解決由信號(hào)干擾導(dǎo)致軌道電路接收電壓波動(dòng)的一般方法

汪 舉

(中國(guó)鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司哈爾濱電務(wù)段，哈爾濱 150000)

1 概述

軌道電路接收電壓是軌道電路系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要判斷指標(biāo)，對(duì)其穩(wěn)定性的盯控是電務(wù)維修部門的主要工作之一。

軌道電路接收電壓波動(dòng)主要的原因可能有：信號(hào)傳輸通道異變（如傳輸通道屏蔽不良，傳輸通道阻抗變化等）、信號(hào)干擾（如同頻移頻信號(hào)干擾，外部干擾信號(hào)入侵）等。本文利用哈齊客專中繼1站370BG電壓波動(dòng)案例進(jìn)行驗(yàn)證，查找解決由信號(hào)干擾導(dǎo)致的接收電壓波動(dòng)問(wèn)題的一般方法。

2 問(wèn)題解決方法

解決由信號(hào)干擾導(dǎo)致軌道電路接收電壓波動(dòng)一般采用“三步走”的方式：羅列干擾源，規(guī)劃各干擾源的干擾途徑，利用特征分析和排除法定位準(zhǔn)確干擾源及干擾途徑。

對(duì)于信號(hào)干擾導(dǎo)致軌道電路接收電壓波動(dòng)的干擾源主要分為兩種,同頻移頻信號(hào)和外部入侵信號(hào)。干擾途徑主要是傳導(dǎo)和空間耦合。

3 現(xiàn)場(chǎng)案例分析

3.1 哈齊客專中繼1站370BG電壓波動(dòng)案例概述

哈齊客專中繼1站370BG采用通信編碼的ZPW-2000A軌道電路，區(qū)段長(zhǎng)度1 000 m，載頻為2000-2，區(qū)段送端調(diào)諧區(qū)處于無(wú)砟路基，受端調(diào)諧區(qū)處于無(wú)砟橋梁。自9月13日起，該區(qū)段在發(fā)送端電壓不變的情況下，接收端主軌、小軌電壓開始間歇性的上升。以9月18日主軌出電壓為例，電壓曲線如圖1所示。

圖1 主軌出電壓曲線波動(dòng)示意圖Fig.1 The curve fluctuation schematic diagram of outgoing voltage from main track

電務(wù)段組織對(duì)該區(qū)段的軌道電路室外設(shè)備、電纜、地線進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)電氣指標(biāo)滿足《信號(hào)維護(hù)規(guī)則》要求。更換接收器、衰耗器、模擬網(wǎng)絡(luò)盤、室內(nèi)屏蔽線、接收端調(diào)諧匹配單元和空心線圈，室外使用備用電纜芯線替換原芯線，同時(shí)斷開集中監(jiān)測(cè)電纜絕緣測(cè)試線等措施，故障現(xiàn)象仍存在。排除了信號(hào)設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致電壓上升。

3.2 方法應(yīng)用

根據(jù)干擾源及干擾途徑分析，由信號(hào)干擾導(dǎo)致軌道電路電壓波動(dòng)的情況主要分為4種情況：室內(nèi)同頻信號(hào)干擾，室內(nèi)其他信號(hào)入侵，室外同頻信號(hào)干擾，室外其他信號(hào)入侵。因?yàn)闄C(jī)械室內(nèi)設(shè)備均通過(guò)鐵路的CRCC電磁兼容測(cè)試，因此存在室內(nèi)其他信號(hào)入侵的可能性較小。

3.2.1 室內(nèi)同頻信號(hào)干擾排除

調(diào)閱2018年9月18日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，列車占用370BG時(shí)發(fā)生電壓突升，分析曲線有如下特征。

列車輪對(duì)跨壓接收端時(shí)，干擾信號(hào)仍存在，說(shuō)明干擾信號(hào)不是從軌面侵入。

列車分路時(shí)殘壓大于260 mV，但軌道狀態(tài)仍判斷為占用，說(shuō)明干擾信號(hào)并未完全具有移頻信號(hào)特征。

3.2.2 室外同頻信號(hào)干擾排除

使用ME2000P波形記錄儀在中繼1站室內(nèi)采集軌入、軌出以及接收端模擬網(wǎng)絡(luò)盤電纜側(cè)電壓，當(dāng)干擾信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，軌入、軌出以及電纜側(cè)波形均出現(xiàn)波動(dòng)，如圖2所示。

圖2 干擾信號(hào)波形記錄儀采集曲線圖Fig.2 The interference signal voltage curve

查看干擾信號(hào)的波形圖如圖3所示。

圖3 干擾信號(hào)波形記錄儀采集波形圖Fig.3 The acquisition curve graph of the waveform recorder of interference signal

根據(jù)圖3頻率，干擾波形為頻率間隔100 Hz的脈沖信號(hào)。

在頻域中查看干擾信號(hào)的頻譜曲線可知：為1 500～5 000 Hz頻域較寬的干擾信號(hào)。

干擾信號(hào)幅值，電纜側(cè)＞軌入＞軌出，說(shuō)明室內(nèi)測(cè)試到從室外串入1 500～5 000 Hz頻域較寬的干擾信號(hào)，該信號(hào)導(dǎo)致電壓波動(dòng)。

根據(jù)干擾信號(hào)較雜亂，在頻域中可能與移頻信號(hào)的頻譜特征一致。

使用ME2000P采集370BG接收端鋼軌引接線電流。采集到鋼軌引接線上的干擾信號(hào)趨勢(shì)與室內(nèi)監(jiān)測(cè)設(shè)備顯示一致。且鋼軌引接線的干擾信號(hào)頻譜曲線與室內(nèi)采集到的類似，在電壓突升時(shí)刻，波形中疊加了頻率間隔為100 Hz的脈沖干擾信號(hào)。

進(jìn)一步測(cè)試懸空的370BG備用電纜芯線電壓，在18∶06分電壓波動(dòng)時(shí)刻，測(cè)試到如圖4所示100 Hz為半周期的脈沖波形。

圖4 備用電纜干擾信號(hào)采集波形圖Fig.4 Acquisition waveform of standby cable interference signal

同時(shí)測(cè)試370AG接收端、370BG發(fā)送端電纜側(cè)電壓，未測(cè)試到干擾信號(hào)。

由于芯線懸空，在370BG接收端備用電纜上測(cè)試到未經(jīng)過(guò)變壓器設(shè)備的干擾信號(hào)波形與室內(nèi)測(cè)試的干擾信號(hào)脈沖波形周期一致，具有全周期50Hz特征。排除是室外同頻信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸通道進(jìn)入機(jī)械室內(nèi)。

3.2.3 室外其他信號(hào)干擾

通過(guò)排除前兩種方式，基本確定是由室外其他信號(hào)干擾導(dǎo)致。

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與370BG相鄰的370AG、390AG區(qū)段以及上行區(qū)段351AG的送受端均未出現(xiàn)電壓上升的現(xiàn)象。說(shuō)明干擾信號(hào)僅侵入370BG接收端。

由于370BG是中繼1站邊界軌道區(qū)段，在該區(qū)段長(zhǎng)度范圍內(nèi)僅存在1根8（B）芯內(nèi)屏蔽數(shù)字信號(hào)電纜，使用2芯370BG接收端電纜，其余為備用和電話芯線，因此初步判斷370BG的干擾信號(hào)侵入途徑為接收端電纜。

測(cè)試電纜外皮在接地和非接地情況下時(shí)電纜內(nèi)的電流。

測(cè)試點(diǎn)位于370AG的接收側(cè)，測(cè)試示意如圖5所示。

圖5 電纜測(cè)試示意圖Fig.5 Schematic diagram of cable test

室外電纜電流、地線電流測(cè)試和室內(nèi)同時(shí)刻對(duì)照情況如表1所示。

表1 室內(nèi)外測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)照表Tab. 1 Comparison table of indoor and outdoor test data

通過(guò)對(duì)比3個(gè)時(shí)間點(diǎn)室內(nèi)監(jiān)測(cè)電壓波動(dòng)和室外電纜電流的曲線圖，時(shí)間完全一致。

對(duì)比測(cè)試點(diǎn)電纜外皮正常和干擾時(shí)刻的波形、頻譜，發(fā)現(xiàn)電纜外皮測(cè)試到的干擾信號(hào)波形和頻譜曲線與室內(nèi)測(cè)試到干擾信號(hào)基本相似。

通過(guò)以上分析，可以得到干擾途徑是通過(guò)空間耦合作用，導(dǎo)致外界信號(hào)耦合入傳輸通道。

對(duì)370BG周邊空間的通信、電力設(shè)施進(jìn)行干擾源查找。

a.排除線路旁通信線電纜干擾

線路旁剛進(jìn)行了地方通信線纜施工，通過(guò)對(duì)懸空通信光電纜、地面電纜溝內(nèi)線纜進(jìn)行測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)干擾源存在。

b.排除濱州電化自閉供電線干擾

對(duì)濱州電化項(xiàng)目電力“里-對(duì)”自閉供電線纜斷電試驗(yàn)，并測(cè)試，室內(nèi)370BG電壓上升仍然存在，排除其干擾源的可能性。

c.排除與信號(hào)電纜相鄰的電力貫通纜干擾

對(duì)電力電纜電流測(cè)試采集：

在9∶45時(shí)刻370BG室內(nèi)接收端電壓上升時(shí)，電力電纜采集到了幅值較低的干擾，從理論分析不具備干擾源特征鐵路附近地方通信基站干擾源測(cè)試。

在鐵路附近的一個(gè)近期剛開通的地方用通信基站的射頻電纜進(jìn)行測(cè)試，其波形如圖6所示。

圖6 基站天線采集異常波形圖Fig.6 Abnormal acquisition waveform of the base station antenna

測(cè)試到的波形與室內(nèi)測(cè)試的干擾信號(hào)波形相似。經(jīng)專業(yè)咨詢，該信號(hào)波形與基站正常工作發(fā)射出的信號(hào)波形特征不符。

相關(guān)單位對(duì)通信基站進(jìn)行斷電重啟檢修，重新上電后，再次對(duì)通信基站的射頻電纜370BG、370AG的電纜外皮再進(jìn)行測(cè)試，未測(cè)試到干擾信號(hào)。

370BG接收主軌出電壓也恢復(fù)正常。

3.3 案例結(jié)論

哈齊客專中繼1站370BG由于外界干擾信號(hào)空間耦合至接收端電纜中，導(dǎo)致該軌道電路區(qū)段電壓突升波動(dòng)。

4 總結(jié)

通過(guò)哈齊客專中繼1站370BG接收電壓波動(dòng)案例的應(yīng)用，證明解決由信號(hào)干擾導(dǎo)致軌道電路接收電壓波動(dòng)的一般方法是有效的。