50 Hz牵引回流干扰问题的研究与分析

司 静

(中国铁路济南局集团有限公司工电检测所，济南 250031)

1 概述

电化区段的50 Hz 牵引电流是把轨道电路中的两根钢轨作为回流通道，在机车启动、制动以及升降弓操作时，构成牵引电流的突变，在两根钢轨不平衡的条件下，容易产生牵引回流值超标、不平衡电流值超标或牵引回流不畅通的问题，这类情况会对轨道电路产生电气化干扰，严重时会烧损轨道电路设备，导致轨道电路红光带，更甚者还会危及作业人员的人身安全。

电务检测车每月对管内信号设备进行动态检测，根据检测数据统计，2018 年共检测出222 件牵引回流问题，2019 年共检测出230 件牵引回流问题，此类型问题不仅占检测问题总数的比重大，且主要集中在干线。同时因牵引回流原理不清楚、不同区段牵引回流径路不同、牵引回流通道长、通道上设备器材多、结合部涉及专业多等原因，造成现场人员整治此类问题无从下手、原因定位不准确，效果不佳。所以研究分析50 Hz 牵引回流干扰产生的原因以及梳理分析查找干扰源的基本方法，对确保轨道电路设备稳定运行非常有必要。

2 50 Hz牵引回流的原理分析

电气化铁路牵引电流的做功过程为：国家电网→牵引变电所→馈电线→接触网→受电弓→电力机车，从而产生牵引动力，如图1 所示。随着高速铁路的发展，列车密度越来越大，当铁道线上同时运行的列车越多，牵引电流的值就会越大。强大的牵引电流是以钢轨为主通道进行回流的，为了减少钢轨上的回流，通常每隔一定距离设置吸上线与回流线相连，实现至牵引变电所的回流。

图1 电气化铁路牵引电流做功过程Fig.1 Conversion process of electrified railway traction current

钢轨既是牵引回流的传输通道，又是轨道电路信号的传输通道，所以部分轨道电路信号设备会参与牵引电流的回流。主要包括轨道电路、扼流变压器、空芯线圈、钢轨引接线（等阻线）、钢轨接续线、道岔跳线、道岔转极线、横向连接线等。

通常，对于有机械绝缘节的轨道电路，采用扼流变压器导通和平衡牵引电流。在电气绝缘节轨道电路区段，采用空芯线圈实现导通和平衡牵引电流作用，使钢轨牵引回流向线路前后方同时回流。在复线区段，通过空芯线圈或扼流变压器中心点构成上下行线路的横向连接、完全横向连接，实现等电位连接。不仅满足钢轨牵引电流向本线路前后方同时回流，还能满足向邻线的左右方分流，以此减少牵引回流不平衡问题的发生；在牵引电流返回点，设置完全横向连接，通过扼流变压器中心连接板接至吸上线，然后接入回流线，回流至牵引变电所，以达到减少钢轨回流的目的。

站内与区间牵引回流径路如图2 所示。

3 产生50 Hz牵引回流干扰的原因分析

图2 站内与区间牵引回流径路Fig.2 Traction current return paths at in-station and section

在牵引回流闭环径路内，若两条钢轨上钢轨阻抗、引接线阻抗、扼流变压器或空芯线圈阻抗相等，则牵引电流从钢轨上流入后，方向和大小都相同，电流平衡状态下不会对移频信号产生影响。若存在影响回流畅通的隐患，使牵引回流在两条钢轨上产生不平衡电流，便会在两条钢轨上形成电位差，这个差值就是干扰源。将会在本区段封闭的轨道电路内传送，影响轨道电路设备的正常运用。例如：线路对地或线间电压产生电位差，会危及人身安全；牵引回流不平衡会对机车信号产生干扰、击穿机械绝缘节等，影响设备安全。

想要找出某区段产生50 Hz 牵引回流干扰的原因，首先要清楚该区段牵引回流的路径，了解回流路径上经过哪些回流设备，用好相应的仪表判断所经设备及连接线的运用状态，对症进行整治处理。主要可以从3 方面入手：一是确定干扰范围。利用两条钢轨相同位置点对地电位基本相同的原理，测试干扰电流较大区域内的钢轨对地不平衡度，可使用移频表分别测试两轨条与贯通地线间的电压；二是查找电流不平衡点。可用钳形表对加装的双等阻线、跳线、连接线的电流进行测试，确定产生不平衡电流的因素；三是从绝缘入手，用轨道绝缘测试仪测量轨道绝缘，找出绝缘不良处，进行处理。

结合近几年来处理的50 Hz 牵引回流干扰问题，总结出易造成牵引回流不平衡的因素如表1 所示。现场人员在处理此类问题时，可以结合现场设备实际情况，参照表中列出的项点逐项检查测量，找出干扰原因。

综合分析，站内无岔区段及区间轨道区段产生不平衡牵引电流的因素主要有扼流变压器、空芯线圈、过轨电缆、轨道绝缘、等阻线、横向连接线等；道岔区段产生不平衡牵引电流的因素主要有道岔跳线、道岔转极线、岔芯接续线、道岔杆件单边漏泄等。在判断干扰源时，应熟练掌握各项技术标准，如绝缘电阻值、塞钉压降的标准范围，穿越钢轨的横向连接线、扼流变压器连接线等距轨底的标准距离等，以便于通过检查测量数值及时判断出问题点。

表1 产生不平衡牵引回流的常见因素Tab.1 Common factors generating unbalanced traction current return

4 典型案例

案例一：中国国家铁路集团有限公司综合检测列车检测发现，大沽河线路所X 到X1LQG 之间有50 Hz 牵引回流干扰，如图3 所示。

图3 案例一检测干扰图Fig.3 Detection interference diagram of case 1

处理过程：经确认大沽河线路所X 到X1LQG之间有3 个轨道区段，位于X 进站信号机外方50 m 处有1 处吸上线。现场车间利用天窗检查处理，对牵引回流径路上扼流变压器连接线及箱盒内外螺丝进行紧固，未发现松动隐患；对牵引回流径路上相关设备的引入线进行全面检查，未发现松脱；继续检查测量过程中发现X 进站信号机处的站内扼流变适配器断路器状态不良，且大沽河1#道岔岔后分支并连线为单根。在更换站内扼流变适配器、对1#道岔岔后分支并连线进行双套补齐打入处理并对道岔跳线塞钉进行锤实紧固后，50 Hz 干扰消除，问题得到解决。

案例二：京沪线兖州7道上行出站道岔区段有多处50 Hz 牵引回流干扰，如图4所示。

处理过程：通过检查测量，确认7G 发送端、55-65DG（55/57#、63/65#交分道岔区段）、29DG受电端存在20 ～30 mV 的50 Hz 工频电压。经对29DG 受电端长短等阻线平衡电流测试，发现近期更换的1 根短等阻线因生产厂家和材质不同，电流不平衡。另外两根长等阻线因1 根破损造成电流不平衡；对交分道岔区段各部逐项检查后发现道岔连接线及跳线状态不良。在天窗内更换29DG 受电端长、短等阻线；联合工务拆除尖轨/基本轨，更换新的连接线、跳线后，50 Hz 干扰消除，问题得到解决。

案例三：胶济客专2585G存在50 Hz 牵引回流干扰，且干扰幅值高达400 mV，如图5 所示。

图4 案例二检测干扰图Fig.4 Detection interference diagram of case 2

图5 案例三检测干扰图Fig.5 Detection interference diagram of case 3

处理过程：通过回放集中监测分析，发现当下行列车占用2585G 时，基本在同一坐标的上行2580G 同时有列车通过并占用2580G，初步分析2585G 存在的50 Hz 干扰来自上行2580G。天窗点内在距离XK 信号机约900 m处上下行之间设置空扼流变压器处，测得上行2580G 电力机车占用时，下行2585G 区段中50 Hz 干扰电流在1.86 ～5.6 A 之间波动。当列车出清上行2580G 时，50 Hz 干扰电流降为0 A，初步判断干扰源来自上行2580G 区段空芯线圈与下行2585G 空扼流之间的横向连接线上。经进一步检查发现此横向连接线在上行2580G 轨底使用过轨卡固定，且靠近空芯线圈端由于安装不当，造成该线与空芯线圈长引接线、短引接线线间距只有4 cm 左右，不符合标准。在拆掉横向连接线过轨卡，将横向连接线与空芯线圈长短引接线重新隔离安装，并对横向连接线进行下落、加装橡胶垫进行轨底防护后，50 Hz 干扰消除，问题得到解决。

5 解决50 Hz干扰问题的注意事项

50 Hz 干扰作为典型性问题，电务段应结合该类问题的实际整治经验，做好统计分析，分类总结出站内道岔区段、无岔区段、股道及区间出现50 Hz 牵引回流干扰的常见表象和产生原因，梳理统计牵引回流通道上电务类器材、线缆的正常技术指标。做好现场人员的培训，提高解决牵引回流干扰问题的质量和效率。

集中修后加强设备检查维护。每次集中修后，由于进行大机捣固、道床清筛等作业，容易导致牵引回流径路上的回流设施连接线、螺丝等出现松动，造成回流不畅，产生50 Hz 干扰。因此建议每次集中修后，现场车间组织力量对线路上的信号设备回流设施集中进行检查、整治，确保牵引回流畅通，提前遏制干扰源的出现，防患于未然。

电气化区段的50 Hz 牵引电流是把轨道电路中的两根钢轨作为回流通道，牵引回路在职责分工上归供电部门，且钢轨基础设施归工务部门管理，同时像工务部门安装的实时断轨监测系统、车辆部门安装的红外线监测设备也会对牵引电流回流造成一定影响。因此处理50 Hz 干扰问题时，在排除电务设备原因，考虑是结合部设备原因后，应联系相关专业部门，共同解决处理。

严格遵守安全规章制度。现场作业人员在更换扼流变压器等相关设备时，必须按规定加设两横一纵连接线。更换或检查横向连接线应做到牵引回流回路不中断，更换或检查绝缘时应做到绝缘两侧不连通，以保证电气化区段轨道电路设备正常运用和维护人员的安全。

6 分析处理50 Hz干扰问题的必要性

目前能检测牵引回流的主要手段是电务检测车线上实时检测，通过分析检测数据可以确认被测线路钢轨的牵引回流幅值及不平衡区域。牵引电流的回流通畅情况可以反映出电务设备各部螺丝的紧固、各种连接线的接触、杆件绝缘的单边漏泄、轨端绝缘的单边漏泄等，所以现场人员应重视对50 Hz 干扰问题的整治克服，及时下手，不要等到影响行车的地步再去检查处理。像钢轨单边漏泄、过轨线缆破损、道岔表示杆进水、道岔杆件单边漏泄等问题，就存在造成不平衡电流超标、轨道电路闪红光带的可能，直接影响正常行车。

随着生产布局调整，行车密度加大，干线天窗较之前减少，人员上道时间随之缩短，在有限天窗内提升解决问题的效率变得愈加重要。中国国家铁路集团有限公司工电专业2019 年重点工作中就提到“要优化修程，执行精准维修和预防性状态修，提高作业质量和效率”。运用好检测监测手段，掌握住分析50 Hz 干扰问题的思路和方法，是及时、高效克服设备隐患的有效方式之一，能提前消除问题苗子，真正实现让职工少跑路、让线路多跑车的效果。

7 结束语

在铁路迅速发展的今天，随着铁路运营能力的提高，列车速度的不断提升，牵引供电系统的电力功率越来越大，牵引回流不平衡对信号系统带来的影响愈加明显。做好日常电务设备维护、检修，提前消除影响牵引回流通畅的不利因素，确保牵引回流平衡，能够提高沿线电气设备运行的稳定性和安全性，对与牵引回流系统连接的轨道电路设备起到保护作用，确保电务作业人员的人身安全。