市域铁路交流25kV供电制式下计轴受扰解决方案

林静 南接龙

摘 要：市域铁路牵引采用25 kV制式供电，前期运营期间在供电分相区、段场停车库及接触网升降弓时频繁出现计轴区段异常红光带故障，本文针对这些故障地点进行调查定位分析，最后根据分析结果提出解决建议。

关键词：交流25 kV供电制式;计轴受扰;牵引回流;供电分相区

中图分类号：U285.7 文献标识码：A

0 引言

市域铁路是国内首条采用交流25 kV牵引供电的市域铁路，该牵引供电方式是国内电气化铁路普遍采用的供电方式，但市域铁路S1采用计轴作为区段的空闲占用检查的设备，而非电气化铁路普遍采用轨道电路作为区段空闲占用检查设备。前期运营期间在供电分相区、段场停车库及接触网升降弓时频繁出现计轴区段异常红光带故障，针对这些计轴受扰故障点我们进行调查定位分析，具体分析如下。

1 计轴受扰调查分析

1.1 计轴对外部电磁环境抗扰度要求

计轴设备对外部电磁兼容性要求应符合CLC/TS 50238标准，根据CLC/TS 50238标准中电磁场强度在X、Y、Z方向限值，当外部电磁场强度超出上述任意限值时，很容易对计轴磁头造成干扰，影响计轴磁头的正常工作，因此要求牵引供电回流、车辆牵引系统发射的电磁场强调应控制在此标准范围内。

1.2 车辆段停车场及正线牵引回流方式

根据对国内采用25 kV牵引供电制式项目牵引供电回流的调查，车辆段、停车场及正线分别采用的回流方式如下：

车辆段、停车场采用的牵引供电回流方式如下图1所示，牵引回流通过回流线、钢轨和大地进行回流。

正线采用的牵引供电回流方式如下图2所示，回流方式有回流线、吸上线、钢轨和大地回流。

1.3 车辆段停车场停车库计轴受扰分析及解决措施

市域铁路在车辆段、停车场停车库内，当车辆进行单车或多车升降弓时，引起车辆前方或者后方计轴车轮传感器（计轴磁头）受扰，导致列车所处区段的前方无车区段或者后方无车区段异常占用。现场测试环境及采集到的受扰波形如下。

根据现场测试结果显示，现场磁场强度在Z方向的场强为123.45 dBuA/m，已经超出标准中计轴磁头所承受的限值94 dBuA/m，如图2所示。

根据测试分析，在车库前增加均流线，可以有效的降低受扰计轴点附近电磁强度，在场段停车库前增加均流线能有效降低计轴磁头附近电磁场场强，可有效解决计轴受扰的问题。

1.4 正线分相区计轴受扰分析及解决措施

在电气化铁路牵引区段，牵引供电采用单工频交流供电方式。为使电力系统三相尽可能平衡，接触网采用分段换相供电。

现场调查发现部分区域含分相区区域吸上线的设置不符合该项目的设计要求，分相区左右两侧吸上线间隔达2.7 km。不满足《TB 10623—2014 城际铁路设计规范》，两处吸上线间隔不宜大于1 500 m。同时发现吸上线设置在受扰计轴点后方约50 m处，列车经过分相区时钢轨回流从该吸上线分流较大，导致受扰计轴点位置的钢轨回流变化也较大。

根据上述分析，对分相区内计轴点前后均增加吸上线或接地线处理后，列车通过分相区时未在发现出现受扰导致计轴区段异常占用的情况。

市域铁路在4月24日受扰计轴点前增加牵引回流吸上线后，该受扰计轴点在以后再也未发生过计轴异常红光带问题。

1.5 接触网停送电计轴受扰分析及解决措施

根据对正线综合接地系统的设计和现场调查，关于接触网停送电过程导致计轴受扰与强弱电接地原则有关系，比较分析如下。

根据表1三个项目强弱电接地对比分析，我们推断弱电接地不与钢轨相连能减少计轴磁头受扰。

通过上述对比分析，并结合受扰时刻的波形存在瞬间被拉低后又拉高然后恢复正常的现象，我们推测计轴通道存在瞬间的短路后恢复的可能。

为此，我们专门进行了计轴芯线对地电压的测试，发现接触网停送电时计轴芯线对地电压存在较大的感应电压。

该感应电压超过了计轴防雷模块的触发值，防雷模块启动对地导通泄放芯线能量，这相当于计轴电缆芯线短路，采集到的电压减小，随后防雷模块恢复，计轴电缆芯线恢复正常，相当于室内重新给车轮传感器供电，采集到的电压升高。

因此，参考成都某线采取了将弱电扁钢与钢轨连接线断开的措施，减小计轴通道受扰。截至目前，接触网停送电过程计轴受扰的统计情况如下：

市域铁路自7月份对弱电扁钢与钢轨连接采取断开后，再未发生过由于接触网停送电导致计轴异常红光带現象。

2 结束语

综上所述，为了保证计轴设备能够正常应用于25 kV交流供电制式线路，建议对牵引供电回流、综合接地和计轴点布置按照以下方式设计：

（1）停车场、车辆段牵引回流设置回流线，且在停车库前、库中设置吸上线;若不能设置单独的回流线时，应考虑在停车库库前、库中计轴点前后增加均流线。

（2）正线吸上线的设置应严格按照设计规范执行，如：不大于1.5 km设置一处吸上线;另外，为了减少列车通过分相区时存在的计轴磁头受扰现象，计轴点避免布置在分相区内，若确实不能避免，应在计轴点的两端增设吸上线。

（3）综合接地设计时，弱电接地应与强电回流分开设置，且均不作为钢轨回流使用。

参考文献：

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