轨道电路并行线路间的干扰分析

薛文丽

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

同方向载频并行线路间存在的干扰途径，主要包括3类：轨道电路正常条件下通过电磁场形成的耦合干扰；轨道电路故障条件下通过横向连接线、回流线、地线等连接通道形成的传导干扰；轨道电路故障传导电流衍生的二次耦合干扰。下面将对这3类干扰的成因及主要相关因素进行简要分析。

（1）正常条件下的耦合干扰

正常条件下，钢轨线路间就能通过相互间的互感形成串音干扰，在被串区段产生干扰电压和干扰电流。

（2）故障条件下的传导干扰

轨道电路出现断轨、扼流引接线断线等故障时，信号会通过连接到线路的横向连接、贯通地线或回流线等电气通道进入邻线区段，形成干扰。

（3）传导电流衍生的二次耦合干扰

在形成传导电流后，主串线路电流将形成对被串区段的二次耦合干扰，属单线对双线的干扰。

1 线路间耦合干扰的成因与主要相关因素

轨道电路是利用钢轨构成回路，向两根钢轨条上发送电压并形成回路电流，钢轨条间将产生电力线，并在线路周围形成磁力线，这些磁力线会延伸到周围的空间，对周围的线路产生干扰，通过容性耦合和感性耦合。在并行钢轨线路间的干扰主要是感性耦合形成。（互容和互感与串扰有关，若电流回路不是很宽的均匀平面，感性耦合电流将远大于容性耦合电流，此时的干扰主要由感性耦合决定。）

1.1 原理分析

主串回路的信号电流通过线路间互感在被串回路中形成干扰信号，原理如图1所示。

对于两个信号回路间的耦合，当交变电流通过线圈1时，互感磁通Φ21的变化便在线圈2中感应出互感电压U12。它们之间的关系：=，可以得出|jωM|是主串电流dI与干扰电压dU的转换系数。

1.2 耦合干扰量值的相关因素

耦合干扰量与以下几个因素相关。

(1）主串的电流分布和大小：与主串分路位置、电容布置、道砟电阻相关。

(2）传递的电压：与互感M相关，取决于线间距离，与线路并行长度相关。

(3）形成的干扰：与被串分路位置、电容布置、道砟电阻相关。

1.3 耦合干扰分析需要的基础参数

被串回路形成的电压依赖于主串回路电流值，线路间互感值为M，该参数是完成对耦合干扰量分析的基础参数，通过实测能够得到特定线间距离条件下的M值，但在分析中，线间距离需要按不同长度考虑，因此还需要建立M与线路距离间的函数关系，对于平行传输的线路，根据理论公式M12=(k×200×)×10-6H/km(式中 R13～ R24为两回路各轨条间的距离)，以及实际测量的某一特定长度条件下的|jωM|与线间距离L，可以计算得到k，其他线路间距的M值可以通过上述公式求得。

2 传导干扰成因与主要相关因素

2.1 原理分析

传导通过线路间的横向连接线构成，存在线路不平衡时会出现干扰，内容如下。

(1）主串被串均为平衡时不存在干扰

传导干扰信号回路通过两个相邻的横向连接构成，在线路不平衡条件时存在，主串回路不平衡时会形成干扰电流，被串回路存在不平衡时，该干扰电流能够在被串区段形成干扰效应。主串回路平衡时，主串回路的两个对外连接点间是等电位点，不会在被串回路中形成干扰电流。

(2）主串不平衡，被串平衡时有干扰电流，但不形成干扰效果

主串回路存在不平衡，被串回路平衡条件下，虽然能够形成干扰电流，但是由于信号在被串回路中平行对称传输，不会在被串回路中形成干扰电压，也不能在被串回路中形成影响车载设备的电流信号。

(3）主串不平衡，被串不平衡时有干扰电流，形成干扰效果

主串与被串同时存在不平衡时，会在传导通道中形成干扰电流，并且在被串区段形成干扰效果，如图2所示。

2.2 影响传导干扰量值的因素分析

在主被串线路均存在不平衡故障时，主串信号经过扼流半圈进入被扰区段，在通过被扰线路全程钢轨经另一端扼流回到主串线路，干扰量与相邻横向连接间的距离、横向连接引出位置、主被串的列车分路位置、道碴电阻情况、主串发送电平级、其他外部连接情况有关。

对于影响传导干扰回路中电流的因素可以细化为两方面。

（1）横向连接的间隔距离。

（2）横向连接在主串回路的连接与发送端的相对位置。

主要包括如下几种情况：

1）内环和外环；

2）横向连接距发送端的距离；

3）主串回路的不同分路位置；

4）主串回路中不对称故障条件。

主串回路不对称条件包括扼流引接线断线和钢轨断轨，由于主串的红光带并不能完成对被串的防护，因此在考虑干扰时，主串的故障作为可积累故障。

2.3 其他外部连接对干扰的影响

对于两个同方向载频线路，是相互产生干扰的对象，通过传导途径进入被扰区段的电流在没有其他外部并行线路或外部连接时最大；其他并行线路、地线和回流线等外部连接存在时，会对干扰电流总量进行分流，从而减少进入被扰区段的电流量。

3 故障条件下的耦合干扰

在线路故障形成传导干扰时，构成了流经主串回路和被串的环路电流，干扰的耦合原理如图3所示。

出现传导回路电流后，会产生由传导电流衍生出的耦合干扰，耦合的性质为单线对双线的耦合，单线对双线的互感值要大于双线对双线的互感值，但是由于此时传导电流较小，故该干扰量不大。

[1] 张冠莹．信号传输原理[M]．北京：中国铁道出版社，1995．

[2] [苏] 阿·米·布列也夫，尤·阿·克拉夫错夫，阿·伏·希师良柯夫．孙铭甫，译．轨道电路分析与综合[M]．北京：中国铁道出版社，1981.

[3] [日]板仓容治．交通部电务工程总队信号编译组，译．信号轨道电路（下）[M]．北京：人民交通出版社，1975．