電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響分析

楊松

【摘要】? ? 對于鐵路信號系統來說都是采用強電系統，并且具有電磁環境復雜、高電壓大電流特點，電力機車作為非線性負載形式，在實際運行中會產生大量諧波和電磁輻射。電氣化鐵路牽引供電回路主要是由接觸網、鋼軌作為非對稱供電電路，但鋼軌與大地接觸，二者都具備導電性，部分通過大地流通電流可能對鐵路信號設備造成影響，這就需要采取針對性措施解決此類問題。

【關鍵詞】? ? 電氣化鐵路? ? 牽引供電? ? 鐵路信號設備? ? 影響? ? 對策

引言：隨著我國社會不斷發展，當今我國鐵路事業已經逐漸朝向電氣化模式發展，推動了重載運輸、高速運輸的發展進程，鐵路實現朝向電氣化發展已經成為了必然趨勢。但電氣化鐵路牽引供電系統在實際應用中也存在一些問題，運行所產生的諧波、電磁干擾會通過大地傳輸給信號設備，從而造成嚴重的負面影響。當今諸多鐵路干線上，都引入了新的信號設備，電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響更加明顯。這就需要針對此類問題展開進一步研究。

一、電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響

1、牽引傳導性影響。牽引傳導性影響作為電器回路干擾形式，究其根本是因為牽引電流不平衡造成的結果。在信號系統中列車占用情況主要是采用軌道電路檢測。所以，列車牽引回流、軌道電路共用一個載體。信號設備通常是通過扼流變壓器傳輸到鐵軌上。在正常情況下，兩個鐵軌要與扼流變壓器兩個線圈連接，因此鐵軌上產生的電磁方向相反、大小相同，總體磁通量為0，此時牽引電流不會干擾信號設備。但鋼軌阻抗性、對地泄漏與扼流變壓器線圈對稱度問題，導致鋼軌兩側的電力不相等，導致電壓失衡，從而出現設備損壞或信息失真等問題。實際上無法真正的實現兩側電流絕對平衡，行業標準電流失衡率在±5%以內即為合格。

2、容性耦合干擾。通常接觸網電壓為25kV，如強電線上存在對地電壓，此時通信線等受擾設備和大地之間產生電壓差，此時通信線和強電線之間產生電容耦合，這就導致強電線路電流進入到弱點信號電路中，產生靜電感應電動勢。其中，電流大小、受擾設備距離會直接影響容性耦合靜電場強度。

3、感性耦合干擾。牽引電流非常大，如果強電線中流通電流時，會因為強電導線與受擾設備間產生耦合電感，此時受擾設備內部會生成電動勢，產生感性耦合電。接觸網電流大小、間距、長度會直接影響感性耦合干擾性能。

4、接地電位上升影響。地線和大地之間都會設置漏電導體，如果地線產生泄漏問題，導致部分電能流向大地，此時會提升大地電位，所對應的電纜接地電位也會隨之升高。在此情況下，很容易出現短路問題，導致信號設備輸出混亂或直接燒毀，嚴重影響信號設備正常運行。

二、電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備影響的應對策略

1、區分牽引電流。電氣化區段的鋼軌作為牽引回流通道，同時信號設備也是以鋼軌作為信號傳輸通道，因此形成了完整的軌道電路設備連鎖。這就要求軌道電路系統具備更強的電磁兼容性。為了將牽引電流獨立開來，所以要將扼流變壓器設置在鋼軌絕緣位置。

2、降低鋼軌電力不平衡度。1）對鋼軌接續線運行狀態進行完善，盡可能保障兩側鋼軌阻抗相同，還需要針對扼流變壓器連接長度不同造成阻值不同的情況，可以在阻值較低的線路上增設阻線，這樣即可提高軌道兩側縱向的平衡性。2）接觸網塔桿接地線不能直接和一側鋼軌連接，可以采用火花間隙器間接的和鋼軌連接。根據相關規則，接觸網塔桿接地線要連接在扼流變壓器的一側線圈中，也可以在塔桿周圍建設一條專門的接觸線，并與扼流變壓器線圈中心點連接，這樣即可有效解決軌道電路不平衡等問題。3）保證牽引變電所地線的可靠性，這樣可以有效控制變電所附近鋼軌返還牽引電流，減少對鋼軌電壓造成負面影響。4）加裝抗干擾適配器，設置在接收端、輸入端，針對不同信號設備制式采取相應的適配器，這樣可以有效緩解沖擊電流，降低不平衡電流的負面影響。5）交流牽引電流工頻為50Hz，為了減少牽引電流、諧波等負面影響，軌道電路可以采用低于或高于50Hz電源。由于增加信號電流頻率，則會增加損耗量，縮短軌道電路長度。相反，會延長軌道電路長度，這也是25Hz軌道電路應用愈加廣泛的原因。25Hz軌道電路再牽引電流作用下，依然可以提升信號設備的抗干擾性能。

3、增設濾波器。為了避免交流牽引電流諧波造成信號設備干擾問題，可以在電路電力接收端軌道繼電線圈并接一個濾波器，這樣可以將部分不平衡電流50Hz諧波、基波劃分，同時也不會對電流強度造成過大的影響。此外，還可以在電路當中加裝軌道復示繼電器，這樣可以降低瞬間電流增大造成的干擾問題，以免因為瞬時電流造成繼電器誤動。

結束語：綜上所述，確保鐵路信號設備正常運行是提升鐵路運行安全的基礎。電氣化牽引供電系統中可能會出現高強度脈沖或干擾信號。這就需要根據電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備影響的機理，采取有效的防護對策，提升鐵路信號設備運行的可靠性。

參? 考? 文? 獻

[1]翟延濤. 淺議電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響[J]. 科技風， 2017：248-250.

[2]李華松. 淺議電氣化鐵路牽引供電對鐵路信號設備的影響[J]. 建筑工程技術與設計， 2016（32）：966-968.