杨虎 张鹏 陈建华
中国铁路济南局集团有限公司 山东济南 250001
摘要：现阶段，随着我国经济的快速发展，我国的铁路事业获得了快速的发展，具有了电气化特征。在电气化铁路当中，牵引供电是经常使用到的供电方式，但对于该方式来说，也存在一定的不足，可能会对信号设备的正常运行产生影响。在本文中，将就电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响进行一定的研究。
关键词：电气化铁路；牵引供电；铁路信号设备；影响
引言
随着我国社会不断发展，当今我国铁路事业已经逐渐朝向电气化模式发展，推动了重载运输、高速运输的发展进程，铁路实现朝向电气化发展已经成为了必然趋势。但电气化铁路牵引供电系统在实际应用中也存在一些问题，运行所产生的谐波、电磁干扰会通过大地传输给信号设备，从而造成严重的负面影响。当今诸多铁路干线上，都引入了新的信号设备，电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响更加明显。这就需要针对此类问题展开进一步研究。
1电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响
1.1信号设备传导性干扰
对于该类干扰问题来说，即是因电气化牵引供电电流所存在的不平衡情况形成的干扰，也是导致信号设备发生干扰的原因。在电气化牵引供电当中，钢轨是信号设备与供电电流共同的通道，但在实际运行中，受到对地泄露、接线阻抗等方面因素的影响，则将使得流经钢轨电流也将具有一定的差值，在形成不平衡电流的情况下，干扰到信号设备应用。在该情况下，扼流变压器在运行当中将形成一定的感应电动势，在提升电压、到达一定程度后，会使轨道继电器因此出现误动的情况，进而时信号设备因此发生异常。
1.2设备容性耦合
接触网电压的值相对较大，在运行当中，如在强电线上具有对地电压，在大地同受到干扰的信号设备之间则将存在电压，使强电线同信号设备之间存在电容耦合，使强电线当中的电流能够实现对信号设备的分流处理，在形成感应电动势的情况下，影响到信号设备运行。在该过程当中，电流大小、设备距离等都将对产生感应电动势的电场强度产生影响。
1.3设备感应耦合
在电气化牵引供电当中，往往具有较大的电流与电压，甚至会达到上千安培。当电流经过接触网时，信号设备在受到干扰后，同强电线之间则将形成耦合电感，并因此在受到干扰设备当中形成感应电动势，形成感性耦合。对于该类耦合来说，其同容性耦合间具有一定的相同与不同，通常来说，感性耦合不仅同接触网、信号设备的距离存在关系，且同流经的电流值也具有密切的关联。
1.4信号设备辐射性干扰
当接触网和受电弓发生接触时，如果存在过分电段、受电弓降弓、驶过存在硬点的接触网以及开关主断电路等情况时，会导致电气化牵引供电网中形成较大的冲击电流。由于钢轨是牵引电流的回线，该冲击电流的瞬时冲击会直接导致扼流变压器达到饱和，信号频率在几个周期之内就会被削弱，进而引发轨道继电器产生误动。
此外，当接触网和受电弓进行离线时，会产生一定量的电火花，这会导致无线电脉冲干扰产生，进而影响到信号设备的通信质量、
3铁路信号设备抗干扰应对策略
3.125Hz频率轨道电路的干扰应对策略
25Hz频率轨道电路受到的主要干扰是传导性干扰，诱发原因主要是轨道之间的不平衡电流引起的。一般来说，25Hz频率轨道电路受到不平衡电流影响的方式主要有两种:其一是不平衡电流会形成脉冲电流，其脉冲电流的波形的上下半波是不对称的，具有少许直流成分，可能使扼流变压器等元器件发生饱和，进而导致25Hz频率轨道线路中传输的信号电流出现陷落;其二是不平衡电流产生的脉冲干扰，会在轨道电路内的线性滤波器中形成衰减震荡，该衰减震荡信号可能会与原信号产生叠加，从而导致轨道电路中的继电器产生误动，影响到信号设备。对于这些问题的应对措施主要可以分为三个方面:①适当增大扼流变压器的铁芯饱和电流强度，适当扩大气隙。②对扼流变压器增加抗干扰线圈，强化抗干扰能力，同时还可以安装适配器。③设计辅助电路与25Hz轨道频率轨道电路并联谐振，起到增强信号的目的。
3.2采用ZPW2000轨道电路应对干扰
UM71是ZPW2000的原型，上世纪90年代引入我国，是一种可在国内进行生产的移频轨道电路。ZPW2000具有优越的抗干扰性能，主要体现在：ZPW2000缠绕时使用空心线，能够有效降低对50Hz牵引电流的阻抗，使其基本上处于断线状态，可有效平衡轨道电流；ZPW2000使用偶次谐波，除50Hz外牵引电流还具有偶次和奇次谐波，奇次谐波中包含的能量比偶次谐波高得多，随着频率的降低奇次谐波中包含的能量会增加，因此ZPW2000使用偶次谐波可最大程度地减小牵引电流对信号设备的干扰；ZPW2000使用角度调制，具有更好的抗干扰能力，明显强于幅度调制，并很少受到外界干扰；ZPW2000频率偏差小，只有一个偶数谐波干扰。在奇数频率漂移中最多会影响两个谐波分量，因此牵引电流对其几乎没有干扰。
3.3综合性的抗干扰措施
综合性的抗干扰措施应该立足根本，从干扰问题产生的源头出发，切实解决干扰问题。①合理选择相关设备，电气化牵引供电的供电方式尽量选择BT、AT等，努力提升牵引电流回路的对称性，最大程度减少感应电流对信号设备的影响;此外，还可以通过安装电容补偿，降低谐波对信号设备产生的干扰。②采取合理的电气化牵引供电施工方案，通过架空回流线实现直供供电，努力提升供电回路的对称性。在轨道电路中，应该适当配置扼流变压器，避免轨道和点位连接线直接相连。③优化电气化牵引供电系统设计，保证回流线和列车室、信号机房等保持15m以上的距离，降低一系列干扰的影响。此外，还可以适当设置吸上线，根据相关要求合理确定扼流变压器和轨道电路长度。
结语
综上所述，确保铁路信号设备正常运行是提升铁路运行安全的基础。电气化牵引供电系统中可能会出现高强度脉冲或干扰信号。这就需要根据电气化铁路牵引供电对铁路信号设备影响的机理，采取有效的防护对策，提升铁路信号设备运行的可靠性。
参考文献
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