浅谈牵引回流不平衡对信号设备的影响

摘 要：随着铁路的快速发展，电气化铁路基本普及，其次是信号设备电气化。电力机车牵引回流不平衡的沿着钢轨流散，是干扰站内25 Hz双轨条轨道电路的主要原因，两条线路的不平衡电流，轨道电路或附近的列车运行，可能会影响轨道电路的正常使用。

关键词：电气化 轨道电路 扼流变压器 牵引电流 不平衡

中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0139-01

随着铁路的快速发展，电气化铁路基本普及，随之而来的是电气化对信号设备的影响。对站内25 Hz双轨条轨道电路产生干扰的主要原因是受电力机车的牵引回流在两根轨条中产生的不平衡的电流影响。在轨道电路上或附近有运行的列车情况下，不平衡系数超过5%以上时，就可能影响轨道电路的正常使用。

在电气化区段，牵引电流对信号设备的干扰有以下几个方面：（1）轨道电路和机车信号受到钢轨中不平衡牵引电流回流干扰。（2）轨道电路受牵引电流瞬间高脉冲电流、谐波电流的干扰。（3）信号传输电缆受接触网的高电压感性、容性耦合的干扰。（4）机车信号、自动停车装置及传输线路等受电力机车强电设备的电磁感应的影响。

1 下面主要分析电力牵引不平衡电流对轨道电路的影响

产生不平衡电流的原因有以下几点。

（1）两个扼流变压器的线圈阻抗不可能绝对相等，两侧的钢轨引接线电阻大小也有误差，形成扼流变压器中性接点两边的阻抗不相等；回流经过多个中性接点回到牵引变电所，电阻误差积累，所以形成两根钢轨的阻抗不一致。（2）钢轨接头电阻是由塞钉连接线、轨端焊接线、连接夹板组成的电阻，每个钢轨接头电阻也有误差，造成两根钢轨阻抗不一致。（3）轨道电路处于弯道上，曲线线路的外轨长而内轨短，形成两根钢轨的阻抗不相等。（4）轨道电路的对地漏泄不平衡，牵引电流回流自电力机车车轮传递至钢轨，一部分由钢轨回流，另一部分经过大地回到牵引变电所，电流分配的比例情况与钢轨对地的接触电阻大小有关。

牵引电流总是通过钢轨以及大地使回流流回变电所，如果电力机车行驶在某一区段的时候，两根轨道中的牵引电流想着同样的方向传输，并且使同轨道电路的信号电流再返回变电所的时候公用一个通道。

两根钢轨中如果存在相等的牵引电流，那么在扼流变压器的初级线圈上，就会形成相等大小相反方向的磁场，合成的交变磁场因此等于零，抵消相互的感应电动势不会在扼流变压器的二次侧产生感应电压，轨道电流不会受牵引电流干扰的侵入；当两根钢轨中的牵引电流不相等时，牵引电流不平衡，就不能相互抵消在扼流变压器的一次侧产生的各自的磁通，就会再次及产生一个相应的感应电压。感应电压由于牵引电流不平衡造成，对轨道电流的回路进行直接侵入，如果感应电流达到一定值，GJ就可能发生误动。

2 现场工作中遇到的故障，主要有以下几种情况

（1）轨道电路闪红光带，室外设备无任何异样。一送二受或者三受的区段在无扼流变压器的情况下多会发生这种现象。如果列车行驶向北京方向，牵引电流I1、I2流过1DG1区段时，它可以在经过岔心后流向1DG2两根钢轨分别流入大地，因为没有无扼流变压器接入受端，所以如果想流入大地智能通过钢轨，而两根钢轨对大地不平衡非常敏感，当两根钢轨产生的对地电压不一致时，引起1DG区段不平衡的干扰，而造成1DG2轨道继电器掉下，产生红光带。

（2）轨道电路烧保险。该现象多发生在交叉渡线区段，特别是在经过某一道岔反位单机调车使用时，就容易发生这类故障。

经6/8号道岔反位，当列车在a点时，电流在a点的流向运行方向前方的扼流变压器，而在c点的电流则流向运行方向相反的后方（8#岔处）的扼流变压器。经测量a点与c点之间形成约8m长的死区段，造成扼流变压器单边供电。经测试可在扼流变压器的II次能产生10 A以上的不平衡电流，而轨道受端的保险容量10 A，当电流超过10 A时就会造成烧保险，产生红光带。

（3）在北方地区气候干燥秋冬季节，钢轨的对地电阻增高，漏泄电流就小，容易造成牵引电流瞬间不平衡。在同一区段，夏季道床电阻为0.8 Ω·km，而在冬季达30～40 Ω·km。瞬间电流在600 A以上，由于瞬间不平衡电流的冲击，造成扼流变压器瞬间饱和，导致熔丝熔断，产生红光带。

3 在现场运用的几种防护措施

（1）对轨道电路抗干扰适配器，即适配器连接到扼流变压器信号和输入电路。主要为呈低阻抗，25 Hz信号匹配状态。在我们的车间已部分车站的适配器，该方案大大提高了25 Hz轨道电路的可靠性。

（1）将适配器连接到扼流变压器信号和输入电路，就会形成扛轨道电路干扰的适配器。主要是25 Hz信号匹配状态的低阻抗。该方案大大提高了我们车间一部分的车站适配器25 Hz轨道电路的可靠性。（2）接越过失衡的绝缘部分，尤其是通过线下，绝缘。因此，绝缘管，绝缘垫必须采用高强度绝缘材料，要求工务部门将镙栓扭力拧到规定值，以保证行车安全。（3）防止扼流变压器引入线的螺丝松动。螺丝松动后，形成了一个接触电阻，产生压降造成不平衡，特别是在区间，当列车经过时产生振动，接触电阻增大造成红光带使信号关闭，车越过以后恢复正常，容易让人误判为外界影响。（4）加强检查和修理电气吸线和火花隙。做好检查工作，吸入管路损失弥补时间。火花间隙避雷器连接到供电部门钢轨一侧。将导致电流不平衡时，钢筋与钢轨连接和其他金属混合设备或在潮湿的土地和水，而这种失败是不容易找到，修复应仔细检查。（5）有沙子、锈在牵引电力机车所在的钢轨上时，机车会产生很大的不平衡电流在启动和运行的时候，容易使轨道电路设备被烧毁。所以要增加对钢轨的清扫检车工作。（6）塞钉线和连接线的塞钉头要注意不能松动。塞钉头会在松动后产生接触电阻，尤其要注意检查岔心部分的连接线，松动后会造成轨道的不平衡，所以要通过双接化连接轨道电路的各种连接。（7）要定期测试扼流变压器侧两个线圈的电压，要使两个线圈的电压必须相等并且等于轨面电压。如不相等务必要认真检查原因。

4 结语

交流电气化区段25 Hz轨道电路，信号设备和线路和接触，处理不当，容易发生故障，该故障的原因是复杂的。通过对几种现象和轨道电路的影响分析牵引回流失衡，信号设备抗电干扰信号有更清晰的认识，采取有效的防护措施，在施工中应注意的问题及维护。减少设备故障，确保电气设备的安全。

参考文献

[1]姚正钦.牵引电流对于25Hz轨道电路的干扰及其防护[J].郑州铁路职业技术学院学报，2002（4）.

[2]成海鹏，浅谈牵引电流不平衡的影响[J].电务设备管理与维护，2012（1）.