铁路信号设备抗电气化干扰的研究

铁路信号设备抗电气化干扰的研究

第一章 概述

我国电气化铁路建设已经经历了40年的历程，在科研设计、器材、施工及运营管理等方面均取得了长足的进步。随着我国铁路运输实业的发展，电气化铁路建设必须将高速发展。

近年来，随着铁路现代化建设的高速发展，铁路提速改革的需要和新技术的广泛运用，铁路电气化程度也越来越高。电气化铁路将作为今后新线建设和主要繁忙干线扩能改造的重点，进一步加快发展，电气化铁路的大发展，必然带动与之相配套的信号技术的大发展。同时在铁路全路电务部门也将要掀起一个学习研究电气化铁路技术的热潮。

铁路信号设备是组织列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键设备。铁路信号设备是铁路主要技术装备之一。铁路信号设备，包括信号继电器、信号机、轨道电路、转辙机等是构成铁路信号系统的基础，他的质量和可靠性直接影响信号系统的发挥、可靠性的提高，在铁路现代化的进程中，信号设备在不断的更新和改造。

在铁路运输中，采用电力牵引可以较大的提高运输能力，显著地节约能源和无环境污染，它是铁路现代化的主要标志之一。但电力牵引也给信号设备到来了较大的强电干扰，如没有较为先进的信号设施与之相配套，则电气化铁路的优势也不能充分发挥。也就是说，先进的信号设备如不能有效防止和排除电力牵引的种种干扰，那就不能保证行车安全和提高运输效率。

为了防止电气化铁路给信号设备带来的强电干扰，为了使信号设备更好的适应与电力牵引方式，信号部门采取了一系列措施，来抑制和降低强电干扰，所以研究电气化区段对信号设备的干扰是很有意义的，也是很有必要的。这对我们的要求也是我们电务工作者面临的新形势和新任务，要管好电气化铁路信号必须要学好研究好电气化铁路知识，合理运用好电气化，防止电气化对信号设备的干扰，确保铁路信号的安全。

第二章 分析电气化铁路产生外界干扰的原因

在单相工频25KV交流制电力牵引区段的接触网中，随时间变化的电压和电流在周围空间产生连续分布的交变电磁场，因此在铁路沿线设置的各种信号设备上，会产生对大地的电位合电动势，同时各种信号电路内也会导致感应电流的出现。因此，电和磁的影响在电气化区段中是整个统一电磁影响的两个方面，对沿线的信号设备及维修产生干扰。

第一节 简述电气化铁路的电流和电压制

电气化铁路的电流制式之电气化铁路牵引网中采用的电流种类。目前，主要有三种电流制式，即直流制、单相低频交流制和单相工频交流制。电压制是指在某种电流下的电压等级。我国干线电气化铁路目前采用的是单相工频交流制。 一、电气化铁路电力牵引供电制式简述。

我国早期铁路电气化采用直接供电制式（简称TR供电制式），是在牵引网中不加任何防护措施的一种供电方式。他的一根馈线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨上。供电回路简单，投资也省牵引网阻抗较小，能耗也较低。但在列车运行时产生的牵引电流，对轨道电路的干扰也很大。目前我国电气化铁路主要采用的是AT、BT两种供电制式，每种制式都有自己的优点和防干扰性能。

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二、电气化铁路电力牵引制式的特点。

1、BT供电方式是吸流变压器供电方式的简称。其原理和抗干扰性是：通过吸流变压器初、次线圈之间的互感耦合作用，迫使本来有钢轨和大地返回牵引变电所的牵引电流，大部分改经回流线返回牵引变电所，从而减少了对轨道电路的强电干扰。另外。回流线中电流的方向与接触网中的电流方向相反，两者所产生的磁场很大部分相互抵消，因而较大地改善了其周围弱电设施（通信、信号等）及电线路的电磁影响。但BT供电方式的干扰影响仍是存在的，由于吸流变压器需要励磁电流，它等于变压器原边电流与次边电流的几何和。励磁电流的存在不仅是使原边、次边两个电流有大小，而且相位也小于180°。由于励磁电流只流经接触网（T）而不流经回流线（NF），所以励磁电流对周围电气设备、电线路的干扰是存在的。

2、AT供电方式是在接触网上与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其中性点与钢轨相连接。每隔10km左右设置一台自耦变压器，它将牵引网的供电电压提高一倍，而供给电力机车的电压仍是25KV。其工作原理和抗干扰性是：对于列车负荷来说，由牵引变电所至第一个自耦变压器之间是由接触线（T）与正馈线（AT）的平衡回路供电的。在两个自耦变压器的区段内，列车负荷是由两个自耦变压器并联供电的，它们的电流方向各自相反。故选择适当的AT间距，就能达到与BT供电方式同样的效果。其次，当接触网短路时，不会造成自耦变压器的铁心饱和而导致防干扰效果的严重恶化。 AT牵引网中钢轨（R）与防护线（PW）并联的连接线一般在扼流变压器的中性点上。设置防护线的作用是：1〉、减少了钢轨中的牵引电流，降低了钢轨电位；2〉、接触网支柱地线一般连接在防护线上，不在于钢轨直接相连，从而改善了轨间对地电阻的不平衡程度。3>、防护线起屏蔽作用，选择适当的截面和安装位置，可降低牵引网的磁影响。

第二节 轨道电路概述 一、轨道电路作用及构成

轨道电路是铁路信号自动控制的基础设备。利用轨道电路可以自动检测列车、车辆的位置，控制信号机的显示；通过轨道电路可以将地面信号传递给机车，从而可以控制列车运行。

轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上送电和受电设备构成的电路。 二、轨道电路的原理

当两根钢轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨道继电器吸起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路。由于轮对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限流电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同时，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会使轨道继电器落下。 三、轨道电路分类

1、按轨道电路的工作方式分为开路式和闭路式轨道电路。闭路式轨道电路能够检查轨道电路的完整性，所以目前信号设备中多采用闭路式轨道电路。

2、按牵引电流通过方式分为单轨调和双轨条轨道电路。双轨条轨道电路工作比单轨条轨道电路稳定可靠，极限长度基本上可以满足闭塞分区长度的要求，但成本高。电气化区段多采用双轨条轨道电路。

3、按相邻钢轨线路的分割方法分绝缘节式和无绝缘节式轨道电路。

4、按信号电流性质分直流、和交流；连续式和脉冲式供电等几种。我国目前应用的

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有：50Hz轨道电路、25Hz相敏轨道电路、微电子交流计数轨道电路和移频轨道电路（有4信息、8信息、18信息和UM71、ZPW2000）。 四、轨道电路的工作状态

根据轨道电路的基本要求，在设计、计算和研究时，应分析以下三个状态：

1〉 调整状态是轨道电路空闲、线路完整，受电端正常工作时的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最小，即电源电压最小，钢轨阻抗最大而道渣电阻最小。

2〉 分路状态是两条钢轨间被列车车轮对或其他导体连接，使轨道电路受电端设备能反映轨道被占用的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，即电源电压最大，钢轨阻抗最小而道渣电阻最大。

3〉 断轨状态是轨道电路的钢轨被折断时，轨道电路受电端设备能反映钢轨断轨的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，除了与电源电压最大，钢轨阻抗最小有关系外，还与断轨地点和道渣电阻大小有关。

第三节 电气化区段抗干扰分析 一、产生电气化干扰的干扰源

在电气化区段中电力牵引电流对信号设备的干扰，主要归纳为四个方面：

1〉轨道电路和机车信号受钢轨中不平衡牵引电流回流、瞬间脉冲电流及谐波电流的干扰。

2〉信息传输电缆受牵引网系统的感性、容性耦合的干扰。

3〉沿线基站场的固定电气电子设备受电力系统的房舍、耦合、回流低电位等影响。 4〉机车上的机车信号、自动停车装置及其相应的传输线等受电力机车强电设备的电、磁、电磁放射源的影响。

二、电气化区段不平衡电流是如何产生的。

电力牵引电流是通过扼流变压器中性点，经两个半边线圈，两根钢轨而回归牵引变电所的。扼流变的两个半边线圈匝数相等，两根钢轨的长度相等，故从理论上讲两根钢轨上的牵引电流应是相等的。但实际上通过两根钢轨的牵引电流是不平衡的。产生不平衡电流的原因有以下几方面的因素：

1） 轨道电路处于弯道上，曲线线路的外轨长而内轨短，形两根钢轨的钢轨阻抗不相等。

2） 钢轨接头电阻是由塞钉连接线、桂端焊接线、连接夹板三方面组成的并联电阻，每个钢轨接头电阻不可能完全一致，两侧的钢轨阻抗就存在差异。

3） 扼流变牵引线圈中性点两边的线圈阻抗不可能绝对相等，两侧的钢轨引接线电阻也可能有微小的差距，形成扼流变中性点两边的阻抗不相等；而牵引回流要经过多个扼流变中性点后才回到牵引变电所，两根钢轨由此而形成的阻抗不一致。

4） 轨道电路的对地漏泄不平衡，即两根钢轨对地漏泄导纳的不相等。牵引电流回流自电力机车车轮传递至钢轨起即分成两部分回流，一部分由钢轨回流，另一部分经大地回归牵引变电所，其电流分配的比例情况与钢轨对地的接触电阻的大小有关。 三、不平衡牵引电流对信号轨道电路有哪两种干扰状况

不平衡牵引电流对信号轨道电路的干扰，可分为稳定干扰和冲击干扰两种状况。 a) 稳定干扰。牵引网供电系统在正常供电时，全部牵引变电所、分区亭和接触网并联的开闭所接通。某一牵引变电所由于某种原因列解时，供电系统处于越区供电状况，牵引变电所之间距离增加了，由于工作中的牵引变电所保证列车的用电。由于列车位置和列车所需要电流的改变，所以钢轨线路上每一轨道电路区段所受到的干扰也

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随时间和列车运行状态而改变。

b) 冲击干扰。在电力机车升弓空载投入主变压器时，牵引电流回流中，出现一个冲击电流。由于这个瞬间的50Hz电流波形中含有很强的谐波分量，在某种条件下，能使轨道继电器发生错误动作。

四、电力牵引电流对信号轨道电路干扰考虑以下几种情况：

1、由于GJ错误吸起，在站内、区间造成信号错误显示或造成锁闭电路的错误解锁。 2、由于GJ错误落下，在站内、区间造成错误显示停车信号或在站内造成错误解锁。 3、GJ落下延误，使停车信号延迟显示而可能造成危险。 4、二元二位GJ翼板振动，使得继电器可靠性削弱。 五、电力牵引对那些设备产生干扰

在单相工频25KV交流制电力牵引区段的接触网中，随时间变化的电压和电流在周围空间产生连续分布的交变电磁场，因此在铁路沿线设置的各种信号设备上，会产生对大地的电位合电动势，同时各种信号电路内也会导致感应电流的出现。主要有：

1、 对信号设备的轨道电路设备产生强电流干扰，可能导致轨道电路错误显示而造成信号联锁失效，影响行车安全。

2、 对信号设备的轨道电路设备产生强电流干扰，可能导致轨道低频信息传递产生错误，或接受不到信息，影响行车秩序和安全。

3、 对信号设备的轨道电路产生强电流干扰，可能烧坏设备甚至危及人身安全。 4、 对信号设备的机车信号接受信息传输产生干扰，可能导致机车信号显示错误或乱显示，直接影响行车安全。

5、 对信号地下电缆产生影响，可能造成信号电缆绝缘强度或绝缘被击穿，影响安全。

因此，电和磁的影响在电气化区段中是整个统一电磁影响的两个方面，对沿线的信号设备及维修产生干扰。

第三章 信号设备防电气化干扰措施

为了防止电气化铁路给信号设备带来的强电干扰，为了使信号设备更好的适应与电力牵引方式，信号部门采取了一系列措施，来抑制和降低强电干扰，使之免受影响，此类工作称之为防干扰。

第一节 铁路电务对信号设备稳定采取的防干扰措施

电力牵引区段的两条钢轨，既作为信号通道来传输轨道信息，又作为牵引电流的回归通路。这两种不同性质的电流在同一钢轨线路上传输，牵引电流的干扰给轨道电路的正常工作带来很大的影响。为消除或减少干扰对信号设备的影响，必须对干扰源的情况进行深入了解，采取一定的防护措施，使设备稳定可靠的工作。 一、电气化区段对轨道电路采取的特殊要求

1、必须采用非工频制式的轨道电路，我国电气化铁路均采用工频50Hz交流供电，钢轨既是牵引电流的回流通道，又是轨道电路信号电流的传输通道。因此须采用非工频制式，且该制式对50Hz牵引电流的基波及其谐波干扰具备有效可靠的防护措施，以保证轨道电路设备的安全可靠地工作。

2、必须采用双轨条轨道电路，双轨条轨道电路用扼流变沟通牵引电流成双轨条回流，轨道电路处于平衡状态，便于实现站内电码化。而单轨条轨道电路对牵引电能损耗较大，且易造成站内电码化串码、掉码，故不采用。

3、交叉渡线上两根直轨都通过牵引电流时应加绝缘节。

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4、钢轨接续线截面加大。其截面不小于50m㎡。 5、道岔跳线和钢轨引接线截面加大，引接线等阻。

6、轨端连接线应采用焊接式（现多数采用“一塞一焊”较为安全、可靠的双套方式）。 7、接触网支柱地线、桥梁等建筑物地线与钢轨地线向连接，应符合有关的技术要求。

二、电气化区段采取的防干扰措施

1、选择非工频制式轨道电路是理想的选择。如25Hz相敏轨道电路，在电气化区段内的轨道电路除应满足在最不利条件下的基本要求外，还应具有能防护牵引电流干扰分能力，使之调整状态时不会因干扰电流或电压而使轨道继电器错误落下，或者在分路状态时不致因干扰电流或电压而使继电器错误吸起。所以埋在《铁路信号设计规范》第13.3.1条中规定：“交流电力牵引区段应采用非工频轨道电路，牵引电流纵向不平衡系数不得大于5％因此选用25Hz符合《设规》规定。

25Hz相敏轨道电路采用了二元二位轨道电路，该继电器具有可靠的频率选择性和相位选择性，因此不需要加设滤波器，避免了因滤波器故障而造成行车危及安全。充分满足“故障－安全”要求，因而可以设计成连续供电式轨道电路，做到设备简单，设备简单，工作稳定，应变速度快，便于维修，防雷性能良好。因此具有一定的优越性。 25Hz相敏轨道电路分别由的25Hz轨道电路分频和局部分频的给轨道电路继电器的轨道线圈和局部线圈供电。在继电器室内的25HZ轨道电源屏中设有专门的局部和轨道电路电压90°，因此，又由于受电端并节防护盒，可大大减少轨道电路传输中的衰耗盒相移，所以经轨道传输后加在继电器上的局部电压和轨道电压（或电流）间的相角，仍可比较接近理想相位角，由于采用集中调相，使轨道电路设计和施工，维修大为简化。二元二位轨道继电器分别由轨道电源和局部电源供电，工作时仅从轨道电路取得较小功率（0.6A），而大部分功率使通过局部线圈取自局部电源（6.5A），由于轨道电源消耗的功率较小，再加之25Hz时钢轨阻抗值较低，所以不率消耗或轨道电路的传输长度来说，都具有一定的优越性。

2、电气化铁路的电气化设备加装了防护设备，如设计防护线，设置防护线的作用是： 1〉、减少了钢轨中的牵引电流，降低了钢轨电位；

2〉、接触网支柱地线一般连接在防护线上，不在于钢轨直接相连，从而改善了轨间对地电阻的不平衡程度。

3>、防护线起屏蔽作用，选择适当的截面和安装位置，可降低牵引网的磁影响。

3、加适配器来改善牵引电流对轨道电路的干扰。电气化铁路中各种制式的轨道电路已采用了不同于工品（50Hz）的信号电流频率。加设适配器是为了进一步改善牵引电流对轨道电路的干扰状况。加适配器在接受电路前端，其目的是对稳定干扰和冲击干扰中大得不平衡牵引电流进行滤波，至少应滤去95%以上；而适配器对有用信号电流的衰耗极少，不影响正常工作。适配器是第一级滤波器，滤掉50Hz不平衡电流（10A以内），其输入阻抗要与轨道电路的各项参数相匹配。对于10A以上的强大电流，由10A保险给以防护，使轨道电路不受损害。

4、电气化区段为了防止牵引电流对信号设备的干扰，电路上采取哪些防护措施： （1） 采用与最大牵引电流相匹配的高容量扼流变压器。

（2） 轨道电路接收端采用抗干扰的适配器，来缓解冲击电流，减少不平衡电流的影响。 （3）轨道电路受电端轨道继电器线圈上并接防护盒，使之滤掉不平衡50HZ牵引电流。

第二节 减少不平衡电流采取的措施

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减少不平衡电流以改善轨道电路工作的可靠性，应采取的措施是改善两根钢轨的纵向电导不平衡以及规范铁路沿线各项建筑物的地线与钢轨连接的方法。如对钢轨接头电阻加以，现在普遍采用双套轨端连接线的办法，一套塞钉连接线，一套轨端焊接线，两线并用来改善钢轨纵向电导不平衡。另外近年来采用长钢轨和无缝钢轨线路，大大减少了接头电阻对钢轨网总的纵向电导的影响，从而也减少了对牵引电流漏泄的影响。电气化区段按运营年限对所属线路进行清筛大修，提高线路的质量，这也有利于轨道电路的稳定、可靠的工作。

电力牵引区段牵引电流的回归电流与轨道电路共同的通道，两根钢轨的不平衡引起的干扰，为使轨道电路稳定可靠的工作，必须采取减少或抑制干扰的措施。要减少干扰电压，就要减少牵引电流、不平衡系数和接受短的输入阻抗。牵引电流与运行机车的台数、牵引的吨数以及线路的坡度等因素有关。不平衡系数Ki是与两根钢轨对地漏泄和纵向的钢轨阻抗的不平衡有关，在一般情况下，频率越高，不平衡系数越小，钢轨间干扰也越小。减少不平衡系数和减低谐波百分比是减少干扰的重要措施。

由上所述，电力牵引区段牵引电流对轨道电路的干扰很大，必须在信息选择和传递上进一步抵制干扰影响。 抑制干扰一般采取的方法：

1〉、采用频率分割躲开牵引电流的谐波干扰。从干扰源的谐波分析看主要集中在牵引电流的奇次谐波，而偶次谐波的干扰量较小。要躲开牵引电流的干扰，必须要使信号频率从牵引电流的谐波之间通过。牵引电流两谐波之间的频率间隔是牵引电流的基波频率，信号要从基波频率的通带内通过，就要采用窄带传输技术。

2〉、采用强信号压干扰，就是把信号功率选得比干扰功率大的方法，提高接受设备的门限值，使干扰不能通过接受设备。

3〉、采用躲与压并举的方法，一直牵引电流的谐波干扰。就是把信号频率选择在谐波干扰电压不太大的频段，然后利用提高信号的传输功率来抑制不大的干扰电压。

第四章 25Hz轨道电路的选择与防干扰措施

第一节 25Hz轨道电路

一、25Hz轨道电路设备的基本组成。

1〉送电端设备构成：送电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、保险RD2。

2〉受电端设备构成：受电扼流变压器BE25、轨道变压器BG25、电阻R0、保险RD1、防雷FB、防护盒FH、25HZ轨道继电器GJ（JRJC1-70/240）。

另外25HZ轨道电路的轨道电源和局部电源分别由的轨道分频器和局部分频器给轨道继电器的轨道线圈和局部线圈供电。 二、25HZ轨道电路的特点。

1) 相敏25Hz轨道电路由于采用了二元二位继电器，其具有可靠的相位选择性和频率选择性，因而对贵端绝缘破损和外界牵引电流或其他频率电流的干扰能可靠的进行防护

2) 25Hz轨道电路采用25Hz频率后，与其它工频连续式轨道电路比较，在相同条件下，受道渣电阻变化影响小。

3) 25Hz电源是运用分频的原理构成的，由于50Hz工频稳定，所以它也有频率稳定的特性，其频率衡定在50Hz的一半。

4) 由于25Hz分频器的固定特性，当两个分频器的输入端反向连接时，则其输出电压

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相差90°，易于做成局部电源电压恒定超前轨道源电电压90°，因而可以采用其中调相方式。

5) 25Hz分频器具有不可逆性，虽然50Hz不平衡牵引电流通过扼流变、轨道变压器流入轨道分频器的输出回路，但在其输入端不可能有100Hz电流。同时室内轨道继电器的局部线圈是由局部电源单独供电，他不与钢轨或轨道分频器的输出相连，又不经过室外电缆线路，不受接触网电流产生的50Hz干扰电压的影响。

6) “田”字型分频器的两线圈呈90°位置放置，输入线圈的交流产生的刺痛不与谐振线圈完全相交，因而原则上排除了在输入线圈间有局部断路时输入线圈50Hz电流向分频器输出电路的变化，大大降低25Hz输出回路中50Hz成分。

7) 分频器具有稳定特性，当输入的50Hz电源电压在220V（+33，-44），负载由空载至满载的范围变化时，分频器的输出电压在220（+6.6，-6.6）V范围变化，因而提高了轨道电路工作的稳定性。

8) 25Hz轨道电路由于采用了连续方式，从而较为方便的找出其工作的最不利条件和肌线指标，更便于通过计算和实验手段加以验证。 三、25Hz轨道电路工作原理

25Hz轨道电路的信号电源是由铁磁分频器供给25Hz交流电，以区分50Hz牵引电流，接受器采用二元二位轨道继电器，该继电器的轨道线圈由送电端25Hz轨道电源经轨道传输后供电，局部线圈则由25Hz局部分频器电源供电。轨道继电器工作时，从轨道电路取得较少的功率而大部分功率是通过局部线圈曲子局部电源，因而轨道电路的控制距离可以延长，且只有轨道继电器上的轨道线圈电压Ug和局部线圈电压Uj之间的相位角接近或等于90°时，转矩最大，是翼片绕轴旋转，带动接点动作，否则，翼片不能旋转，不能带动接点动作。所以，25Hz轨道电路既有对频率的选择性（区别开电力牵引电流）又有相位的选择性。当轨道线圈和局部线圈电源电压满足规定的相位要求时，GJ吸起，过道电路处于调整状态，即表示轨道电路空闲。当列车占用时，轨道电路被分路，GJ落下。若频率、相位不对时，GJ也落下。因而，其抗干扰性能较强，广泛应用于交流电力牵引区段。

第二节 97型25Hz轨道电路 一、主要特点

1 提高绝缘破损防护性能

钢轨牵引引接线采用焊接式，减少接触电阻，以提高绝缘破损防护性能。 2 取消不设扼流变压器的送、受电端

在运营中发现，不设扼流变压器时，轨道继电器所受的干扰远大于设扼流变压器的区段，同时不易于轨道电路调整。为此全部增设扼流变压器。 3 扼流变压器经等阻线与钢轨连接

将连向钢轨的一长一短引接线设计成等阻线，降低牵引电流归系统的不平衡系数、 4 电源屏的配置

每一区段的平均传输功率为20w，每个继电器局部线圈加并电容补偿后的功率为

6.5w，考虑单受和多受区段的比例。一个车站的轨道区段数和轨道继电器数按1：2计算，这样就相当于轨道分频器和局部分频器供电给每一个轨道电路分别耗电20w和13w，从而能计算出一个车站电源屏的型号配置。 5 二元二位继电器

97型25Hz相敏轨道电路优化了磁路设计和提高工艺设计水平，返还系数由原来的0.5增至0.55，消除了因翼片碰撞外罩而造成卡阻的可能故障。具有可靠的相位选择性和频率选择性，抗干扰性能强，便于实现电码化。

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6 增加扼流变压器的类型

由原来的仅400A一种类型增加了600A和800A两种。他们分别供侧线正线和靠近牵引变电所的区段。 7 极限长度延长

把二元二位继电器的返还系数由0.5增加到0.55

将送电端极限电阻由2.2Ω增加到4.4Ω，将受电端匹配变压器的变比由原来的16.67降为13.。

将25Hz分频器的输出电压允许波动范围由原来的±5％减少到±3％。 通过以上几次改进措施，最终能将极限长度由1200m提高到1500m。 8 系统抗干扰能力大大提高

采取综合治理的方式大大提高系统抗冲击干扰分能力，首先设法尽可能减少电流的侵入量，其次在干扰电流侵入后设法使其少起一些干扰作用。另外，侵入分干扰电流若能造成轨道继电器误动，则设法让其误动后果不能影响其他信号设备或电路。 二、原25Hz轨道电路在运用过程中存在的问题： 1)冲击干扰引起轨道继电器错误动作，

2）绝缘破损防护失效造成轨道电路失去检查，

3）原设计、器材中不足（二院二位继电器设计不合理、受电不设扼流变、空恶瘤引起的发麻不足、电源屏不匹配、不平衡问题等）。为解决上述问题，又研制了97型25Hz轨道电路。

三、97型25Hz轨道电路的改进： 1）、提高了绝缘破损防护性能。

2）取消了受电不设扼流变的单扼流设备。 3）改变了扼流变的连接方式。 4）优化电源屏的配置。 5）改进了二元二位继电器。 6）增加了扼流变的类型。 7）改善了发码发送条件。 8）极限长度延长。

9）提高了系统的抗干扰能力。这样大大改进了25HZ轨道电路的可靠性和抗干扰性。 四、25Hz轨道电路器材

1）扼流变压器（BE25/400、BE25/600、BE25/800）：在电气化牵引区段，为保证牵引电流的顺利通过绝缘节，在轨道电路发送端、接受端设置扼流变，轨道电路设备通过扼流变接向轨道，并传递信息。扼流变对牵引电流阻抗很小，而对信号电流阻抗很大，沿着两根钢轨流过的牵引电流在绝缘处通过扼流变的商埠和下部线圈，再经过其中心线圈向另一扼流变的商埠和下部线圈，然后又流向相邻的轨道电路的两根钢轨中去，这样牵引电流通过了绝缘节。因为钢轨中的牵引电流大小相等，扼流变上下线圈的匝数也相同，因此牵引电流在上下线圈中产生的磁通相等而方向相反，它们的总磁通等于零。所以对次线圈的信号设备没有影响。如两根钢轨的牵引电流不平衡时，扼流变铁心中总磁通不为零，在次级线圈中产生干扰，故需要增设防护。 2）防护盒（HF1、HF2、HF3）是由G、C串联而成，线圈电感为0.845H，电容为12ｕF。并联在GJ上，对于50Hz呈串联谐振，相当于15欧电阻，以抑制干扰电流。对于25Hz电流相当于16uF电容，对25Hz信号电流的无功分量进行补偿。

3) 二元二位继电器（JRJC-66/345、JRJC-72/240），其继电器的轨道线圈由送电端25HZ轨道电源经轨道传输后供电，局部线圈则由25HZ局部分频器电源供电。轨道继电器工

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作时，从轨道电路取得较少的功率而大部分功率是通过局部线圈曲子局部电源，因而轨道电路的控制距离可以延长，且只有轨道继电器上的轨道线圈电压Ug和局部线圈电压Uj之间的相位角接近或等于90°时，转矩最大，是翼片绕轴旋转，带动接点动作，否则，翼片不能旋转，不能带动接点动作。

第五章 实际工作的举例

在电气化铁路区段，信号设备防电气化干扰是一个很有研究的课题，也是个难点。我们这里主要介绍是轨道电路的防干扰情况，重点是25Hz轨道电路。根据这些年的工作实践，特举几个实例。 1、保定北站22DG，按图纸（1995年）设计要求，本区段为一送二受，主受有扼流变，副受没有电气化扼流变，也没有回流线。在97年开通电气化铁路后，本区段在雨雾天气，3道开车，经常造成红光带，即烧室外保险。分析为电力机车开车升弓，强电流过设备，对轨道电路的保险冲击过大，加上雨雾天气，冲击电流对25Hz轨道电路影响更大；本区段又无扼流变对牵引电流的冲击进行滤波，分析起来主要是不平衡电流侵扰造成的，在轨道电路中虽然有较严密的防护措施，但不平衡电流侵扰强度大小难测，有时基波防护了，但谐波分量又侵入，干扰轨道电路的正常工作。解决的办法是，增设侧线扼流变，以改善不平衡牵引电流对信号轨道电路的强电流干扰。目前这个问题还没有解决（因单位需要或资金或等马上进行的设备改造进行）。

2、于庄站16DG烧保险。本区段为一送二受，主副受都有扼流变，电气化开通后本区段在下雨（大雨）易烧保险，分析原因为，本区段回流地线设计不合理，造成回流不畅通。 经于设计商议，更改设计要求，本区段达到标准。

3、徐水站12-14DG烧坏绝缘设备造成红光带。按设计要求本区段为一送三受，主副都有扼流变，三受没有扼流变，有回流线。2005年10月徐水六期提速（更换提速道岔）开通后第二天，12-14DG三受绝缘被烧坏。分析原因:因五点牵引道岔施工，原轨道为一送二受，因去掉一组道岔，改为一送三受，设计在三受没有加扼流变，区段位置发生变化，施工后，轨道电路恢复开通设备。因更换道岔后要限直股运行一天，侧线没有跑车，没有发现。第二天侧线开通，五道发车就发生红光带。主要原因为施工完后没有仔细复查设备，原一送二受的回流线在更改设计要求的情况下，没有及时将回流线挪到新的设备位置上，造成五道开车，牵引回流不畅通，致使设备烧坏。

4、北河站3DG电压波动，现象为：3DG电压忽高忽低，波动范围在10-20V左右，且相邻区段电压上波动到40-50V左右，经过查找分析为3DG钢丝绳连接线虚断造成。因为钢丝绳虚接，造成本区段钢轨阻抗发生变化，本区段电压发生波动，一会儿10V，一会儿40v（发码叠加），轨道红光带。其他区段受3DG钢丝绳虚断影响，回流不畅通，钢轨间不平衡牵引电流影响，其他区段电压上波动至50V左右。

5、定兴2GD电压上波动到40-50V左右，分析原因为该区段大机清筛后，有一处吸上线虚接，将吸上线禁锢后电压恢复正常。

第六章 电气化铁路维修知识介绍

一、电气化区段信号维修工作除按要求严格执行非电气化铁路的安全规定外，还必须注意以下几个方面：

1）日常检修作业或处理故障时，要检查试验各种防护用品的性能，保证上道作业时正确使用。

2）安全防护地线要安装齐全，基地电阻应符合要求。

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3）在高柱信号机上作业时，人身和使用的工具必须保持与接触网2m以上距离（据回流线1m以上距离）。

4）轨道电路作业时，凡可造成中断回流的，必须进行回流构通方可开始。

5）配合工务更换钢轨绝缘、更换钢轨、更换道岔或大型施工等，都要按要求构通回流线。

二、对在电化区段高柱信号机上进行检修作业的特殊规定：

（1）上信号机工作前，须先用手锤检查信号机的地线，确认接触良好后再上。 （2）登上信号机后，须先检查各部地线连接部分，确认接触牢固后，再进行检修作业。

（3）作业时，须保持人身和所持工具与接触网带电部分不少于2m，与回流线不少于1m的安全距离。

三、电气化区段进行室外信号设备维修时，安全上应注意： （1）维修人员人身防护用品齐全，按规定穿戴和使用。 （2）注意检查防护地线是否接牢。

（3）高空作业严禁人身和工具侵入限界。

（4）轨道电路作业及配合工务作业时，严禁中断牵引电流回流。凡有可能中断时，必须做好防护。

（5）电缆接续作业时应先做好接地防护

四、在站内、区间作业应注意的事项：在站内作业时要时时注意瞭望列车的运行，根据站场线路布置建立作业安全岛；

（1） 在区间行走时，应走路肩；在道床上行走或工作时，应不断前后瞭望；在复线区间，应逆列车运行方向行走，禁止在邻线和两线中间躲避列车；

（2） 横越线路时，须执行“一站、二看、三通过”制度。禁止从车辆下部或车钩处通过。在停留列车、车辆前部或尾部通过时，应与其保持5m以上距离；

（3） 禁止在机车行驶中检修机车外部的电务设备，机车入库或在车站停车检修机车外部的电务设备时，应挂红色信号旗或红灯防护，并在操作手柄上悬挂红色“禁止操纵牌”；

（4） 禁止在钢轨、枕木上和车辆下部休息；

（5） 雷雨或暴风时，禁止在信号机及电杆上作业；正在打雷时，禁止修理避雷器、地线；

（6） 冬季室外作业时，要戴有耳孔的防寒帽；

（7） 检修电动（电空、电液）转辙机作业时，应打开遮断器（安全接点）；

（8） 挖坑、沟时，应了解地下设备情况，土质松软处所应有防护和加固措施，以防坍塌，坑、沟一般不过夜，不得已时，须采取防护措施； （9） 扛抬笨重物品时，每人负重量一般不超过50kg。

五、轨道电路的极性交叉是：对于直流轨道电路来说，就是相邻轨道电路钢轨上的电源极性相反；对于交流轨道电路来说，就是相邻轨道电路的电压相位角相差180°。其作用是：在轨道电路空闲的情况下，钢轨绝缘破损时，能正确反映出钢轨绝缘的破损情况，以便及时维修；在列车占用轨道电路时，能保证钢轨绝缘破损不会影响安全。 六、轨道电路塞钉式接续线应满足的要求： 1） 塞钉式接续线须采用ф5mm镀锌铁线2根，铁线应无影响强度的伤痕，焊接牢固；塞钉式接续线的塞钉打入深度最少与轨腰平，露出不超过5mm，塞钉与塞钉孔要全面紧密接触，并涂漆封闭；保持线条密贴鱼尾板，达到平、紧、直。 2)焊接式接续线须采用截面积不小于25mm2（非电气化区段）的多股镀锌钢绞线；焊接

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线焊在钢轨两端，两焊点中心距离应在70-150mm范围内，焊接接头的上端端头应低于新钢轨轨面11mm，与鱼尾板固定螺母竖向中心线的间距不得小于10mm；焊接接头外观应光滑饱满，焊接牢固，焊位正确，导线无损伤，无漏焊、假焊、焊接线焊后须涂防锈涂料；焊接线应油润无锈，断根不得超过1/5。

七、信号设备的防雷接地装置不得与电力和通信系统的接地装置（包括电力防雷地线）合用；也不得与安全接地装置的接地体（包括引接线）用。各接地体（包括埋在地中的引出线）相互间距离应不小于20m，当达不到此距离时，应进行绝缘。 同一地点几种信号设备的防雷接地装置可以合用;防雷接地装置应做到安全可靠和便于测试检查。防雷地线的接地电阻标准应小于10Ω。

第七章 结束语

在电气化铁路，信号设备防电气化干扰是一个很重要的研究课题。对于我们铁路电务段维修单位来说，加强信号设备防电气化干扰的研究可以更好的服务于铁路建设，保证行车安全。在实际工作实际中，轨道电路故障是个很难处理的故障，从电路图看，较为简单，但从电路分析和考虑干扰因素来说，是比较复杂的，往往在实际处理轨道电路故障较为容易延时，给铁路运输到来干扰。

本次设计得到了北京交大电子工程系杨世武老师的指导和帮助，查阅了大量的资料，自己也学到了许多的知识。为此，对杨世武老师表示感谢，对各位老师表示感谢，对北京交大的培养表示感谢！

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