王智新

(1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

1 問題描述

在我國西南地區(qū)，西成線和渝黔線等高鐵線路的ZPW-2000A軌道電路在聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中，動(dòng)檢車檢測出干擾電壓超標(biāo)，其中西成線11段，渝黔線約50段，通過分析現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)的軌道電路區(qū)段數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)。

1）軌道電路被干擾區(qū)段集中在隧道內(nèi)。

2）軌道電路受到的干擾信號(hào)頻率主要為2600 Hz，少數(shù)為2300 Hz。

3）有砟、無砟軌道電路區(qū)段均存在受干擾的情況，有砟區(qū)段干擾量值更大。

2 現(xiàn)場調(diào)查

以渝黔線為例，對(duì)ZPW-2000A軌道電路受到干擾的原因進(jìn)行調(diào)查。

2.1 干擾量復(fù)測

根據(jù)動(dòng)檢車記錄干擾信號(hào)曲線的最大值，找出其在鋼軌上的對(duì)應(yīng)位置，用標(biāo)準(zhǔn)分路電阻進(jìn)行分路電流測試，根據(jù)分路電流與機(jī)車感應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系折算出動(dòng)檢車檢測量值，測試結(jié)果與檢測車干擾量基本一致，證實(shí)存在該干擾信號(hào)。

2.2 軌道電路設(shè)備情況調(diào)查

對(duì)被干擾的軌道電路區(qū)段及其相鄰區(qū)段、鄰線區(qū)段的信號(hào)機(jī)械室內(nèi)發(fā)送電平級(jí)、接收電平級(jí)，電纜補(bǔ)償、軌旁設(shè)備的電氣特性進(jìn)行排查，對(duì)各測試點(diǎn)電壓電流進(jìn)行測量；對(duì)軌道電路的橫向連接線、回流線、地線和扼流等連接通道進(jìn)行排查，無異常情況，符合要求，軌道電路設(shè)備工作正常。

斷開被干擾的軌道電路區(qū)段軌旁設(shè)備的鋼軌引接線，干擾量值未變化，可排除室內(nèi)設(shè)備、配線、室外電纜引入干擾，確認(rèn)干擾途徑來自鋼軌線路。

關(guān)閉鄰線區(qū)段信號(hào)機(jī)械室內(nèi)的主、備ZPW-2000A軌道電路發(fā)送器，被干擾區(qū)段干擾信號(hào)電流消失，判定為干擾源來自鄰線區(qū)段。

3 干擾原因分析

基于多年來對(duì)于軌道電路鄰線干擾的研究成果，軌道電路在隧道內(nèi)收到干擾信號(hào)的主要原因有兩種：1）對(duì)于有砟軌道電路區(qū)段，通過相鄰線路間道砟形成的傳導(dǎo)干擾；2）對(duì)于無砟軌道電路區(qū)段，隧道內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了鋼軌線路間的磁場耦合，形成耦合干擾。

3.1 傳導(dǎo)干擾

干擾源區(qū)段的信號(hào)通過鋼軌到道砟，再到被干擾區(qū)段的鋼軌形成傳導(dǎo)回路，原理如圖1所示。

圖1 傳導(dǎo)干擾回路Fig.1 Transmission interference loop

調(diào)查渝黔線隧道內(nèi)受干擾區(qū)段的道砟情況，發(fā)現(xiàn)道砟接觸軌底情況嚴(yán)重，如圖2所示。

圖2 渝黔線被干擾區(qū)段道砟情況Fig.2 ballasts in interference section of Yu-Qian railway line

依據(jù)高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10621-2014）中要求： “道床頂面應(yīng)低于軌枕承軌面40 mm，且不應(yīng)高于軌枕中部頂面”，普速鐵路線路修理規(guī)則（鐵運(yùn)[2006]146）第3.2.2條要求：“軌底處道床頂面應(yīng)低于軌枕頂面20～30 mm”。渝黔線受干擾區(qū)段的道砟情況不符合要求，使干擾信號(hào)通過道砟傳入相鄰線間的軌道電路區(qū)段，從而形成干擾。

現(xiàn)場對(duì)鄰線干擾嚴(yán)重的部分區(qū)段進(jìn)行道砟整治，整治道砟后線路情況如圖3所示。

圖3 渝黔線被干擾區(qū)段道砟進(jìn)行整治后Fig.3 After treatment of ballasts in interference section of Yu-Qian railway line

對(duì)比整治道砟前后，動(dòng)檢車檢測的鄰線干擾情況如表1所示。

表1 道砟整治前后鄰線干擾電壓情況對(duì)比Tab.1 Comparison of interference voltage before and after treatment of ballasts

從表1可以看出，整治前鄰線干擾值從220～330 mV，整治后干擾量值將至140～240 mV。其中，僅被干擾區(qū)段道砟整治后，鄰線干擾值下降20%～40%；干擾源區(qū)段和被干擾區(qū)段道砟都整治后，鄰線干擾值下降40%～60%。

結(jié)論：對(duì)渝黔線被干擾軌道電路區(qū)段進(jìn)行道床整治后，可以有效降低由傳導(dǎo)回路所產(chǎn)生的鄰線干擾。

3.2 耦合干擾

耦合干擾是指鄰線區(qū)段的信號(hào)通過鋼軌之間空間電磁耦合形成干擾，原理如圖4所示。

圖4 耦合干擾回路Fig.4 Coupling interference loop

干擾源區(qū)段鋼軌電流在線路周圍形成磁力線，這些磁力線會(huì)延伸到周圍的空間，對(duì)周圍的線路產(chǎn)生耦合干擾，原理如圖5所示。

圖5 鋼軌電流的空間磁力線分布Fig.5 Spatial magnetic field distribution of rail signal current

若軌道電路區(qū)段處于隧道內(nèi)，隧道壁的鋼筋結(jié)構(gòu)形成鋼筋網(wǎng)，把干擾源區(qū)段形成的磁力線包裹在隧道鋼筋內(nèi)，導(dǎo)致鄰線間耦合干擾量值增加。

路基和隧道軌道電路區(qū)段鋼軌電流產(chǎn)生的磁力線對(duì)比，如圖6所示。

圖6 路基和隧道區(qū)段鋼軌電流產(chǎn)生的磁力線分布對(duì)比圖Fig.6 Comparison of magnetic field lines generated by rail signal current in subgrade and tunnel sections

結(jié)論：由于隧道內(nèi)壁的鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使隧道內(nèi)軌道電路相鄰線間的磁場耦合程度增強(qiáng)，從而使干擾信號(hào)增強(qiáng)。

4 總結(jié)及建議

通過對(duì)隧道內(nèi)受鄰線干擾的ZPW-2000A軌道電路區(qū)段進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查和理論分析，得出如下結(jié)論。

1）對(duì)于有砟軌道電路區(qū)段，如果道砟出現(xiàn)大量觸碰軌底和灰塵覆蓋情況，通過相鄰線間的道砟漏泄形成傳導(dǎo)干擾會(huì)加劇鄰線干擾問題，通過對(duì)道床進(jìn)行整治，可以有效緩解現(xiàn)場問題。

2）對(duì)于無砟軌道電路區(qū)段，隧道內(nèi)的特殊鋼筋結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了鋼軌線路間的磁場耦合，是鄰線干擾加劇的主要原因，針對(duì)該情況，建議對(duì)相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適應(yīng)性修訂。