中铁建电气化局集团第四工程有限公司
摘要：当前，随着我国铁路建设事业的飞速发展，牵引供电已成为很多电气化铁路主要供电方式。这种供电方式虽然具有很多优点，但也存在很多不足。笔者根据多年的工作经验，主要针对电气化铁路牵引供电对铁路信号设备的影响进行分析和讨论，望与同行之间交流探讨。
关键词：电气化铁路；牵引供电系统；信号设备；影响
一、电气化铁路与牵引供电系统
牵引供电是一种拖动车辆运输所需电力的供电方式，从各地引入原始电源，通过牵引系统的变电所将其降压到列车适用电压范围，从而构成牵引供电系统。牵引供电的优点显而易见，主要可以分为五个方面：牵引供电可以节约电能，提高能源的综合利用率；牵引供电可以提升列车的运行速度，增加列车的牵引重量；牵引供电可以有效提高列车的制动功率，大大提升列车运行的安全性；牵引供电可以降低铁路运输的相关成本，有利于铁路建设发展；牵引供电便于实现自动化，能够有效提升劳动条件对环境形成保护。
虽然牵引供电的优点显而易见，但是缺点同样不容忽视。牵引供电基础设施建设投资很大，需要多部门配合；牵引供电需要接入各地电网，对电力系统会产生一些负面影响。牵引供电通常都是单相负荷，在电力系统中，可能形成较大的负序电压和负序电流，加之列车的功率因素相对较小，含量较多的高次谐波会对电力系统带来不小的负面影响；牵引供电会对铁路周边的通讯网络造成一定的干扰，也会对铁路系统的信号设备造成一定干扰；牵引供电检修接触网时，需要列车停止运行，这会给旅客造成不小的时间损耗
二、电气化牵引供电对信号设备影响类型及原因
1、信号设备传导性干扰
信号设备受到传导性干扰，主要是因为电气化牵引供电的电流存在不平衡而引起的干扰，也是信号设备受到干扰的主要原因。大部分情况下，钢轨是电气化牵引供电的电流和信号设备的共用通道，但是由于存在接线阻抗、钢轨阻抗以及对地泄漏等因素影响，往往就导致流经钢轨的电流值存在一定差值，从而导致不平衡电流产生，进而对信号设备形成干扰。由于不平衡电流的影响，扼流变压器会相对的产生感应电动势，其会直接导致扼流变压器的电压升高，当电压升高到一定值时，就会导致轨道上的继电器产生误动，进一步使信号设备出现异常。不平衡系数是衡量不平衡电流的一个重要参数，是不平衡电流和总电流的百分比。
2、信号设备容性耦合影响
一般来说，在电流和接触网共同工作时，电压基本上处于平和状态，但在某些不正常情况之下，比如雷电天气，空气中正负电荷相互交集，平稳的电压也会波动，强大的电压电流使得铁路信号产生容性耦合的问题，这种干扰和列车信号设备离电压系统的远近、供电系统的电流大小都有一定的关联。而采取两种措施能够有效改善，一种是增加变压器的电流强度，变压器电流变大之后，就不容易受到周遭电压电流变化的影响，阻止了继电器的不正常运作。而另一种是增强铁路运输的抗干扰能力，电流对信号磁波产生干扰，导致信号输送不正常，增加轨道的抗干扰能力能促使信号得以更好的传播。电路要是能对信号磁波传送产生帮助，那么信号传播受到的干扰也会削弱。
3、信号设备感性耦合干扰
电气化牵引供电的电压很高、电流很大。通常情况下，牵引电流能够达到几百甚至上千安培，当接触网通过电流时，由于受干扰的信号设备和接触网强电线之间存在耦合电感，就会在受干扰的信号设备中形成感应电动势，进而产生感性耦合。感性耦合与容性耦合既有相通之处，又有不同之处。一般来说，感性耦合不仅与信号设备与接触网之间的距离存在关系，还与接触网流经的电流大小有关系。
4、阻性耦合/地电位影响
通过钢轨与大地之间漏导，牵引回流进入地下，从而使得在周围的电位有了一个升高的趋势，在大地系统中，出现的杂散的情况的时候，往往会对信号系统产生出一定的干扰作用，从而出现了电路出现短路的时候，这样导致了瞬间电流突然变大，大地中的电位呈现了上升的现象，这时候很容易出现危险的情况。
三、信号设备采取的抗干扰措施
1、区分牵引电流
电气化区段以钢轨作为牵引回流通道，而信号设备又是以钢轨作为信号传输通道，即构成完整的轨道电路设备来完成联锁。所以要求轨道电路系统就应具备良好的电磁兼容性。为了使牵引电流分开，故在钢轨绝缘处设置扼流变压器。
2、减少钢轨电流的不平衡
（1）首先应改善轨端接续线的运用状态，保证两条钢轨阻抗对称相等，其次采用等阻线以改善由于扼流变压器连接线长度不同而引起阻值不等状况，以此来减少轨道电路的纵向不平衡。
（2）接触网的塔杆接地线不得直接与一侧钢轨连接，应通过火花间隙器间接的接向钢轨。按规则接触网的塔杆接地线应连接在轨道扼流变压器一次侧线圈的中心点上，或沿接触网塔杆装设一条专用的接地线，并间隔一定距离汇接于扼流变压器一次线圈的中心点上，以此来减少轨道电路的横向不平衡。
（3）在牵引变电所装设优质地线，以减少变电所附近钢轨内返还的牵引电流量，从而降低钢轨不平衡的干扰电压值。
3、选择适当的信号电流频率
交流牵引电流为50Hz工频，为了防护轨道电路不受牵引电流及其谐波的影响，轨道电路就必须采用低于50Hz或高于50Hz的电源供电。信号电流的频率增大，轨道上的损耗将增加，轨道电路的长度就要缩短。反之，轨道电路的长度会增长，故信号电流采用25Hz的轨道电路已被广泛使用。25Hz的轨道电路具有在受到牵引电流(基波及谐波)的干扰下,仍能保证完成轨道电路功能的防护干扰的能力。
4、增设滤波器防护环节
为防止交流牵引电流基波及其谐波电流对轨道电路的干扰，可在轨道电路受电端轨道继电器线圈并接防护盒（防护滤波器），使之滤掉不平衡电流的50Hz基波及谐波成分，并保证信号电流衰耗很小。
5、设置复示继电器
主要是在电路中加装轨道复示继电器，轨道复示继电器采用缓放继电器，可以有效阻止瞬间电流的干扰，防止轨道继电器的瞬间误动。
6、综合性的抗干扰措施
综合性的抗干扰措施应该立足根本，从干扰问题产生的源头出发，切实解决干扰问题。a.合理选择相关设备，电气化牵引供电的供电方式尽量选择BT、AT等，努力提升牵引电流回路的对称性，最大程度减少感应电流对信号设备的影响；b.优化电气化牵引供电系统设计，保证回流线和列车室、信号机房等保持15m以上的距离，降低一系列干扰的影响。此外，还可以适当设置吸上线，根据相关要求合理确定扼流变压器和轨道电路长度。
结束语
铁路电气化牵引供电会对铁路信号设备产生诸多干扰，这些干扰会给铁路系统相关工作带来不小的影响。要切实降低牵引供电对信号设备的干扰，就需要理清干扰类型，明确干扰原因，进而制定相应的应对措施，只有这样才能有效解决干扰问题，更好地保障电气化铁路的安全、稳定运行。
参考文献
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