电气牵引电流对信号设备干扰原因分析及处置方案

李明光

(中国铁路南昌局集团有限公司，南昌 330000)

随着电气化的普及，电气化牵引电流对信号设备正常工作的干扰问题突出，是高铁联调联试、现场信号设备维护和故障处理的难点。本文就电气化牵引电流对信号设备正常工作的干扰类型、典型案例分析和解决方案进行总结。

1 电气化牵引电流干扰信号设备类型

牵引回流通道不畅影响轨道电路工作或烧损信号设备：大型站场吸上线设计数量少或位置不合理，导致站场某股道回流路径长；牵引回流经过道岔折角迂回；回流通道中扼流变、引接线等信号设备接触不良。这些因素造成回流通道出现工频浪涌电流时，轨道电路出现闪红光带或烧损钢轨绝缘故障。

钢轨中电流不平衡系数超标影响轨道电路正常工作：工务胶垫绝缘不良、扣件安装碰钢轨、道碴碰轨底、信号设备特性参数等均能导致两条钢轨对地阻抗不平衡，从而导致两根钢轨中的牵引回流不平衡。当两轨不平衡系数超过上限值时，影响轨道电路正常工作，造成闪红光带故障。

道岔侧向或渡线作为牵引回流通道引起牵引电流谐波干扰：道岔由于结构原因致使在岔内牵引回流谐波经钢轨感性与道岔岔芯容性形成谐振，放大1700 ～2600 Hz 谐波幅值，在C0 区段运行LKJ控车时，200H 动车组ATP 的机感线圈（STM）接收到牵引回流中该谐波，ATP 抢权触发EB 制动，造成动车组停车。

工频感应电压引起防雷元件烧损或断路器跳开：普铁线路车站综合接地系统整治标准低，施工不规范导致信号设备受到牵引回流工频电压干扰。如信号电缆引入机械室未做一次成端或一次成端制作不规范，区间站联电缆未分割，电缆铠带未进行单端接地，在电缆绝缘下降情况下，电缆芯线有较高工频感应电压，造成易遭牵引回流窜入信号传输通道烧损信号设备。

2 电气化干扰产生的不同场景及原因分析

南昌西高速场股道处绝缘节频繁烧损故障。自开通以来，该场X14～X19 信号机处轨道绝缘节频繁烧损，经过现场调查、测试、分析，站内牵引回流通道按“接断发连”技术要求设计。如图1 所示，14-19 道发车时牵引回流需经高速场发车端经吸上线返回变电所（如图1（a）中红线），回流通道长约3000 m，而股道接车进路上绝缘节（断开处）与牵引变电所回流通道仅为300 m 左右（如图1（b）中蓝线）。经测试14-19 道接车进路上绝缘节（断开处）两端有不等电压差，峰值可达150 V，该电压长期加在胶接绝缘节两端导致绝缘节烧损。对南昌西高速场回流通道进行优化，在接车进路上X15、X18 信号机处扼流变加装中联板，拆除223#至235#道岔间581 处扼流变中联板，整改后回流通道通过新增的扼流变中联板就近回流，缩短14、16、17、19G 股道回流通道的距离，拉低其接车端绝缘节两端压差，减少绝缘节烧损的故障。

横岗站受谐波干扰动车组停车故障。京九线横岗站与杭长、昌赣客专衔接，3 个方向6 条正线引入。在杭长、昌赣引入改造过程中，C0 区段频繁发生200H 动车组接收到2000 Hz 谐波干扰信号制动停车故障。如图2 所示，该站10/12#道岔(18号)曲股渡线为牵引回流通道,道岔结构使得牵引回流存在20 ～50 m 的流向相反不平衡区域，两道岔加渡线导致钢轨牵引回流不平衡区域增加，其牵引回流中移频干扰谐波被STM 接收，造成200H型动车组在C0 区段运行时，ATP 制动停车。经测试分析可知, 在两道岔间92.5 m 范围内两轨中，牵引回流严重不平衡 (左轨77.2 A，右轨52.4 A)，在分线盘送端2000 Hz 干扰信号电压幅值9.1 V，受端干扰信号幅值6.8 V。在断开渡线绝缘节处中连板, 增加SJ-SH 处横向连接线后，如图2 所示，使牵引回流通道从道岔渡线改为正线回流，送端移频干扰信号电压幅值1.5 V，下降了83%，受端移频干扰信号幅值1.8 V，下降了73%，未再发生动车停车故障。

福州南动车所受谐波干扰动车组停车故障。福州南动车所供电27.5 kV 供电馈缆邻近轨道电路区段敷设，其馈缆中大电流产生的频率1750 Hz 干扰谐波信号，通过空间磁场耦合至邻近轨道电路区段，如图3 所示，动车组STM 接收该频率造成制动停车故障。经测试，受干扰轨道电路区段轨面干扰电压幅值区间227 ～1493 mV，分线盘接收端干扰电压幅值区间6436 ～42326 mV。利用单端接地的U 型铁皮对供电馈缆进行屏蔽，轨道电路区段轨面干扰电压幅值区间3 ～81 mV，干扰电压幅值最大值下降了91%；分线盘接收端干扰电压降为80 ～2284 mV，下降了94%，解决了动车组STM 接收空间电磁干扰导致停车故障。

闽候站牵引电流不平衡红光带故障。该站3、4G 向福州方向发车时，多次发生列车经4/6 道岔反位出清4-10DG 后，该区段红光带不灭故障。交叉渡线电气化区段增加的切割绝缘（a、b）安装靠近交叉渡线次要线路侧，如图4 所示，当3G、4G 向福州方向发车时，列车轮对1、2 运行在长度7.3 m的死区段內，牵引回流如图4 中红、蓝线所示，造成4-10DG，6-8DG 区段內单边钢轨回流，牵引回流不平衡形成差模电压信号，造成断路器跳开，导致列车过后4-10DG 红光带保留。通过将闽侯站4-10DG 区段电气化增加的切割绝缘（a、b）安装移设靠近交叉渡线正线侧，如图5 所示，死区段长度缩短为3 m，将7.3 m 死区段调至调车牵引电流小的8/10 道岔方向，如图5 中红、蓝线所示，4-10DG，6-8DG 区段內钢轨牵引回流平衡受影响时间短，故障消除。

图1 南昌西高速场回流整改前、后示意图Fig.1 Schematic diagram of Nanchang West high-speed depot before and after the backflow rectification

沪昆线罗坊站站联断路器跳开及烧损防雷元件故障。经调查测试分析，有以下5 个方面原因造成牵引电流反串至电缆芯线上有较高工频感应电压（最髙72 V），导致防雷元件劣化短路，断路器跳开。一是车站附近设有牵引供电所，地电位较高。二是站联电缆地下接头多且使用年限长，电气绝缘性能下降。三是电缆方向盒中电缆铠带未分段断开并单端接地。四是沪昆线各站综合防雷系统前期设计标准低，电缆引入间未做一次成端。五是两站综合防雷系统FLE、DLE、防雷地线、机柜地线严重混接。通过对问题进行整改，电缆芯线上感应干扰电压值明显下降，问题得以解决。

图2 横岗站10/12#道岔(18号)曲股为回流通道整治前、后示意图Fig.2 Schematic diagram before and after regulation when the curve track with turnout 10/12 # (No. 18) is the backflow channel at Henggang station

图3 福州南动车所1-7DG干扰原理示意图Fig.3 Principle diagram of the interference on 1-7DG of Fuzhou South DMU depot

图4 故障时牵引回流示意图Fig.4 Schematic diagram of traction backflow in case of failure

图5 整治后牵引回流示意图Fig.5 Schematic diagram of traction backflow after rectification

向西枢纽站电气化改造后频遭雷击及烧损信号设备故障。向西编组场由线路所，Ⅰ、Ⅱ/Ⅲ、Ⅳ/Ⅷ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ场组成的大型枢纽编组场,多年来经常发生不明原因的轨道电路闪红光带故障和雷击时烧损设备。调查分析原因：由于方向多，站场排列复杂，场—场间，场步站间联络线多；电气化改造时，站场分步开通方式导致牵引回流通道过渡措施多。而在开通后没有对全站(场)牵引回流通道的合理性综合分析，相关过渡措施没有及时拆除,致使牵引回流通道设置不尽合理，并留下安全隐患。经组织系统对各站场牵引回流通道及吸上线进行分析，发现有牵引回流通道28 处、吸上线6处设置不合理；经优化，移设横连线14 根，增加横连线2 根，移设中连板1 处，拆除中连板9 处，移设扼流变4 处，增设末端封闭线及绝缘5 处，移设吸上线3 处，拆除吸上线3 处，增设轨回流线2处。自整改后，再未发生轨道电路因牵引回流和雷击影响的闪红光带故障。

横岗站牵引回流经道岔折角回流导致动车组停车故障。道岔曲股是牵引回流通道，道岔曲股切割绝缘至岔心段有20 ～50 m 不等长度存在相反方向的牵引回流（如图6 黄绿线所示）。该道岔是拼装岔芯，拼装岔芯的容性放大了牵引回流的谐波幅值，200H 动车组受2000 Hz 谐波干扰信号导致停车。通过对道岔区段参照ZPW-2000A 在道岔区段加装并联短跳线如图7 红线所示，拼装岔芯按标准图安装短跳线，问题得以解决。

图6 道岔岔芯段长度不等牵引回流相反示意图Fig.6 Schematic diagram of reverse traction backflow of unequal length at the core sectionof turnout

图7 道岔岔芯段长度不等牵引回流相反整改示意图Fig.7 Schematic diagram of reverse traction backflow of unequal length at the core sectionof turnout after rectification

3 处置电气化干扰的一般性方法

牵引回流就近回变电所原则。根据牵引变电所设置位置考虑回流通道设计，灵活执行“接断发连”技术政策，缩短牵引回流通道回所距离。

平衡钢轨回流，确保牵引回流不平衡系数达标。减少牵引回流经道岔折角或经双动道岔渡线作回流通道，工务胶垫、扣件完整良好、安装正确，石碴与钢轨保持间距，无金属单边物接触钢轨，吸上线接触良好，确保扼流变压器绕圈参数达标等方式保证钢轨的牵引回流平衡。

抑制谐波幅值。各种站场严格按标准设计、施工整站综合防雷系统，确保贯通地线敷设良好，提高高铁与普铁接轨站、动车所综合接地防雷标准，接口站综合贯通地线与牵引变电所地网连接，降低地电位。

畅通干扰电流入地通道。严格执行信号机房综合接地施工工艺标准，单独设置电缆间，做好电缆引入一次成端、分线柜二次成端和室外方向盒成端接地。特别是在维修更换或者接续电缆时，严格按照标准执行距机械室近端接地要求。

综合考虑分步开通枢纽站场牵引回流通道。大型枢纽和编组场，施工周期长，往往需分步开通，大型站场分步开通启用时和全场完全开通启用后，都应进行电气化牵引回流通道专项梳理、复核优化，发现问题及时整改，确保各分步开通吸上线布置合理，牵引回流畅通。

衔接高铁的C0 普铁站应采用ZPW-2000 一体化轨道电路。当采用25 Hz 轨道电路叠加发码时，不应利用道岔曲股渡线作为牵引回流和发码通道，拼装岔芯的道岔加装短跳线使牵引回流方向一致并严格按道岔区段跳线标准图安装。

防范供电馈缆谐波干扰信号设备。27.5kV 分相区供电馈缆避免与轨道电路等信号设备近距离平行敷设，并充分考虑牵引大电流谐波干扰信号设备正常工作的有效防护措施。

4 总结

电气化牵引回流干扰信号设备正常运用方式多样，情况复杂，处理难度大，需要根据现场具体情况具体分析，采取平衡牵引回流、畅通回流通道、缩短回流通道、降低干扰幅值、优化室外泄流环境等方法进行解决。但更重要的是在工程设计阶段增加电务与供电结合部专项综合考虑，在信号专业施工图审查时将电气化牵引回流干扰进行专项审查，严格按照工艺规范施工，才能从源头上解决电气化牵引电流对信号设备的干扰。