ZPW-2000A軌道電路鄰區(qū)段干擾原因分析及總結(jié)

李達(dá)奇

(中國(guó)鐵路沈陽(yáng)局集團(tuán)有限公司吉林電務(wù)段，吉林省吉林 132001)

1 概述

近年來，國(guó)內(nèi)電氣化鐵路高速發(fā)展，ZPW-2000A型無絕緣軌道電路得到廣泛應(yīng)用。然而，無絕緣軌道電路不可避免產(chǎn)生鄰區(qū)段和鄰線干擾。鄰區(qū)段干擾是指同線路兩相鄰區(qū)段間信號(hào)越過電氣絕緣節(jié)后形成的干擾，干擾超過一定量值，會(huì)影響機(jī)車信號(hào)的正常工作，降低行車運(yùn)行效率，危及行車安全，對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)安全造成極大的影響。如何防止，整治ZPW-2000A頻率干擾，已經(jīng)成為當(dāng)前急需解決的問題[1]。

2 鄰區(qū)段干擾的主要原因

2.1 調(diào)整問題

軌道電路標(biāo)調(diào)要以軌道電路調(diào)整表作為調(diào)整依據(jù)，嚴(yán)格按照調(diào)整表來進(jìn)行標(biāo)調(diào)。調(diào)整內(nèi)容包含了本區(qū)段的發(fā)送電平級(jí)，接收電平級(jí)，電纜補(bǔ)償總長(zhǎng)要求等。軌道電路如果沒有按照對(duì)應(yīng)調(diào)整表來調(diào)整，本區(qū)段信號(hào)過強(qiáng)，會(huì)增加信號(hào)串到相鄰區(qū)段的概率，產(chǎn)生鄰區(qū)段干擾[2]。

2.2 電纜質(zhì)量和應(yīng)用問題

電纜的質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致有干擾信號(hào)串入。部分現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)過電纜質(zhì)量問題，屏蔽能力下降。如果有某段（機(jī)柜內(nèi)部或者室外）存在相鄰兩個(gè)區(qū)段的電纜布置在同一通道，容易因電纜質(zhì)量問題導(dǎo)致本區(qū)段信號(hào)與相鄰區(qū)段信號(hào)經(jīng)過電纜線間信號(hào)耦合，最終串入鄰區(qū)段的干擾信號(hào)。

電纜的應(yīng)用不規(guī)范也會(huì)出現(xiàn)干擾信號(hào)。比如上段提到的相鄰兩個(gè)區(qū)段的電纜走同一通道，就是施工不規(guī)范。還有電纜捆扎沒有按照正常的方式，或者電纜存在接地，絕緣破損等問題，也會(huì)導(dǎo)致干擾信號(hào)通過電纜進(jìn)入本區(qū)段，最終串入本區(qū)段接收器。

電纜問題可以通過查找干擾源來判斷。在測(cè)試有鄰區(qū)段干擾問題的區(qū)段時(shí)，當(dāng)斷開被干擾區(qū)段的送受端調(diào)諧匹配單元的E1E2，或者斷開鋼軌引接線時(shí)，干擾量消失或大幅降低，證實(shí)干擾是從室內(nèi)或者室外電纜耦合過來的，是電纜質(zhì)量或者應(yīng)用存在問題。否則，與電纜無關(guān)，干擾是從其他通道進(jìn)入本區(qū)段。

2.3 零阻抗值超標(biāo)

ZPW-2000A軌道電路電氣絕緣節(jié)的零阻抗，實(shí)現(xiàn)相鄰區(qū)段信號(hào)的隔離。原理如圖1所示：“f1”端的調(diào)諧單元（BA）的L1C1對(duì)“f2”端的頻率為串聯(lián)諧振， f2端的調(diào)諧單元（BA）的L2C2對(duì)f1端的頻率為串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振呈現(xiàn)較低阻抗（約數(shù)十毫歐姆，稱“零阻抗”）相當(dāng)于短路，阻止了相鄰區(qū)段信號(hào)進(jìn)入本軌道電路區(qū)段[3]。

圖1 調(diào)諧區(qū)零阻抗原理圖Fig.1 Schematic diagram of zero impedance in tuning area

測(cè)試方法：使用移頻表阻抗測(cè)量檔測(cè)試被干擾區(qū)段送端調(diào)諧單元雙根鋼軌引接線中干擾區(qū)段的電流i，同時(shí)測(cè)試被干擾區(qū)段送端軌面中干擾區(qū)段的電壓u，儀表顯示被干擾區(qū)段送端電氣絕緣節(jié)零阻抗的值。（電流測(cè)試不變，改測(cè)調(diào)諧單元引向軌面的銅端子的電壓，儀表顯示調(diào)諧單元零阻抗的值）[4]。電氣絕緣節(jié)零阻抗指標(biāo)如表1所示。

表1 電氣絕緣節(jié)零阻抗指標(biāo)Tab.1 Zero impedance indexes of electric rail joint

如果測(cè)試的零阻抗指標(biāo)偏高，那么證明存在鄰區(qū)段干擾，這就需要在調(diào)諧區(qū)查找問題，以下3點(diǎn)會(huì)影響到零阻抗值：

1） 軌旁設(shè)備問題；

2）引接線質(zhì)量或者捆扎問題；

3）鋼軌對(duì)地不平衡問題[5]。

根據(jù)以上提出的鄰區(qū)段干擾的原因，歸納處理鄰區(qū)段干擾問題的流程，如圖2所示。

圖2 處理鄰區(qū)段干擾問題的流程框圖Fig.2 Flow diagram of processing adjacent section interference problems

3 鄰區(qū)段干擾實(shí)際案例

以下是處理鄰區(qū)段干擾的實(shí)際案例。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，13247AG（1 700 Hz）室外測(cè)試時(shí)，C5電容附件測(cè)得鄰區(qū)段干擾信號(hào)（2 300 Hz）最大，約400 mA。

首先確認(rèn)區(qū)段的載頻、區(qū)段類型、區(qū)段長(zhǎng)度等信息，用以確定對(duì)應(yīng)調(diào)整表，通過該調(diào)整表核對(duì)室內(nèi)機(jī)柜配線。經(jīng)確認(rèn)，該區(qū)段的發(fā)送、接收電平級(jí)，電纜補(bǔ)償?shù)葴y(cè)試項(xiàng)均與調(diào)整表一致，排除調(diào)整問題。

其次確認(rèn)室內(nèi)外電纜，選定該區(qū)段主軌的一個(gè)鋼軌測(cè)試點(diǎn)，本次選擇電容C4與C5中間的某點(diǎn)，測(cè)試分路電流，此時(shí)鄰區(qū)段2 300 Hz干擾電流為388 mA。在斷開本區(qū)段送受端調(diào)諧匹配單元的E1E2接線后，本區(qū)段1 700 Hz基本降為0，但2 300 Hz干擾信號(hào)不變，證明調(diào)諧匹配單元到室內(nèi)的電纜無問題。

然后檢查調(diào)諧區(qū)。根據(jù)上文提到的測(cè)試方法，分別測(cè)試該區(qū)段電氣絕緣節(jié)和調(diào)諧匹配單元的零阻抗值。電氣絕緣節(jié)零阻抗測(cè)試結(jié)果為0.0 587 Ω。零阻抗值偏高。調(diào)諧匹配單元的零阻抗值為0.0 453 Ω。調(diào)諧匹配單元指標(biāo)正常，排除設(shè)備問題。

檢查調(diào)諧區(qū)鋼軌引接線時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)引接線交叉放置，如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)鋼軌引接線圖示Fig.3 Schematic diagram of rail wiring on the site

按照設(shè)計(jì)院的鋼軌引接線的接線要求，引接線從室外設(shè)備兩個(gè)端子引出后，要捆扎在一起，然后接入鋼軌塞孔中，正確接法如圖4所示。

圖4 鋼軌引接線標(biāo)準(zhǔn)捆扎圖示Fig.4 Diagram of rail wiring standard banding

通過對(duì)引接線的整理，現(xiàn)場(chǎng)接線布線情況如圖5所示。

4 測(cè)試結(jié)果及分析

鋼軌引接線按標(biāo)準(zhǔn)捆扎后，測(cè)試該區(qū)段干擾比較大的測(cè)試點(diǎn)的分路電流數(shù)據(jù)如表2所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)整改后引接線捆扎圖示Fig.5 Rail wiring banding diagram after site rectification

表2 13247AG引接線整改前后數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.2 Data comparison before and after the rectification of 13247AG wiring

由于之前的引接線有些長(zhǎng)，現(xiàn)在引接線捆扎后不能拉直接到鋼軌上，但保證上鋼軌的4根線捆扎在一起，就能降低干擾信號(hào)值。捆扎后，零阻抗由之前的0.0 587 Ω降為0.0 446 Ω，零阻抗下降14 mΩ。

鋼軌引接線捆扎會(huì)降低干擾值的原理如圖6所示。

圖6 引接線捆扎電感量下降原理圖Fig.6 Schematic diagram of inductance value drop in wiring banding

如果鋼軌引接線不捆扎，那么PT的兩個(gè)端子的引接線會(huì)形成一個(gè)大致的圓弧，根據(jù)右手定則，引接線構(gòu)成的回路形成一個(gè)磁場(chǎng)，產(chǎn)生額外電感量，破壞原有PT內(nèi)部的串聯(lián)諧振。這會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)諧振后的零阻抗上升，零阻抗上升會(huì)導(dǎo)致相鄰區(qū)段的干擾信號(hào)不能完全短路，會(huì)有部分電流進(jìn)入本區(qū)段[6]。

如果鋼軌引接線捆扎牢固，那么鋼軌雙端引接線并行，電流一正一反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，將不會(huì)產(chǎn)生太大的額外電感量，不會(huì)影響到PT內(nèi)部串聯(lián)諧振的零阻抗，所以，引接線捆扎的規(guī)范與否對(duì)鄰區(qū)段干擾影響很大[7]。

5 結(jié)束語

在交流電氣化區(qū)段，軌道電路是信號(hào)設(shè)備與線路和接觸網(wǎng)結(jié)合的部位。鄰區(qū)段干擾問題是比較常見的干擾問題，處理類似問題，如有相對(duì)應(yīng)的處理措施、規(guī)范會(huì)具有事半功倍的作用。通過本文提供的幾種處理方式，給施工單位，維護(hù)單位提供一些處理問題的思路，比如施工階段嚴(yán)查電纜質(zhì)量和應(yīng)用問題，在采集區(qū)段信息時(shí)，注意區(qū)段信息的準(zhǔn)確性，在開通運(yùn)營(yíng)后，日常維護(hù)時(shí)測(cè)試調(diào)諧區(qū)零阻抗極阻抗，消除隱患。避免簡(jiǎn)單的更換設(shè)備解決問題的方式，旨在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員，在電纜施工，施工配合和日常維護(hù)中提供相應(yīng)指導(dǎo)，引起重視并采取有效的防護(hù)措施，確保生產(chǎn)安全有序可控[8]。