张毅

摘要： 随着近年来铁路的高速、重载发展，电气化铁路已经占据了大部分份额，由于参与列车信号控制的轨道电路设备、带动列车运行的动力设备均需要通过钢轨传导电流，所以电气化铁道干扰对信号系统的影响是不能完全避免的。目前，扼流变压器增设适配器的方式对电气化的干扰还是有比较显著的效果，本文主要结合工作原理对扼流适配器如何抗轨道电路电气化干扰进行简要分析。

Abstract： In recent years， with the development of high-speed and heavy-haul railway， the electrified railway has occupied most of the share. Since the track circuit equipment that is involved in the control of train signals and the power equipment that drives the train operation need to conduct current through the rail， the impact of electrified railway interference on the signaling system can not be completely avoided. At present， the method of adding an adapter to the choke transformer still has a significant effect on the electrification interference. In this paper， how the choke adapter against track circuit electrification interference is briefly analyzed according to the working principle.

关键词： 扼流适配器；轨道电路；电气化干扰

Key words： choke adapter；track circuit；electrification interference

中图分类号：U284.93 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0223-02

1 电气化区段接触网供电设备对信号设备的干扰分析

电气化区段接触网供电设备属强电系统，万伏级电压、百安培级牵引电流。但信号设备均是小电流、低电压，若想在同一通道上传输不同电流、电压，其势必会对信号设备造成极大的干扰，一般来说干扰源主要包括以下几类：①受钢轨中不平衡牵引电流回流影响，轨道电路和机车信号受到传导性干扰；②受牵引网系统的感性、容性耦合影响，干扰信息传输电缆；③运动中的电力机车上的电动力系统，会对其下面的轨道电路的感性干扰；④受电力牵引系统的放射、耦合、回流地电位升等的影响，沿线及站场的固定电力电子设备会出现异常；⑤受电力机车的电、磁、电磁放射源的影响，机车上机车信号、自动停车及相应的传输线等会表现出异常。上述五类干扰源都属于电磁兼容学科范畴，从影响程度角度分析，最应该对第一类轨道电路和机车信号受不平衡牵引电流的影响加强重视。

2 轨道电路产生不平衡电流的原因

产生不平衡电流的原因多种多样，然而其产生渠道相对一致，几乎都是来自供电设备和轨道电路设备，包括放电设备、接地、回流等。

2.1 若不平衡电流产生的原因来自轨道电路设备，其原因可能为：

①轨道电路绝缘破损，或者扼流变压器线圈阻抗差异较大等；

②由于连接设备原因导致的接触电阻不同，比如两侧连接方式不同、钢丝绳引接线长短不同等；

③由于两钢轨线路状态不同，导致两轨条流过的电流差距较大；

④轨道电路钢丝绳引接线未严格依照相关规范标准进行操作，导致其功能降低或失效。

2.2 若不平衡电流产生的原因来自供电设备，其原因可能为：①回流线防护不当，封连单根轨条；②由于放电设备不达标，导致出现漏电问题；③仅在一根轨条上连接杆塔接地线。上述都是导致不平衡电流过高的原因，基于此，应针对上述原因，有的放矢地找到应对措施，减小不平衡电流，尽量降低其对信号设备的干扰，保证信号质量。

3 常见的轨道电路不平衡电流的几种现象

受不平衡电流侵扰导致的轨道电路故障，依照现象和程度的不同可将其分为两类：①强电流侵入烧毁设备；②轨道电路闪红光带。

第一种情况出现的概率较低，但其影响面广，且一旦发生极难恢复，损失惨重，对运输业存在不利影响；第二种情况出现的概率较高，属于常见故障，尽管发生时间极短，但对运输存在较大影响。

4 常见的轨道电路闪红光带故障的原因及防护措施

以25Hz相敏轨道电路为例，轨道电路的正常工作是靠送电端供出轨道电源经有关设备和轨道传送到受电端，再由受电端有关设备接收并进行相位鉴别使轨道继电器可靠吸起。

一旦送、受电端有关设备故障或轨道电路有车占用，轨道电路也会发生相应变化，由调整状态变成分路状态。若故障是在瞬间发生又立即恢复了，其属于闪红光带故障。电气化区段不平衡电流侵扰所造成的故障符合这个特征，由此判断其故障属于轨道电路闪红光带故障。此类故障的出现有时是有规律的，但有时也没有规律性可言。不平衡电流侵扰是导致轨道电路闪红光带故障的主要原因，虽然为保证轨道电路的正常工作，提前对轨道电路做了严密的防护工作，但由于不平衡电流侵扰强度大小不一，很难完全将所有干扰都防护住。经反复测试分析，基频的奇次谐波分量较高，随谐波次数增高而逐渐减小。这意味着电气化牵引不平衡电流对轨道电路的影响是多向的，既可能是谐波分量，也可能是基波分量，或者是两者共同作用造成的，可以说其侵扰是比较复杂的。也就是说造成故障的原因有可能是电流量值过大，也可能是基波或諧波分量侵扰使信号产生相移，或者是两者综合作用造成的。事实上要想准确测量量值和相对角度是相当困难的，需先经过缜密分析测量确定范围，从而获取故障准确数值。

近年来，关于如何防止轨道电路闪红光带相关部门制定了多项措施，包括铅芯保安管、防雷轨道变压器、高容量扼流变压器等，最近更是新研制出了性能更佳的开气隙的扼流变压器、带适配器的扼流变压器等，均在实践中得到了良好的应用效果。

目前抗干扰效果比较明显的是扼流变压器增设适配器的方式，其电气化脉冲电流抗干扰能力由5%提高到15～30%。

下面对扼流适配器的工作原理进行重点分析。

5 扼流适配器工作原理

BES扼流适配变压器接线如图1。

扼流适配变压器工作原理：

对扼流变压器铁芯加开较大的气隙，使其在大的电气化脉冲电流下不会产生饱和；第二，在扼流变压器的信号侧并接50Hz串联谐振电路（称适配器），其串联谐振阻抗很小，反射到牵引线圈相当两钢轨间接一根50Hz短路线，50Hz脉冲干扰电流很少传到发送、接收设备中；第三，设计适配器参数与扼流变压器及轨道电感构成25Hz并联谐振电路，提高25Hz传输阻抗，使25Hz信号传输处于最佳状态（此时轨道电路接近纯阻性，使接收设备中二元二位轨道继电器电压与局部电压相位相差90°）；第四，在不同的电码化区段，根据发送移频的频率适配器配装相应的电压提升器（TSQ），保证机车信号的可靠接收。

6 扼流适配器使用方法

①扼流适配变压器牵引圈25Hz阻抗为0.33Ω、0.22Ω。

1）0.33Ω适用于叠加移频、18信息移频及交流计数电码化电路，配ESP1适配器。

2）0.22Ω适用于叠加交流计数电码化电路，适配器选择为：

BES1-600/25、BES2-600/25、BES1-800/25、BES2-800/25、BES1-1000/25和BES2-1000/25的适配器为ESP2；

BES2-600/25、BES2-800/25和BES2-1000/25可配ESP3或ESP4型适配器。

②在扼流变压器信号圈加绕线圈并留有抽头构成抗干绕线圈，变比约为1：30（原信号圈仍为1：3）。

③在扼流变压器抗干扰圈上并接50Hz串联谐振电路（称为适配器）。

7 扼流适配器安装及调整说明

①适配器安装在扼流变压器机壳内，其适配器与扼流变压器接线如图2：适配器的1端与扼流变压器的信号圈4端相连固定不变，适配器的3端通过熔丝（1进2出）与扼流变压器信号圈的12端相连为调整端。 6与7、9与10用跳线连接。安装时将牵引线圈与信号线圈按25Hz相敏轨道电路连接，完成系统电路的连通；

②在進行相位调整时根据轨道电路长度的不同，适配器的3端可分别与扼流变压器信号圈的6、7、8、9、10、11、12端（通过熔丝）相连，一般原则长轨道串接的匝数少，短轨道串接的匝数多；调整时可通过对信号圈进行正接顺接、正接跳接、反接跳接、以使相位角等于或接近90°角。

注意事项：①由于牵引电流很大，要求连接处的接触电阻应尽可能小，必须紧好连接螺母；扼流适配变压器必须与适配器配合使用不得单用。②送端和受端抽头位置应一致或接近一致。

8 结束语

在交流电气化区段，导致轨道电路出现故障的原因存在一定复杂性，信号设备属于弱电，容易受到牵引电流的干扰，通过对牵引不平衡影响轨道电路的分析、新型器材对抗电气化干扰的原理分析，使信号施工及维护人员对信号设备抗电气化干扰有更清楚的认识，在以后的实践中，进一步探讨和研究寻求减低牵引电流照成的干扰强度和提高轨道电路本身抗干扰能力的更有效措施，保证信号设备稳定、行车安全。

参考文献：

[1]DAI R，JR COCHRAN J E.Path planning for multiple unmanned aerial vehicles by parameterized cornu-spirals. American Journal of Infection Control. 2009.

[2]宋子奇，王钦波.铁路电气化区段对25Hz相敏轨道电路干扰的分析[J].西铁科技，2001（02）.

[3]梁先立.电气化牵引电流对轨道电路的干扰的探讨[J].铁路通信信号工程技术，2001（01）.

[4]杨世武，王荣杰，李建清，马宏杰.BES型系列扼流适配变压器特点及应用[J].铁道通信信号，2008（10）.