市域鐵路交流25kV供電制式下計軸受擾解決方案

林靜 南接龍

摘 要：市域鐵路牽引采用25 kV制式供電，前期運營期間在供電分相區、段場停車庫及接觸網升降弓時頻繁出現計軸區段異常紅光帶故障，本文針對這些故障地點進行調查定位分析，最后根據分析結果提出解決建議。

關鍵詞：交流25 kV供電制式;計軸受擾;牽引回流;供電分相區

中圖分類號：U285.7 文獻標識碼：A

0 引言

市域鐵路是國內首條采用交流25 kV牽引供電的市域鐵路，該牽引供電方式是國內電氣化鐵路普遍采用的供電方式，但市域鐵路S1采用計軸作為區段的空閑占用檢查的設備，而非電氣化鐵路普遍采用軌道電路作為區段空閑占用檢查設備。前期運營期間在供電分相區、段場停車庫及接觸網升降弓時頻繁出現計軸區段異常紅光帶故障，針對這些計軸受擾故障點我們進行調查定位分析，具體分析如下。

1 計軸受擾調查分析

1.1 計軸對外部電磁環境抗擾度要求

計軸設備對外部電磁兼容性要求應符合CLC/TS 50238標準，根據CLC/TS 50238標準中電磁場強度在X、Y、Z方向限值，當外部電磁場強度超出上述任意限值時，很容易對計軸磁頭造成干擾，影響計軸磁頭的正常工作，因此要求牽引供電回流、車輛牽引系統發射的電磁場強調應控制在此標準范圍內。

1.2 車輛段停車場及正線牽引回流方式

根據對國內采用25 kV牽引供電制式項目牽引供電回流的調查，車輛段、停車場及正線分別采用的回流方式如下：

車輛段、停車場采用的牽引供電回流方式如下圖1所示，牽引回流通過回流線、鋼軌和大地進行回流。

正線采用的牽引供電回流方式如下圖2所示，回流方式有回流線、吸上線、鋼軌和大地回流。

1.3 車輛段停車場停車庫計軸受擾分析及解決措施

市域鐵路在車輛段、停車場停車庫內，當車輛進行單車或多車升降弓時，引起車輛前方或者后方計軸車輪傳感器（計軸磁頭）受擾，導致列車所處區段的前方無車區段或者后方無車區段異常占用?，F場測試環境及采集到的受擾波形如下。

根據現場測試結果顯示，現場磁場強度在Z方向的場強為123.45 dBuA/m，已經超出標準中計軸磁頭所承受的限值94 dBuA/m，如圖2所示。

根據測試分析，在車庫前增加均流線，可以有效的降低受擾計軸點附近電磁強度，在場段停車庫前增加均流線能有效降低計軸磁頭附近電磁場場強，可有效解決計軸受擾的問題。

1.4 正線分相區計軸受擾分析及解決措施

在電氣化鐵路牽引區段，牽引供電采用單工頻交流供電方式。為使電力系統三相盡可能平衡，接觸網采用分段換相供電。

現場調查發現部分區域含分相區區域吸上線的設置不符合該項目的設計要求，分相區左右兩側吸上線間隔達2.7 km。不滿足《TB 10623—2014 城際鐵路設計規范》，兩處吸上線間隔不宜大于1 500 m。同時發現吸上線設置在受擾計軸點后方約50 m處，列車經過分相區時鋼軌回流從該吸上線分流較大，導致受擾計軸點位置的鋼軌回流變化也較大。

根據上述分析，對分相區內計軸點前后均增加吸上線或接地線處理后，列車通過分相區時未在發現出現受擾導致計軸區段異常占用的情況。

市域鐵路在4月24日受擾計軸點前增加牽引回流吸上線后，該受擾計軸點在以后再也未發生過計軸異常紅光帶問題。

1.5 接觸網停送電計軸受擾分析及解決措施

根據對正線綜合接地系統的設計和現場調查，關于接觸網停送電過程導致計軸受擾與強弱電接地原則有關系，比較分析如下。

根據表1三個項目強弱電接地對比分析，我們推斷弱電接地不與鋼軌相連能減少計軸磁頭受擾。

通過上述對比分析，并結合受擾時刻的波形存在瞬間被拉低后又拉高然后恢復正常的現象，我們推測計軸通道存在瞬間的短路后恢復的可能。

為此，我們專門進行了計軸芯線對地電壓的測試，發現接觸網停送電時計軸芯線對地電壓存在較大的感應電壓。

該感應電壓超過了計軸防雷模塊的觸發值，防雷模塊啟動對地導通泄放芯線能量，這相當于計軸電纜芯線短路，采集到的電壓減小，隨后防雷模塊恢復，計軸電纜芯線恢復正常，相當于室內重新給車輪傳感器供電，采集到的電壓升高。

因此，參考成都某線采取了將弱電扁鋼與鋼軌連接線斷開的措施，減小計軸通道受擾。截至目前，接觸網停送電過程計軸受擾的統計情況如下：

市域鐵路自7月份對弱電扁鋼與鋼軌連接采取斷開后，再未發生過由于接觸網停送電導致計軸異常紅光帶現象。

2 結束語

綜上所述，為了保證計軸設備能夠正常應用于25 kV交流供電制式線路，建議對牽引供電回流、綜合接地和計軸點布置按照以下方式設計：

（1）停車場、車輛段牽引回流設置回流線，且在停車庫前、庫中設置吸上線;若不能設置單獨的回流線時，應考慮在停車庫庫前、庫中計軸點前后增加均流線。

（2）正線吸上線的設置應嚴格按照設計規范執行，如：不大于1.5 km設置一處吸上線;另外，為了減少列車通過分相區時存在的計軸磁頭受擾現象，計軸點避免布置在分相區內，若確實不能避免，應在計軸點的兩端增設吸上線。

（3）綜合接地設計時，弱電接地應與強電回流分開設置，且均不作為鋼軌回流使用。

參考文獻：

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