马 骥 郑清忠
天水铁路电缆有限责任公司 甘肃·天水 741000
摘要:介绍了轨道电路信号干扰的原因及预防措施,分别对电缆内部的芯线之间相互干扰，外部的强电干扰，外部的干扰的原因分析及提高抗干扰的措施进行了分析，并提出了有效的应对措施。
关键词：轨道电路；传输信号的干扰；强电干扰；屏蔽层；绝缘；工作对
轨道电路是我国的铁路信号控制系统的重要组成部分，轨道电路主要由信号发射器、信号电缆、电缆接续盒和钢轨组成，信号电缆和钢轨是轨道电路信号传输的主要媒介。由于轨道电路、信号电缆和牵引线都沿铁路平等敷设，牵引线是27.5KV的强电，强电对弱电的干扰是不可避免的；另外，在一根电缆内有多个四线组，四线组的用途不同，使的电压等级也不同，信号灯、转辙机继电器用的是强电信号，而轨道电路用的信号为低频信号，是弱电信号，因此，在一根电缆内，既有低频的弱电信号传输，又有工频的强电传输，强电会对弱电信号产生影响。本文针对干扰的原因和防范措施进行探讨，与大家共享。
1 电缆内部的芯线之间相互干扰
1.1强电传输信号对弱电传输信号的干扰
电缆内部的强电传输信号主要是给信号灯、转辙机等信号设备传输的电信号，其电压一般为220V，频率为50Hz，由于轨道电路用的载波频率为音频，频率为800Hz左右，能够有效防止这种强电对弱电的干扰。有的设计单位为进一步减少电缆内部强电对弱电的干扰，采用了强电和弱电分缆传输的方式，即强电信号采用一根电缆，弱电信号采用另一根电缆，由于电缆外部有多层屏蔽结构，能够有效防止不同缆之间的信号干扰。
1.2 弱电对弱电的干扰
弱电的干扰主要是因为弱电信号的传输频率相同，因此非常容易在相互之间产生干扰，弱电干扰又分为组间干扰和组内干扰，组间干扰是指不同四线组之间的干扰，组内干扰是指同一四线内两个工作线对之间的干扰。为了有效防止这种干扰，生产厂家在生产过程都采取了一定的防范措施，对于组间干扰，采用不同的绞合节距进行绞合，利用交叉效应来减少四线组之间的相互干扰。下图是采用交叉效应的原理图：
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从图中看到，当无交叉时和交叉节距相同时，都不会产生交叉效应，而当采用不同的交叉节距时，就会产生交叉效应，能够有效减少相互之间的干扰。
对于组内之间的干扰，控制K1值的大小。K1值越小，组内之间的相互干扰越小。
对于电缆内部芯线之间的干扰，很多文献已有介绍，这里不再多讲。
2 外部的强电干扰
1.1 牵引线的干扰
电气牵引线是电气化铁路列车的动力来源，牵引线的电压一般为27.5 kV左右，频率为50Hz的工频。为了有效防止轨道电路信号的抗干扰能力，轨道电路的信号频率都采用与50Hz不相同的频率，我国以前的音频无绝缘轨道电路的信号频率都采用550Hz、650Hz、750Hz和850Hz，由于该频率与音频800Hz基本相同，因此称为音频轨道电路，前期使用过程，效果较好，但是，随着铁路运载能力的加大，发现轨道信号上附加的干扰信号也越来越强，已经影响到了行车的安全。于是，铁路部门多次组织专家对干扰的原因进行测试和查找，根据测试结果，在电气化区段信号电缆的屏蔽层上存在几安培的干扰电流，主要是由牵引电流通过电磁场的感应引起的，其幅度和波形的变化是和牵引电流一致的。波形主要是50Hz的失真的正弦波，失真严重时甚至近似于方波，同时正弦波上迭加有较高频率（几KHz）的干扰，这种干扰是受电弓离线打火时产生的干扰，有时还会出现瞬态的脉冲干扰。屏蔽层上的这种干扰电流称为共模电流，这种共模电流是否会耦合到电缆内部的芯线上，从而在电缆的信号线对上产生干扰电压（称差模电压），主要取决于如下四个因素：
1.屏蔽层的完整性；
2.屏蔽层的接地电阻；
3.信号电缆工作线对的纵向不平衡衰减；
4.信号线路的绝缘。
3 外部的干扰的原因分析及提高抗干扰的措施
3.1屏蔽层的完整性。
为了使电缆能够有效抵抗外部的干扰，屏蔽层的连续性和完整性是非常重要的。我国电气化铁路用的铁路信号电缆，屏蔽层都采用铝护套加上钢带铠装层，一般情况下，屏蔽层是不会断开的，屏蔽层的不连续多为施工过程接续方法不合适引起，在电缆的接续和分歧处，如处理不当最容易破坏屏蔽层的完整性和连续性，也容易破坏通信线对的平衡程度和电缆的绝缘，从而加剧屏蔽层上的共模干扰电流到通信线对上的差模干扰电压的转化。实施要求，连接到屏蔽层的引线必须至少为6mm2的铜绞线，而且采用焊接的方式进行连接，有的施工单位为了省事，往往不采用焊接，而是采用扭接的方式进行连接，有时还采用较细的引接线来替代，这时造成屏蔽层的完整性被破坏，从而引起信号的干扰。
3.2 屏蔽层的接地电阻。
屏蔽层的接地电阻和接地方式不合适，都会造成信号线路的抗干扰能力降低，根据我们对现场的观察，电缆的接地有的采用单端接地，有的采用多点接地。根据我们对线路出现干扰的实际情况测试，采用多点接地的方式要明显好于单端接地的情况，但在有的地方，测试发现，多点接地的线路中也存在有较强的干扰，经过现场测试发现，在相邻的两个接地点之间存在着电压差，进一步的测试发现，出现电压差的原因各接地体之间存在电位不平衡，潮湿的地方，土壤电阻小，接电位基本为零，干燥的地方，土壤电阻大，接体的电位就明显大于零，从而引起两个接地点之间存在电位差，这个电位差能够信号线路产生附加的干扰信号。
为了有效解决因屏蔽接地电阻原因而产生的附加干扰，铁路部门对施工做了明确要求：
新建电气化铁路和改建的电气化铁路，都必须沿铁路纵向敷设贯通地线，所有信号设备的接地体和电缆的屏蔽层都必须接到贯通地线上，通过贯通地线来保证各类设备的地电位接近相等，消除不同设备之间因电位差而引起的人身和设备的安全隐患，避免信号线路因电位差而产生附加干扰电流。贯通地线的接地电阻≤1Ω。
3.2 信号电缆工作线对的纵向不平衡衰减
信号电缆工作对的纵向不平衡衰减是衡量工作线抗外界干扰的能力指标，影响不平衡衰减的因素主有工作对的电阻差，工作对的对地电容不平衡。标准规定，信号电缆的纵向不平衡衰减应不大于65dB，为了减小这个指标，生产厂家在电缆出厂时对这两项指标都作了明确要求：要求工作对直流电阻不平衡应不大于1.5%，对地电容不平衡应不大于800pF/km。但由于电缆线路很长，多根电缆接续使用后这个指标会出现累加效应。为了防止累加效应，有经验的施工单位都采用交叉配盘的方式来消除积累效应，电缆施工完成后还应进行全长度测试，确保纵向不平衡衰减小于65dB，从而有效防止外界信号的干扰。
3.2 信号线路的绝缘
绝缘电阻不合格，外界干扰就会通过绝缘薄弱的地方引入到信号线对上，信号线路要求每km绝缘电阻不小于3000MΩ·km。绝缘电阻降低原因可能是电缆内部进入了潮气，也可能是接续盒中进入了潮气，也可能是施工不良引起绝缘皮挫伤等原因。在南方地区，由于雨水较多，电缆经过多次转接，接续盒多次打开和封闭，引起密封垫破坏，密封不良，潮气会慢慢的渗入到接线盒内，从而引起绝缘电阻下降。因此，保证接线盒的质量和施工质量，防止潮气进入是有效保证绝缘电阻不降低的主要手段。
4结束语
随着我国电气化铁路的发展尤其是高速铁路的飞速发展，保障铁路运输安全显得尤为重要。轨道电路是用于自动、连续检测区段线路是否被机车车辆占用或区段空闲的电气设备，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证行车安全的设备。它通过列车轮对短路两侧钢轨切断电气回路而反映列车占用该区段。因此，预防和避免轨道电路信号干扰是保证铁路安全运输息息相关的。文章简单介绍了几种常见的轨道电路信号干扰产生的原因及预防措施，根据轨道交通信号电缆在实际线路运用中出现的一些问题,谈了自己的一些观点，不同的线路有不同的地理状况和环境因素，其影响因素也有很多未知因素,因此对于其它线路,本文的观点只能仅供参考。在实际工作中应结合具体情况进行合理选择。
【参考文献】
[1] 郝晓英.铁路工程设计技术手册:通信[M].北京:中国铁道出版社，1994:415-467.