陈立涛
通号工程局集团有限公司天津分公司 天津市河北区 300000
摘 要：为了降低牵引供电对铁路系统产生的干扰，相关工作人员就要研究问题产生的原因，针对这些问题提出一些行之有效的措施，使铁路的运行的安全可以得到保障，实现持续性发展。为了提高电气化铁路发展水平，我国在此注入了大量的资金支持，造就出越来越多的新型设备和新的技术，这就使得影响电气化铁路运行的因素越来越多，铁路信号系统就要致力于研究解决这些问题的对策和措施。
关键词：电气化；铁路牵引供电；铁路信号设备；影响
一、电气化铁路牵引供电及其特点
牵引供电系统是指一种经过牵引变电后，引入的电源会根据列车所需的用电进行降低的供电系统。牵引供电的优点是显而易见的，主要有节电、有效地提高火车的速度、增加牵引重量、增强火车的制动力、运输成本得到降低以及使提高列车的自动化发展速度等。且牵引供电能够在保护环境的基础上最大限度地实现对资源的利用，并可促进铁路更快、更安全的发展。但同时也存在基础设施建设等方面的不足，需大量的人力、物力和财力，并必须连接到地方电网，这些问题需进行及时的解决才能促进电气化铁路的进一步发展。
电气化铁路牵引供电主要特点表现为如下几点：（1）牵引供电的额定电压高，为25KV；（2）牵引电流大，可达数百甚至上千安培；（3）电力机车是非线性负载，在运行过程中会产生大量谐波成分及电磁辐射。这些是牵引供电对ZPW-2000A系统构成干扰的基本原因。
二、牵引供电对电路设备的影响
1、传导性干扰，即不平衡牵引电流干扰。牵引电流不平衡指的是在同一时刻线路的两条钢轨中牵引电流存在差值。产生不平衡电流的主要原因包括：钢轨阻抗（长度和材质）、接续线阻抗、对地漏泄、扼流变压器线圈对称度不同等。
2、感性耦合。由于牵引电流很大，接触网与受扰设备（对于ZPW-2000A系统，主要是传输电缆）之间存在耦合电感（互感），因此，受扰设备中会产生沿长度纵向分布的感应电动势，从而形成感性耦合。感性耦合不仅与接触网电流的大小有关，还与大地导电率、频率、接近的距离、接近的长度有关。
3、容性耦合。容性耦合对于ZPW-2000A影响主要考虑的是传输电缆。当接触网上有对地电压存在时，由于ZPW-2000A传输电缆与大地之间有电压，接触网与传输电缆之间就会有电容耦合，从而形成容性耦合。容性耦合与接触网电流大小以及与传输电缆的距离有关。金属护套接地的电缆或埋地的塑料护套电缆则因为得到屏蔽而不受容性耦合影响。
4、阻性耦合/地电位影响。牵引回流通过钢轨入地为地电流，使附近的大地电位升高，在大地中杂散电流会对地下电缆等产生影响。如果设备地线或地下电缆靠近入地点，就有可能影响设备的正常工作。如果接触网发生接地短路的情况，瞬间电流很大，则可能会对人身安全造成威胁，入地点附近的电缆金属护套与电缆芯线之间可能会产生较高的电压，从而导致金属护套和芯线间绝缘击穿的危险。
三、铁路信号设备抗干扰的应对策略
1、25Hz频率轨道电路的干扰应对策略。25Hz频率轨道电路主要受到的是传导性干扰，造成传导性干扰的原因通常是轨道间的电流出现不平衡现象，主要分为两种：一是由于不平衡电流引起的脉冲电流，脉冲电流的上下半波是不对称的，存在一些可能会导致扼流变压器饱和的直流成分，在线路中进行传输的电流就会出现陷落的现象；二是由于不平衡电流的存在形成的脉冲干扰，它会对线性滤波器造成衰减振荡的影响，信号经过衰减后可能会与原始信号重叠，导致轨道电路中的继电器发生故障，从而影响信号设备。解决这两个问题可从三方面入手：增加扼流变压器铁芯的饱和电流强度并适当增大气隙；把抗干扰线圈和适配器安装到扼流变压器上，增强变压器的抗干扰能力；设计辅助电路，使其与25Hz轨道频率的电路进行并联谐振，达到增强信号的目的。
2、采用ZPW2000轨道电路应对干扰。UM71是ZPW2000的原型，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、综合性的抗干扰措施。对于设备的选择要慎重。尽可能选择BT、AT等作为电气化牵引电源的供电方式，增加牵引电流环路的对称性，使信号设备尽可能更少受到感应电流的影响。在信号设备上安装电容器补偿也是一种较好的抗干扰方法，可有效减少谐波的干扰；在进行牵引供电系统施工前先要设计出施工方案。为实现直供供电可使用架空回流的方式，使供电电路的对称性可以得到提高。并且要正确的配置扼流变压器，使其可在电路中减少轨道直接与连接线连接的情况；对电力牵引供电系统进行优化设计。提高回流线、列车室和信号室的报警功能技术，最重要的是保持剂量传感器的报警功能在全失压的情况下能够维持至少15米的距离，尽可能的减少干扰对警报器产生影响。另外还要合理的对吸上线进行设置，根据实际情况和相关规定对扼流变压器和轨道电路的长度进行确定。
四、电气化铁路牵引供电系统变压器发展趋势
电气化铁路具有绿色环保节能等优势，近年来，随着我国对铁路建设加大投入，我国电气化铁路里程不断增加。未来其发展趋势主要体现如下：
1、在市场方面，我国地铁、轻轨、快轨、有轨电车等多元化发展趋势明显。牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要设备，牵引变压器是牵引供电系统的核心。随着“十四五”期间高铁及城市轨道交通建设进一步加速，牵引变压器需求将大幅提升。
1、在产品方面，我国电气化铁路牵引供电系统变压器设备根据电气化铁路连接方式的不同可以分为单相接线、斯科特接线、十字交叉接线和V/X接线等，而随着我国电气化铁路变压器产品的增多，其他接线方式的产品将会出现。
2、在技术方面，我国电气化铁路牵引供电系统变压器设备未来仍将以轻量化、节能化、一体化、环保化、高可靠性等方向发展，逐渐加大研发投入力度，在高性能领域技术达到领先地位。
3、在区域方面，我国城际轨道交通以及高铁的布设主要集中在我国的东部沿海地区，这一市场区域主要的人口密度较大，因此对于交通的的需求量较大，建设的高速铁路、电气化铁路和城市轨道交通铁路的较多，从而致使这一趋势对于电气化铁路牵引供电系统的变压器设备需求较大。而随着我国经济发展战略的逐步发展和城市轨道规划的逐步落实，我国电气化铁路将会往我国中西部发展。
结束语
电气化铁路对于我国铁路发展重载、高速起着至关重要的作用，与此同时电气化铁路也带来了许多新的问题，特别是电气化牵引供电对铁路通信信号设备的影响。在轨道电路中，电气化区段牵引供电造成信号设备所处的电磁环境变得复杂，牵引电流和轨道信号又拥有共同的通道--钢轨。为确保行车安全，因此必须采取有效的措施来防护牵引供电的干扰。
参考文献
[1]孙涛.浅议电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响[J].科技风,2021（23）：177-179.
[2]张瑞轩.高速电气化铁路牵引供电系统对信号电缆的瞬态电磁影响研究[D].中国铁道科学研究院,2019.
[3]刘明辉.牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析[J].交通世界,2020（22）：96-97.