芻議電氣化牽引供電對ZPW-2000A軌道電路的干擾

徐嘉

摘 要：我國鐵路行業發展迅速，各種先進的技術手段被用于這個行業，電氣化就是其中非常重要的一種。雖然電氣化給鐵路運輸帶來非常大的便利，但它在使用過程中是存在一定安全隱患的，并且它本身對軌道電路存在著一定的干擾，基于此，本文針對電氣化牽引供電對ZPW-2000A軌道電路的干擾及其原因進行分析，并提出了相應降低干擾的措施。

關鍵詞：電氣化;牽引供電; ZPW-2000A軌道電路;干擾

ZPW-2OO0A軌道電路是我國自主生產的一種自動閉塞電路制式，目前被大量投入使用。電氣化鐵路本身是強電系統，但ZPW-2OO0A軌道電路是弱電系統，并且還和牽引供電系統共用鋼軌通道，所以，必須要考慮到牽引供電對ZPW-2OO0A軌道電路的干擾，比如運行產生的諧波、電磁干擾等[1]。

一、 電氣化牽引供電對ZPW-2OO0A軌道電路的干擾

電氣化鐵路的牽引供電方式分直接供電方式、自耦變壓器供電方式、直供+回流的供電方式，無論哪種供電方式，對ZPW-2OO0A軌道電路都存在一定的干擾。

（一）傳導性干擾

傳導性干擾，又叫牽引電流不平衡，在供電時，通過兩側鋼軌的電流不相等，存在偏差，產生這種情況的原因有很多，常見的原因主要是：鋼軌本身材料和長度的影響、扼流變壓器的線圈不對稱、電流出現泄漏等 [1]。牽引電流不平衡對軌道電路形成干擾的具體原理如圖1所 示 。

理想的情況下 ，兩個鋼軌中同一時間通過的牽引電流應該是相等的，即I1=I2。但因干擾因素，導致在相同的時間通過兩側鋼軌的電流不相等（即I1≠I2）， 這時，某一條鋼軌上多余的電流會流入SVA （ 空心線圈） （圖中I3），這樣，干擾電壓就已經形成了，之后干擾電壓會進行耦合，傳送到信號設備上，對ZPW-2OO0A軌道電路形成干擾。這種干擾的主要成分是50Hz及其諧波，主要是奇次諧波，整體含量受到列車特性的影響。表1為諧波的典型比例表：

從上面這個表中的數據可以看出，奇次諧波占比是大于偶次諧波的，并且這個占比隨著頻率的增加而減小，因此，ZPW-2000A軌道電路在設計時對載波的選擇一定要盡可能的避開50Hz的奇次諧波[1]。

（二）容性耦合干擾

一般接觸網的電壓在25kV左右，會使強電線上存在對地電壓，這時受到干擾的設備會和大地間產生電壓差形成電容耦合[2]。這樣會使得強電流出現在弱電路中，產生感應電動勢。電容的大小、受干擾設備之間的距離會影響容性耦合的電場強度。

（三）感性耦合干擾

牽引電流因為是進行供電的，所以它的電流非常大，如果流入強電線中，就會導致強電線和被干擾的設備之間出現耦合電感，從而導致被干擾設備內部出現感性耦合電[2]。電網的電流大小、距離等會影響感性耦合干擾。

（四）接地電位上升影響

在地線和地面之間會安裝漏電導體，如果地線電流泄漏，會通過導體流入地面，導致地面電位提升，所對應的電纜接地電位也會隨之升高。出現了這種情況，很容易導致短路問題，從而損壞各種電子設備，影響整個軌道電路的運行。

二、產生干擾的原因

電氣化牽引供電具有以下的特點：

（一）牽引供電的電壓非常的高，一般在25kV;

（二）牽引供電的電流非常大，最高的可達上千安培。

（三）使用這種供電方式的列車，它在運行過程中必定會產生諧波，并且還會出現大量的輻射。

以上三個特點都是電氣化牽引供電對ZPW-200OA軌道電路形成干擾的原因。

三、降低干擾的主要措施

本文將降低干擾的措施分為在設計中和在施工及維護中兩個部分。

（一）在設計中

（1） 空心的線圈選擇：目前牽引電流常常使用的是50Hz的，當鋼軌上的牽引電流不相等時，就會有電流流入空心線圈。所以，對空心線圈的選擇一定要注意，最好是能相當于短路，這樣才能保證電流平衡。

（2） 載頻選擇：載頻選擇最主要的是要避開50Hz的單次諧波，以減少對軌道電路的干擾。

（3） 頻偏一般是±11Hz.

（4） 低頻選擇：ZPW-2OO0A軌道電路中，需要使用18種低頻，在選擇低頻時，要注意避免產生諧波，對軌道電路進行二次干擾。

（5）傳輸電纜的選擇，要選用內部屏蔽數字信號的傳輸電纜，這種電纜的抗干擾能力較強。

（二）在系統施工及日常維修中

（1）區分牽引電流

鋼軌同時作為電氣化的牽引回流通道和信號傳輸通道，連接了不同的設備，但這要求軌道電路具有很強的兼容性。同時，為了保障各自的效果，需要將扼流變壓器放在鋼軌的絕緣位置，保證電流的獨立。

（2）降低鋼軌電力不平衡度

1）對鋼軌兩側隨時進行檢查，保證它們的阻抗相同，盡可能的保證電流的平衡。

2）接地線不能直接和鋼軌連接，需要通過扼流變壓器間接的和鋼軌進行連接，這樣才能有效解決電路不平衡問題。

3）增強變電所地線的可靠性，控制附近的電壓，減少對鋼軌電壓的影響。

4）針對同的部位、不同的設備，裝上合適的抗干擾適配器，能有效解決干擾問題，減少干擾帶來的負面影響。

（3）增設濾波器

前文提到過，牽引電流對ZPW-2000A軌道電路最常見的一個干擾就是諧波干擾，因此，為了有效減少甚至避免這種干擾，可以在電力接收端軌道并接一個濾波器，這樣在有效過濾到部分干擾諧波的同時也不會對電流本身產生任何影響。

（4）按照規定使用設備

在軌道電路的運行中，需要按照《鐵路信號維護規則》的規定來配備各種設備，并且定期對設備進行檢查，保證絕緣設備能正常工作，以此來減少對ZPW-2000A軌道電路產生的干擾，延長軌道電路的使用壽命。

四、結束語

綜上所述，電氣化鐵路是目前被大量使用的，它提高了我國鐵路運輸的效率，但同時，它也導致整個ZPW-2000A軌道電路的電磁環境變得復雜，極容易對軌道電路產生干擾，影響軌道電路的信號傳輸，從而導致列車行駛出現較大的安全隱患，因此，需要具體分析電氣化牽引電流對ZPW-2000A軌道電路產生的干擾，并且提出各種解決措施，以保障鐵路運輸的安全性。

參考文獻：

[1]余昆明.電氣化牽引供電對ZPW2000A軌道電路的干擾及防護[J].科技創新導報，2011（18）：85+87.

[2]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.