡電流的原因有以下幾點。

（1）兩個扼流變壓器的線圈阻抗不可能絕對相等，兩側的鋼軌引接線電阻大小也有誤差，形成扼流變壓器中性接點兩邊的阻抗不相等；回流經過多個中性接點回到牽引變電所，電阻誤差積累，所以形成兩根鋼軌的阻抗不一致。（2）鋼軌接頭電阻是由塞釘連接線、軌端焊接線、連接夾板組成的電阻，每個鋼軌接頭電阻也有誤差，造成兩根鋼軌阻抗不一致。（3）軌道電路處于彎道上，曲線線路的外軌長而內軌短，形成兩根鋼軌的阻抗不相等。（4）軌道電路的對地漏泄不平衡，牽引電流回流自電力機車車輪傳遞至鋼軌，一部分由鋼軌回流，另一部分經過大地回到牽引變電所，電流分配的比例情況與鋼軌對地的接觸電阻大小有關。

牽引電流總是通過鋼軌以及大地使回流流回變電所，如果電力機車行駛在某一區段的時候，兩根軌道中的牽引電流想著同樣的方向傳輸，并且使同軌道電路的信號電流再返回變電所的時候公用一個通道。

兩根鋼軌中如果存在相等的牽引電流，那么在扼流變壓器的初級線圈上，就會形成相等大小相反方向的磁場，合成的交變磁場因此等于零，抵消相互的感應電動勢不會在扼流變壓器的二次側產生感應電壓，軌道電流不會受牽引電流干擾的侵入；當兩根鋼軌中的牽引電流不相等時，牽引電流不平衡，就不能相互抵消在扼流變壓器的一次側產生的各自的磁通，就會再次及產生一個相應的感應電壓。感應電壓由于牽引電流不平衡造成，對軌道電流的回路進行直接侵入，如果感應電流達到一定值，GJ就可能發生誤動。

2 現場工作中遇到的故障，主要有以下幾種情況

（1）軌道電路閃紅光帶，室外設備無任何異樣。一送二受或者三受的區段在無扼流變壓器的情況下多會發生這種現象。如果列車行駛向北京方向，牽引電流I1、I2流過1DG1區段時，它可以在經過岔心后流向1DG2兩根鋼軌分別流入大地，因為沒有無扼流變壓器接入受端，所以如果想流入大地智能通過鋼軌，而兩根鋼軌對大地不平衡非常敏感，當兩根鋼軌產生的對地電壓不一致時，引起1DG區段不平衡的干擾，而造成1DG2軌道繼電器掉下，產生紅光帶。

（2）軌道電路燒保險。該現象多發生在交叉渡線區段，特別是在經過某一道岔反位單機調車使用時，就容易發生這類故障。

經6/8號道岔反位，當列車在a點時，電流在a點的流向運行方向前方的扼流變壓器，而在c點的電流則流向運行方向相反的后方（8#岔處）的扼流變壓器。經測量a點與c點之間形成約8m長的死區段，造成扼流變壓器單邊供電。經測試可在扼流變壓器的II次能產生10 A以上的不平衡電流，而軌道受端的保險容量10 A，當電流超過10 A時就會造成燒保險，產生紅光帶。

（3）在北方地區氣候干燥秋冬季節，鋼軌的對地電阻增高，漏泄電流就小，容易造成牽引電流瞬間不平衡。在同一區段，夏季道床電阻為0.8 Ω·km，而在冬季達30～40 Ω·km。瞬間電流在600 A以上，由于瞬間不平衡電流的沖擊，造成扼流變壓器瞬間飽和，導致熔絲熔斷，產生紅光帶。

3 在現場運用的幾種防護措施

（1）對軌道電路抗干擾適配器，即適配器連接到扼流變壓器信號和輸入電路。主要為呈低阻抗，25 Hz信號匹配狀態。在我們的車間已部分車站的適配器，該方案大大提高了25 Hz軌道電路的可靠性。

（1）將適配器連接到扼流變壓器信號和輸入電路，就會形成扛軌道電路干擾的適配器。主要是25 Hz信號匹配狀態的低阻抗。該方案大大提高了我們車間一部分的車站適配器25 Hz軌道電路的可靠性。（2）接越過失衡的絕緣部分，尤其是通過線下，絕緣。因此，絕緣管，絕緣墊必須采用高強度絕緣材料，要求工務部門將鏍栓扭力擰到規定值，以保證行車安全。（3）防止扼流變壓器引入線的螺絲松動。螺絲松動后，形成了一個接觸電阻，產生壓降造成不平衡，特別是在區間，當列車經過時產生振動，接觸電阻增大造成紅光帶使信號關閉，車越過以后恢復正常，容易讓人誤判為外界影響。（4）加強檢查和修理電氣吸線和火花隙。做好檢查工作，吸入管路損失彌補時間。火花間隙避雷器連接到供電部門鋼軌一側。將導致電流不平衡時，鋼筋與鋼軌連接和其他金屬混合設備或在潮濕的土地和水，而這種失敗是不容易找到，修復應仔細檢查。（5）有沙子、銹在牽引電力機車所在的鋼軌上時，機車會產生很大的不平衡電流在啟動和運行的時候，容易使軌道電路設備被燒毀。所以要增加對鋼軌的清掃檢車工作。（6）塞釘線和連接線的塞釘頭要注意不能松動。塞釘頭會在松動后產生接觸電阻，尤其要注意檢查岔心部分的連接線，松動后會造成軌道的不平衡，所以要通過雙接化連接軌道電路的各種連接。（7）要定期測試扼流變壓器側兩個線圈的電壓，要使兩個線圈的電壓必須相等并且等于軌面電壓。如不相等務必要認真檢查原因。

4 結語

交流電氣化區段25 Hz軌道電路，信號設備和線路和接觸，處理不當，容易發生故障，該故障的原因是復雜的。通過對幾種現象和軌道電路的影響分析牽引回流失衡，信號設備抗電干擾信號有更清晰的認識，采取有效的防護措施，在施工中應注意的問題及維護。減少設備故障，確保電氣設備的安全。

參考文獻

[1]姚正欽.牽引電流對于25Hz軌道電路的干擾及其防護[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2002（4）.

[2]成海鵬，淺談牽引電流不平衡的影響[J].電務設備管理與維護，2012（1）.