站內(nèi)岔區(qū)信號干擾檢測分析方法

賈 濱 姚衍國

(1．中國鐵路鄭州鐵路局集團有限公司鄭州安全監(jiān)察隊，鄭州 450000；2．中國鐵路鄭州鐵路局集團有限公司工電檢測所，鄭州 450000)

1 概述

列車超速防護系統(tǒng)（簡稱車載ATP）是列車運行控制系統(tǒng)的核心安全設(shè)備。車載ATP 包括軌道電路信息讀取器（TCR）、應(yīng)答器信息接收單元、車載主機、無線傳輸單元等多個子系統(tǒng)。車載ATP 正常工作是保障列車運行安全和提高運輸效率的關(guān)鍵技術(shù)指標。在特定環(huán)境下，信號干擾會導(dǎo)致車載ATP 異常工作，從而發(fā)出錯誤的行車指令如制動停車。本文以鄭州站車載ATP 制動報警為例，提出查明信號干擾導(dǎo)致站內(nèi)動車組牽引制動原因的一般方法。

2 問題解決方法

為查明信號干擾導(dǎo)致站內(nèi)動車組牽引制動的原因，要對被干擾對象、干擾路徑和干擾源三方面進行現(xiàn)場系統(tǒng)測試。

被干擾對象測試內(nèi)容為車載TCR 線圈電壓；干擾路徑測試內(nèi)容包括軌旁扼流變壓器引接線電流、道岔區(qū)段不平衡測試分析；干擾源測試內(nèi)容包括開閉所電流及諧波，進出車型統(tǒng)計及行車工況和室內(nèi)測試。

3 現(xiàn)場案例分析

從2017 年4 月22 日至8 月25 日，動車組于鄭州站發(fā)車時，屢次出現(xiàn)車載收到無低頻信號，導(dǎo)致輸出制動。

為查明原因，采用對干擾路徑、干擾源及被干擾對象三個方面現(xiàn)場測試的方法。

3.1 TCR干擾電壓測試

3.1.1 測試方法

測試對象：G561 的300S 車載TCR 機車感應(yīng)線圈電壓。

測試目的：定量分析TCR 收到的干擾信號。

測點設(shè)置和方法:根據(jù)車載TCR 和接線盒的實際位置，在接線盒1 系出口位置設(shè)置測試點，使用ME2000P 采集由雙機車感應(yīng)線圈串聯(lián)得到1 系電壓信號，原理如圖1 所示。

圖1 車載TCR原理Fig.1 Onboard TCR Principle

3.1.2 數(shù)據(jù)分析

鄭州站內(nèi)股道外方由多個無碼的道岔區(qū)段構(gòu)成。搭載測試G561 次（CRH380A，車號2673），數(shù)據(jù)顯示TCR 線圈在無碼道岔收到有波動的干擾電壓。

對上述原始信號曲線進行1 700 Hz 頻率帶內(nèi)濾波處理，其中帶內(nèi)主能量最高可到達600 mV。根據(jù)300S 車載處理邏輯，在接收到1 700 Hz±50 Hz信號時，能夠解析為1 700 Hz 信號。

3.1.3 分析結(jié)論

1）300S 型車載ATP 設(shè)備在經(jīng)過道岔無碼區(qū)段時，TCR 收到1 700 Hz 帶內(nèi)的1 650 ～1 750 Hz牽引諧波干擾信號，解出1 700 Hz 的載頻信號，無低頻特征。

2）DMS 顯示收到1 700 Hz 干擾信號位置與TCR 測試收到1 700 Hz 最大干擾位置一致。

3.2 軌旁扼流變壓器引接線電流測試

3.2.1 測試方法

本測試對導(dǎo)致車載干擾制動的發(fā)車進路上道岔區(qū)段40-60DG、145-147DG 軌旁設(shè)備進行采集，對室內(nèi)受端電纜側(cè)電壓、電源屏軌道電壓進行采集。

室外測試對象：地面軌旁道岔40-60DG 和145-147DG 送端引線電流、軌面電壓。

測試目的：分析確認干擾源及干擾路徑。

測點設(shè)置和方法：設(shè)置40-60DG 和145-147DG 共6 個電流測試點，并采集2 個區(qū)段的軌面電壓，2 個區(qū)段電流、電壓測試方法相同。

3.2.2 牽引電流量值

總牽引電流有效值全天曲線如圖2 所示，全天測試數(shù)據(jù)中，扼流變壓器引接線牽引諧波1 700 Hz 帶內(nèi)最高，其次是2 000 Hz、2 300 Hz 和2 600 Hz。

圖2 扼流變壓器全天總引接線牽引電流量值分布Fig.2 Traction current value distribution of total lead wire of choke transformer throughout the day

如圖3 所示，牽引電流中對高次諧波進行濾波后的分析，其中1 700 ～2 000 Hz 帶內(nèi)諧波含量較高。

3.3 電流及諧波分布測試

3.3.1 測試方法

1）測試對象：鄭州開閉所的饋線電流、母線電壓。

圖3 四種頻率高次諧波Fig.3 Higher harmonics for four frequencies

2）測試目的：定量分析牽引網(wǎng)電壓總諧波畸變率、總諧波電流、諧波分布和諧波含量。

3）測點設(shè)置和安裝

測量點：母線電壓、I231 總電流、I244 鄭州站西場、I243 鄭州站東場、I242 客整所和I241 機務(wù)段饋線電流。

開閉所母線電壓信號取自高壓室內(nèi)電壓互感器的二次側(cè)，采用并聯(lián)插接方式，由電壓線直接插入端子排取得；電流信號取自高壓室內(nèi)電流互感器二次側(cè)，采用開口電流鉗感應(yīng)方式。

3.3.2 數(shù)據(jù)分析

分別對G561 發(fā)車進路時間段開閉所部分數(shù)據(jù)和全天數(shù)據(jù)進行分析。

1）G561 發(fā)車進路過程中開閉所數(shù)據(jù)分析

G561車測試時間段的電流有效值曲線如圖4所示。

G561 在21:10:00 時，開閉所電壓和電流的原始波形，以及頻譜如圖5 所示。

2）全天負荷質(zhì)量分析

開閉所各條饋線測試結(jié)果相似，本文以開閉所母線和鄭州站東場饋線為例分析。

a.開閉所母線電壓和鄭州站東場負荷有效值，如表1 所示。

表1 負荷有效值Tab.1 Effective value of load

b. 諧波畸變率

諧波畸變率是反映牽引諧波含量的重要指標，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，畫出開閉所母線電壓總諧波畸變率散點圖，如圖6 所示。

3）典型次諧波電壓電流分析

對電壓及電流工頻諧波進行分析后，發(fā)現(xiàn)個別次諧波分量較高，其中統(tǒng)計33、35、39 次諧波電壓和諧波電流的最大值、最小值，如表2 所示，諧波波形有效值如圖7 所示。

3.3.3 分析結(jié)論

圖4 電流有效值曲線Fig.4 Effective value curve of current

圖5 電壓、電流波形及電流頻譜Fig.5 Voltage current waveform and its current spectrum

單次分析33 次（1 650 Hz）、35 次（1 750 Hz）、39 次（1 950 Hz）可以看出，這三種頻率諧波的有效值分量較大，且地面與車載測試到相同的頻率分布，說明牽引供電網(wǎng)中長時間含有1 650、1 750、1 950 Hz 諧波成份，幅值超過5 A。

表2 諧波電壓和諧波電流的最大值最小值Tab.2 Maximum and minimum values of harmonic voltage and harmonic current

3.4 故障原因結(jié)論

鄭州站牽引供電網(wǎng)的高次諧波中1 700、2 000 Hz 頻率有較高成分，當列車運行至無碼區(qū)段時，列車車載收到超過該頻率動作門限的干擾信號，按照300S 車載ATP 處理邏輯，解出1 700、2 000 Hz 載頻，報無低頻并輸出制動。

4 總結(jié)

通過利用鄭州站車載ATP 制動報警案例的應(yīng)用，證明查明信號干擾導(dǎo)致的站內(nèi)動車組牽引制動原因的檢測方法是有效的。

圖6 母線電壓總諧波畸變率散點圖Fig.6 Bus voltage total harmonic distortion rate scatter plot

圖7 電壓和電流的變化曲線Fig.7 Voltage and current change curve