電力牽引電流對25Hz相敏軌道電路信號電流的影響分析

王海艷

(遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000)

1 25Hz相敏軌道電路

電氣化軌道區(qū)段鋼軌由于有50Hz電力機(jī)車的牽引回流，要求軌道電路采用非工頻軌道電路，與50(Hz的牽引電流區(qū)分，軌道電路就能防護(hù)牽引電流的基波、諧波干擾，以保證軌道電路設(shè)備安全可靠地工作，我國鐵路大都采用25Hz相敏軌道電路。

1.1 概念

25Hz相敏軌道電路是適用于電力牽引區(qū)段亦用于非電力牽引區(qū)段的一種站內(nèi)軌道電路制式。相:相位(二元二位繼電器局部電源電壓相位超前于軌道電源電壓相位90°)敏:頻率(二元二位繼電器局部電源和軌道電源工作頻率為25Hz)

相敏軌道電路是具有相位和頻率雙重選擇性的軌道電路。

1.2 作用

(1)監(jiān)督列車、車列的占用情況及軌道電路的完整性(25Hz)。當(dāng)軌道電路在調(diào)整狀態(tài)時(shí)，GJ可靠吸起，當(dāng)軌道電路有車占用或軌道電路故障時(shí)，GJ可靠落下。GJ的接點(diǎn)條件用于6502電氣集中聯(lián)鎖或計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，參加聯(lián)鎖。

(2)傳輸列控(機(jī)車信號)所需信息(移頻)。利用軌道電路的通道，傳輸移頻信息，以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)電碼化。

(3)電化區(qū)段兩根鋼軌通過電力牽引電流(50Hz)。

牽引電流

2 電氣化區(qū)段對軌道電路的特殊要求

必須采用非工頻軌道電路(25Hz);采用雙扼流雙軌條軌道電路;交叉渡線(含復(fù)式交分道岔)上兩根直股都通過牽引電流時(shí)，應(yīng)加設(shè)鋼軌絕緣。目的是切斷軌條之間的電氣連接，將上、下兩個(gè)道岔區(qū)段完全隔開，防止上、下兩個(gè)道岔區(qū)段之間，存在分路時(shí)互相影響，工作不穩(wěn)定的問題;道岔跳線、鋼軌引接線和接續(xù)線截面加大(不小于50mm2)，引接線等阻;高柱信號機(jī)的安全地線、接觸網(wǎng)的桿塔地線、橋梁等建筑物地線不得直接與設(shè)有軌道電路的鋼軌相連接，也不應(yīng)接至扼流變壓器中心點(diǎn);嚴(yán)禁經(jīng)火花間隙與設(shè)有軌道電路的鋼軌連接。

3 軌道電路中的不平衡牽引電流

(1)牽引電流不平衡的因素。①彎道上的兩根鋼軌的鋼軌阻抗不相等。②鋼軌接頭電阻不可能完全一致導(dǎo)致整個(gè)長鋼軌阻抗與另一側(cè)的鋼軌阻抗就不同。③扼流變壓器中性點(diǎn)兩邊的阻抗不相等;而牽引回流要經(jīng)過多個(gè)扼流變壓器的中性點(diǎn)后才能回歸到牽引變電所，兩根鋼軌由此而形成的阻抗是不一致的。④線路的一側(cè)敷設(shè)有長的金屬管路或各種帶金屬護(hù)套的屏蔽電纜等原因造成軌道電路的對地漏泄不平衡，即兩根鋼軌對地漏泄導(dǎo)納的不相等。

(2)不平衡牽引電流對軌道電路的影響。兩軌之間的不平衡電流對軌道電路產(chǎn)生干擾。由于兩軌之間的電流差值在兩軌間產(chǎn)生軌間干擾電壓，軌間干擾電壓經(jīng)扼流變壓器的變比，使Ⅱ次側(cè)產(chǎn)生更高的干擾電壓，軌道電路的送、受電端受到干擾。不平衡電流對軌道電路的干擾，可分為穩(wěn)定干擾與沖擊干擾兩種狀況。穩(wěn)定干擾是牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)正常供電時(shí)，由于列車位移和列車所需電流的改變，鋼軌線路上每一軌道電路區(qū)段隨時(shí)間和列車運(yùn)行狀態(tài)而改變所受到的干擾。沖擊干擾是機(jī)車升弓和牽引網(wǎng)短路時(shí)所受到的干擾。

(3)減小不平衡電流采取的措施。改善兩根鋼軌的縱向電導(dǎo)不平衡以及規(guī)范鐵路沿線各項(xiàng)建筑物的地線與鋼軌連接的方法:鋼軌網(wǎng)的縱向電導(dǎo)，不僅取決于鋼軌本身，而且取決于鋼軌接頭互相連接的質(zhì)量。鋼軌接頭電阻可能很小，也可能很大;接頭狀態(tài)將決定大地中的電流數(shù)值。現(xiàn)在電氣化區(qū)段普通采用雙套軌端連接線的辦法，一套塞釘連接線，一套軌端焊接線，兩線并用。采用長鋼軌和無縫線路，大大減少了接頭電阻對鋼軌網(wǎng)總的縱向電導(dǎo)的影響，從而減少了對牽引電流漏泄的影響。應(yīng)按年限定期對線路實(shí)施大(中)修，清篩道砟，提高線路質(zhì)量。

(4)加適配器來改善牽引電流對軌道電路的干擾狀況。加設(shè)適配器于接收電路前端，其目的是對穩(wěn)定干擾和沖擊干擾中大的不平衡牽引電流(主要是50 Hz成分)進(jìn)行濾波，至少應(yīng)濾去95%以上;而適配器對有用的信號電流衰耗極小，不影響軌道電路正常工作。適配器是第一級濾波器，濾掉50 Hz不平衡電流(10 A以內(nèi))，其輸入阻抗要與軌通電路的各項(xiàng)參數(shù)相匹配。對于超過10 A以上的強(qiáng)大電流，由10 A熔斷器給予防護(hù)，使軌道電路受電端的設(shè)備不受損害。

4 減小電力牽引電流影響采取的方法分析

4.1 裝“空扼流”處，其信號線圈經(jīng)BG2-130/25型軌道變壓器與BCQ補(bǔ)償器相連，以進(jìn)行補(bǔ)償。BCQ補(bǔ)償器的作用:對軌道電路的信號傳輸進(jìn)行補(bǔ)償，減少空扼流變對軌道電路信號能量的消耗，以減少軌道電路的總功耗。在電碼化區(qū)段，還要對機(jī)車信號的信息進(jìn)行補(bǔ)償，以減少空扼流變對機(jī)車信號信息的能量消耗，因此，對于不同制式的機(jī)車信號，補(bǔ)償器類型不同。

4.2 軌道電路扼流變壓器中心線拆除。全部采用雙扼流軌道電路，中點(diǎn)相連后易構(gòu)成迂回電路，為減少迂回電路對軌道電路的影響，在確保回歸牽引電流暢通的條件下，應(yīng)將個(gè)別扼流變的中點(diǎn)連線拆除，以斷開迂回電路。

4.3 HF25型防護(hù)盒。用于25Hz相敏軌道電路中，保證二元二位繼電器不受50Hz牽引電流的干擾，并對25Hz信號頻率的無功分量及軌道電路相位角進(jìn)行補(bǔ)償，以保證二元二位繼電器可靠工作。

4.4 FB防雷補(bǔ)償器。防雷補(bǔ)償器內(nèi)部設(shè)防雷單元，就是對接的硒片和電容器，硒片用來防雷及大電流侵入。電容用來提高局部線圈的功率因數(shù)，減少變頻器輸出電流。

5 小結(jié)

結(jié)合鐵路現(xiàn)場運(yùn)用實(shí)際，牽引電流對25Hz相敏軌道電路的信號電路的影響進(jìn)行了充分的分析和研究，適應(yīng)我國鐵路高速重載的要求，對當(dāng)今電氣化鐵路的快速發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)意義。