“ZPW2000A軌道電路工作頻率干擾”的技術分析及對策北京全路通信信號研究設計院研發(fā)中心2008年11月鐵道部電務技術交流材料軌道電路工作頻率干擾一、鄰線干擾二、鄰段干擾三、電纜串音干擾四、不正常干擾的故障現象、原因分析及處理方法五、故障處理舉例六次大提速動車組開行后，鐵道部綜合檢測車在六大干線區(qū)間、站內大面積的測試中，都發(fā)現了大量有規(guī)律和無規(guī)律的工作頻率干擾信號。據此，在鐵道部和各路局的努力下，檢查出設計、施工、維修等多方面問題，消除了安全隱患，效果顯著。運輸局基礎部異常重視。責成我院與有關單位，及早查清正常與非正常干擾的原因、干擾量值、干擾的危險性，做出理論分析，提出干擾量值標準和解決辦法，總結出相關案例，配合全路維修工作。

概述鄰線干擾:相鄰線路間，通過電感耦合、電容耦合及道碴電阻漏泄傳導形成的干擾；鄰段干擾:同線路兩相鄰區(qū)段間，信號越過電氣絕緣節(jié)后形成的干擾。線路干擾分為兩大類：概述一、鄰線干擾

1、鄰線干擾形成原因通過（1）相鄰線路回路間的電感耦合（2）軌條間的電容耦合（3）軌條間道碴電阻形成的電流傳導其中，以電感耦合為主。

1、鄰線干擾形成原因(1)電感耦合由鋼軌線路回路間的電磁互感耦合導致，分析中等效為被擾線路串聯接入的電壓源。原理如下圖所示：M為鋼軌間的互感系數，I1、I2為主串線路電流，U1、U2為被串線路的感應電壓。

1、鄰線干擾形成原因(2)電容耦合及道碴電阻傳導由兩線鋼軌電容構成的耦合及道碴電阻漏泄構成的傳導電流，分析中等效為并聯在被擾線路上的電壓源。原理如圖所示：C為軌條間的電容，R為道床漏泄電阻。U3為主串線路鋼軌間電壓，U4為被串線路的干擾電壓。

1、鄰線干擾形成原因鋼軌等效電路在原簡單L型節(jié)電路基礎上加入了通過電感耦合引入的串入鋼軌的感應電壓U1+U2，在線路上并聯接入電壓U4，等效電路詳見下圖：2、鄰線干擾分類及現狀（1）復線區(qū)間鄰線干擾上下行之間長距離平行傳輸，干擾電壓長距離累積，在列車壓入后，形成短路干擾電流信號。通過列車走行及計算確認，干擾信號斷續(xù)超過機車信號動作門限值（最大值約400mA）。

鑒于自動閉塞安全設計中，將上下行載頻分開設置，機車接收靠上下行載頻開關鎖定，不產生故障升級，允許正常范圍內的干擾量，不存在安全問題。

2、鄰線干擾分類及現狀（2）區(qū)間三、四線鄰線干擾下圖1、2（或3、4）線間的相互耦合為同方向載頻，須通過控制區(qū)段長度或衰減干擾信號量值的方法進行防護，目前國內四線尚少，但在廣深等線已經設計并運用，已有相應的技術方案進行解決。2、鄰線干擾分類及現狀（3）車站股道鄰線干擾與區(qū)間鄰線干擾類同，通過列車走行、人工試驗及計算，干擾信號斷續(xù)超過門限值（最大值大于500mA），在沒有頻率鎖定功能的車站，對于鄰線同頻信號沒有防護能力，一旦本區(qū)段發(fā)送通道故障或其他原因導致本區(qū)段無碼，很容易出現險情。既有線路曾發(fā)生過司機根據鄰線干擾信號，錯誤開行列車至區(qū)間的事件。2、鄰線干擾分類及現狀80年代中期，在站內發(fā)送加裝故障檢測報警前提下，采取信號以強壓弱的側線電碼化原則，起到了實用經濟的效果。今天看來，安全性差，應視條件，盡早進行解決。技術上未解決前，必須加強日常維護，增強責任感。

3、解決方向及效果解決鄰線同頻干擾可選取的技術方案（１）長軌道電路分割為短段（２）滿足最低道碴電阻入口電流條件下控制電碼化電流（３）機車信號目標頻率鎖定（４）逐段短路消除3、解決方向及效果車站內頻率1700Hz與2000Hz為一組，2300Hz與2600Hz為一組，如下圖所示：在地面采用干擾抑制補償器，用調諧短路法，將鄰線兩種干擾信號量抑制在動作門限以下。防止干擾信號的積累，對本區(qū)段的兩種載頻信號仍呈現規(guī)定的電容特性。

3、解決方向及效果3、解決方向及實施效果3、解決方向及實施效果3、解決方向及實施效果

2007年7月25日，在北京局西棗林車站3G、5G進行了鄰線干擾量的現狀和改善效果的測試（3G為主串線路，5G為被串線路），測試數據如下圖所示：

主串區(qū)段被串區(qū)段3、解決方向及效果測試數據分析

5G實測數據結果主串軌道電路出口電流為2.68A時被串干擾信號解決前后對比示意圖超過動作門限改善效果3、解決方向及效果測試數據分析

根據電碼化既有標準，出口電流為6A時，5G鄰線干擾量折算結果電壓

(V)[注：主串線路電流增大時會導致干擾信號等比增大，上圖為基于本次測試結果折算在出口電流為6A條件下的干擾信號量]超過動作門限改善效果3、解決方向及效果根據測試數據得到如下結論：在電碼化既有標準下，站內鄰線干擾存在是不可回避的事實。干擾時可造成機車信號動作，影響行車安全。在補償電容并置“干擾信號抑制補償器”后，鄰線干擾降低到原來的1/5左右，不會造成機車信號誤動?！?/p>

當前,該“逐段短路法”解決鄰線干擾的方案正在進一步完善中。二、鄰段干擾1、鄰段干擾性質區(qū)間相鄰區(qū)段采用電氣絕緣，利用調諧單元零阻抗進行電氣隔離。零阻抗可視為一個內阻低的低壓恒壓源。見下圖：串音電流2600Hz被串鋼軌回路2000Hz主串鋼軌回路2600Hz

2600Hz接收

2000Hz接收

2600Hz發(fā)送

2000Hz發(fā)送

BA2600

BA2600

SVA

BA2000

BA2000運行方向1、鄰段干擾性質根據列車接近，鋼軌電感、補償電容及短路輪對諸參數，必然構成有規(guī)律的、每隔3～5個電容出現一次的、逐次減弱的鄰段干擾峰值信號。經計算，在道碴電阻1000Ω?km條件下，該峰值信號最大值可達到240～480mA左右，已超過了機車信號的工作門限（200～300mA）。1、鄰段干擾性質由于我國自動閉塞是按閉塞分區(qū)間隔數量運行，本區(qū)段故障，信號喪失，機車接收前方鄰段干擾信號為降級信號，無安全問題。在一般線路上，目前尚無設置線路第二道“零阻抗”門檻的考慮。在客運專線上，我院完成了該“門檻”的設計及現場試驗，從節(jié)省總投資上考慮，工程未使用。

2、鄰段干擾的計算與分析（1）鄰段干擾機車信號短路電流變化規(guī)律及量值列車接近發(fā)送端，前端的縱向干擾短路電流距送端以每3-5個電容為一個波峰形式出現，波峰范圍約30m。其中，距發(fā)送端第一個波峰最高，二、三、四等波峰依次減弱。見下圖最大峰值短路電流出現在距發(fā)送端約4.1個電容處。該處在1000Ω?km道碴電阻條件下，為360mA；在1Ω?km道碴電阻條件下，為70mA。2、鄰段干擾的計算與分析小結：該最大短路電流的計算值，各載頻均>240mA，最大在480mA左右，均可構成機車信號的動作。2、鄰段干擾的計算與分析2、鄰段干擾的計算與分析（2）零阻抗按規(guī)定變化，對機車信號短路鄰段干擾電流最大值的影響根據計算，外串最大短路電流1700Hz升高10mA，2000Hz升高20mA，2300Hz、2600Hz均下降40mA，見下圖：小結：零阻抗在指標范圍內的增加，對鄰段干擾的量值的影響不大。2、鄰段干擾的計算與分析（3）不同長度軌道電路的鄰段干擾值通過對兩相鄰區(qū)段各種不同長度軌道電路干擾值的計算，結果如下：①主串區(qū)段1350m,被串區(qū)段1350m，在調整表規(guī)定條件下，1700Hz外串最大電流，道碴電阻在1000Ω?km時可達480mA。見下圖：2、鄰段干擾的計算與分析②主串區(qū)段縮短，發(fā)送電平級降低，外串電流按電平比例下降。③主串區(qū)段350m,被串區(qū)段1350m。外串峰值點仍為原范圍。2、鄰段干擾的計算與分析④主串區(qū)段350m,被串區(qū)段750m。由③④可見，被串區(qū)段縮短，被串區(qū)段電流變化不大。2、鄰段干擾的計算與分析（4）道碴電阻下降時。機車信號短路鄰段干擾電流隨之大幅下降，道碴電阻在1Ω?km條件下，最高峰值電流從480mA下降至175mA左右（下降了305mA）。如下圖：2、鄰段干擾的計算與分析（5）相鄰兩區(qū)段無車，被串區(qū)段串音電壓、電流較低。見下圖:

條件為：主串2600Hz、1350m/被串2000Hz、1350m。由圖可見，鋼軌被串電壓、電流都很低，送端最高電壓110mv、電流80mA。2、鄰段干擾的計算與分析（6）被串區(qū)段列車分路，機車信號短路電流相位的分析。見右圖：零阻抗為一恒壓源。隨著列車運行，每次被串區(qū)段送端向受端的視入阻抗為0°時，均出現電流峰值。3、鄰段干擾電流的計算分析小結（1）調諧區(qū)“零阻抗”屬于前一相鄰區(qū)段信號的低內阻恒壓源。根據列車走行接近“零阻抗”，由輪對短路線、前方鋼軌電感及補償電容，多次構成對相鄰干擾信號的低阻抗峰值電流回路。（2）經計算，該峰值電流出現有固定規(guī)律。理論計算與實測一致。①峰值的間隔約3-5個電容間距②距本區(qū)段發(fā)送端第一個峰點短路電流取值約240-480mA左右，以下各峰值逐次遞減。③顯見，最大峰值電流大?。号c前區(qū)段發(fā)送的電平有關；與“零阻抗”值高低關系較??；在道碴電阻降低時，該峰值電流大幅下降。（3）該干擾信號最大峰值均超過機車信號動作門限，在本區(qū)段發(fā)送或通道故障時，機車走行過程中，會發(fā)生機車瞬間誤動，但屬于降級顯示。無安全問題。4、識別正常鄰段干擾信號和非正常鄰段信號的方法從“綜合監(jiān)測車日報”感應信號中檢查鄰段干擾信號出現的部位及幅度變化規(guī)律與理論分析是否相符。不符者，即使幅度不過大，也按非正常干擾考慮，需查找原因。三電纜串音干擾序號條件ZCO3電纜兩回路各單線接地故障SPT內屏蔽數字信號電纜，回路各單線接地故障芯線不接地正常無故障1不同纜60dB（同頻接收max168mV)2同纜、不同四線組40dB（max1.68V)3同四線組20dB（max16.8V)110dB（﹤1mV)4同纜、不同屏蔽四線組70dB

（max53mV)5四線組內非對角線連接56.5dB

（max250mV)電纜串音干擾的成因及典型數據序號條件最大量值安全性穩(wěn)定性備注1區(qū)間鄰線干擾機車信號電流400mA方向開關正確，無影響無影響2站內鄰線干擾機車信號電流﹥500mA舊電碼化技術條件待提高加強維修，處理故障及時3鄰段干擾機車信號電流240—480mA故障倒向安全無影響4電纜串音雙接地同頻168mV古培塘曾發(fā)生列車喪失分路加強電纜絕緣測試5其它故障故障難預測，密切重視危及安全干擾對安全性和穩(wěn)定性的影響四、不正常工作頻率干擾的故障現象、原因分析及處理方法四、不正常干擾的故障現象、原因分析及處理方法

現象原因分析處理方法機車信號及接收設備中，本區(qū)段以外不正常載頻信號干擾一．鋼軌對地不平衡（1）電力架空安全地線與線路一條鋼軌直接相連需按新標準接至扼流或空心線圈中心線點（2）電力架空安全地線通過“火花間隙”與一條鋼軌連接，“火花間隙”埋入土中，或經過"火花間隙"后的連接線埋入土中，造成單軌接地。臨時清理，并按新標準改造（3）完全橫向連接或電力吸上線處，扼流或空心線卷與鋼軌連接線其中一端接觸不良，造成鋼軌對地不平衡。測量、處理塞釘或連接端頭接觸不良（4）橋梁鋼結構與線路單根鋼軌連接接地查找、斷開不正常連接點（5）線路地錨拉桿（撐桿）對地未加裝絕緣或絕緣破損。（6）紅外線軸溫探測鋼軌安裝件損壞，通過管線造成鋼軌接地檢查地錨對地絕緣（測信號漏流或漏阻）測量鋼軌平衡，斷開安裝件，檢查接地四、干擾的故障現象、原因分析及處理方法

現象原因分析處理方法機車信號及接收設備中，本區(qū)段以外不正常載頻信號干擾二．電纜設計、施工及維護（1）SPT電纜、ZCO3電纜四芯組沒有按照紅線、白線及藍線、綠線成對使用，造成電纜串音大幅度增高。通過關斷與干擾信號相同載頻的發(fā)送，確定干擾源；然后通過電纜網絡圖及配線圖尋找可能的干擾段。（2）采用“雙絞線對”替代四芯組的對角線對不符合設計規(guī)定（3）施工配線圖紙錯誤，如：將上行某區(qū)段發(fā)送電纜與下行某區(qū)段發(fā)送電纜錯誤并聯。各自軌道電路接收仍能通過數字解調、正常工作，不易被發(fā)現。加強對圖紙在設計施工中的審核，加強工程驗收、測試及日常維修測試的數據分析。層層把關，及時發(fā)現、克服。（4）電纜單線接地，使電纜芯線對地不平衡，產生較大的干擾。特別是相同兩載頻發(fā)送、接收同時通過電纜接地，即使是不同電纜也會造成較大串音，導致故障升級。必須堅持定期測試電纜絕緣，及早發(fā)現、及時消除單芯接地的隱患。（5）電纜自動測試設備配線錯誤，測試過程中，造成兩相同載頻發(fā)送接收的干擾誤動。注意發(fā)現列車分路條件下，接收設備的非正常勵磁，并近一步分析其產生的周邊條件。四、干擾的故障現象、原因分析及處理方法現象原因分析處理方法機車信號及接收設備中，本區(qū)段以外不正常載頻信號干擾三．調諧區(qū)設備（1）零阻抗端塞釘（或端頭）與鋼軌、設備接觸不良，造成鋼軌間零阻抗加大，導致鄰段信號外串。從鋼軌上測量零阻抗值，并進行分析。（2）施工中，調諧單元安裝類型錯誤，零阻抗超標，無法實現短路，導致信號外串，并使小軌道接收電壓過高。從調諧單元兩端檢查零阻抗值，并進行分析。四．站內回流吸上線點及橫向連接線（1）站內吸上線設計錯誤，兩處距離過近。嚴格按規(guī)定間距設計。（2）橫向連接線設計錯誤或施工錯誤，造成軌道電路間信號的串擾。

執(zhí)行站內回流“一頭堵”的原則；取消不正常的橫向連接線。四、干擾的故障現象、原因分析及處理方法現象原因分析處理方法機車信號及接收設備中，本區(qū)段以外不正常載頻信號干擾五．絕緣破損機械絕緣節(jié)破損，導致信號外串。檢查絕緣完好。六．站內鄰線正常干擾、機車信號誤動本區(qū)段發(fā)送通道故障，機車接收鄰線干擾信號，機車信號誤動。在非閉環(huán)電碼化區(qū)段不易發(fā)現。加強對電碼化通道的測試。五、故障處理舉例五、故障處理舉例１．北京局燕郊車站現場測試發(fā)現軌道電路電力安全地線通過火花間隙直接接到鋼軌，這屬于舊有的標準。S1LQ區(qū)段414桿塔電力地線則錯誤地直接接至鋼軌，造成鋼軌單側直接接地，動檢車發(fā)現干擾信號最大處恰恰位于此附近，該方式造成了軌道電路兩軌的對地不平衡，可能是造成鄰線干擾信號量加大的原因。拆除后,動檢車再次測試，干擾信號消失。五、故障處理舉例１．北京局燕郊車站現場測試400mV五、故障處理舉例對該區(qū)段的鋼橋上的進行測試，發(fā)現一根鋼軌和鋼橋電位相近，呈現鋼軌對地的嚴重不平衡。測試也發(fā)現橋上的干擾信號最大。拆除鋼橋和鋼軌的連線，動檢車再次測試，干擾信號消失。2．北京局富莊子車站現場測試五、故障處理舉例2．北京局富莊子車站現場測試400mV五、故障處理舉例機車接收鎖頻至2300Hz，在接收1700-127.9Hz并混有2300Hz信號的特定條件下，存在車載設備“機?！爆F象。建議：對車載設備進行相應干擾適應性測試。３．鎮(zhèn)江調查測試五、故障處理舉例現場異常數據階段統(tǒng)計序號原因數量占總量百分比1架空線、地線直接接鋼軌189.5%2桿塔地線火花間隙與鋼軌連接，火花間隙埋入土中42.1%3火花間隙與鋼軌中引線埋入土中42.1%4橋梁金屬件與鋼軌相碰21.1%5兩吸上線間距過短10.5%6地錨無絕緣5026.5%7地錨絕緣下降84.2%8地錨絕緣損壞10.5%9懷疑地錨絕緣不良3015.9%10空扼流特性不良42.1%序號原因數量占總量百分比11懷疑空扼流特性不良21.1%12引接線與鋼軌接觸不良10.5%13懷疑平交道口鋼軌造成對地不平衡10.5%14護輪軌通過夾板與承重軌連通10.5%15電纜屏蔽地線固定松10.5%16電纜芯組使用錯誤21.1%17調整站內軌道入口電碼化電流21.1%18懷疑調諧單元故障2111.1%19原因不明3619.0%附件：ZPW-2000A軌道電路

防止工作頻率干擾的維修及施工技術要求一.總則二.對外部設備的要求三.對信號設備的要求一.總則1.復線區(qū)間ZPW-2000A軌道電路上下行線路采用頻率防護，機車信號載頻切換（上下行）開關應正確使用。2.應從施工、維修上嚴格保證軌道電路完全橫向連接點以外，其它點均不得接地，并保證兩根鋼軌對地的電壓平衡。3.應從維修上嚴格控制站內軌道電路電碼化最大入口短路電流，對于電碼化發(fā)送故障必須及時處理，防止鄰線干擾引起的不安全因素。4.區(qū)間軌道電路電平等級嚴格按設計調整表進行。二.對外部設備的要求1.牽引回流吸上線及電氣化桿塔(1)根據《鐵路信號設計規(guī)范》（TB10007-2006）的原則要求：①接觸網桿塔地線、橋梁等建筑物地線不得直接與鋼軌相連。同時嚴禁經火花間隙與鋼軌連接。②在采用綜合接地體條件下，接觸網的桿塔地線、橋梁等建筑物的地線，只允許接至完全橫向連接點的空心線圈中點或扼流變壓器中點。③吸上線或PW保護線應接在完全橫向連接點的空心線圈中點或扼流變壓器中點。二.對外部設備的要求(2)對桿塔地線通過火花間隙與單根鋼軌相連的方式應逐步改造。對暫未改造的應注意：①桿塔地線不得直接接至鋼軌；②火花間隙以及至鋼軌間的引接線均不得埋入土中，構成鋼軌接地

二.對外部設備的要求2,工務線路的地錨拉桿（或撐桿）（1）必須加裝良好絕緣，絕緣件不得損壞或缺失；（2）絕緣以及至鋼軌間的連接段均不得埋入石碴或土中;（3）在線