“ZPW2000A軌道電路工作頻率干擾”的技術(shù)分析及對策.ppt

ZPW2000A軌道電路工作頻率干擾 的技術(shù)分析及對策 北京全路通信信號研究設(shè)計院研發(fā)中心2008年11月 鐵道部電務(wù)技術(shù)交流材料 軌道電路工作頻率干擾 一 鄰線干擾二 鄰段干擾三 電纜串音干擾四 不正常干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法五 故障處理舉例 六次大提速動車組開行后 鐵道部綜合檢測車在六大干線區(qū)間 站內(nèi)大面積的測試中 都發(fā)現(xiàn)了大量有規(guī)律和無規(guī)律的工作頻率干擾信號 據(jù)此 在鐵道部和各路局的努力下 檢查出設(shè)計 施工 維修等多方面問題 消除了安全隱患 效果顯著 運輸局基礎(chǔ)部異常重視 責(zé)成我院與有關(guān)單位 及早查清正常與非正常干擾的原因 干擾量值 干擾的危險性 做出理論分析 提出干擾量值標準和解決辦法 總結(jié)出相關(guān)案例 配合全路維修工作 概述 鄰線干擾 相鄰線路間 通過電感耦合 電容耦合及道碴電阻漏泄傳導(dǎo)形成的干擾 鄰段干擾 同線路兩相鄰區(qū)段間 信號越過電氣絕緣節(jié)后形成的干擾 線路干擾分為兩大類 概述 一 鄰線干擾 1 鄰線干擾形成原因 通過 1 相鄰線路回路間的電感耦合 2 軌條間的電容耦合 3 軌條間道碴電阻形成的電流傳導(dǎo)其中 以電感耦合為主 1 鄰線干擾形成原因 1 電感耦合由鋼軌線路回路間的電磁互感耦合導(dǎo)致 分析中等效為被擾線路串聯(lián)接入的電壓源 原理如下圖所示 M為鋼軌間的互感系數(shù) I1 I2為主串線路電流 U1 U2為被串線路的感應(yīng)電壓 1 鄰線干擾形成原因 2 電容耦合及道碴電阻傳導(dǎo)由兩線鋼軌電容構(gòu)成的耦合及道碴電阻漏泄構(gòu)成的傳導(dǎo)電流 分析中等效為并聯(lián)在被擾線路上的電壓源 原理如圖所示 C為軌條間的電容 R為道床漏泄電阻 U3為主串線路鋼軌間電壓 U4為被串線路的干擾電壓 1 鄰線干擾形成原因 鋼軌等效電路在原簡單L型節(jié)電路基礎(chǔ)上加入了通過電感耦合引入的串入鋼軌的感應(yīng)電壓U1 U2 在線路上并聯(lián)接入電壓U4 等效電路詳見下圖 2 鄰線干擾分類及現(xiàn)狀 1 復(fù)線區(qū)間鄰線干擾上下行之間長距離平行傳輸 干擾電壓長距離累積 在列車壓入后 形成短路干擾電流信號 通過列車走行及計算確認 干擾信號斷續(xù)超過機車信號動作門限值 最大值約400mA 鑒于自動閉塞安全設(shè)計中 將上下行載頻分開設(shè)置 機車接收靠上下行載頻開關(guān)鎖定 不產(chǎn)生故障升級 允許正常范圍內(nèi)的干擾量 不存在安全問題 2 鄰線干擾分類及現(xiàn)狀 2 區(qū)間三 四線鄰線干擾下圖1 2 或3 4 線間的相互耦合為同方向載頻 須通過控制區(qū)段長度或衰減干擾信號量值的方法進行防護 目前國內(nèi)四線尚少 但在廣深等線已經(jīng)設(shè)計并運用 已有相應(yīng)的技術(shù)方案進行解決 2 鄰線干擾分類及現(xiàn)狀 3 車站股道鄰線干擾與區(qū)間鄰線干擾類同 通過列車走行 人工試驗及計算 干擾信號斷續(xù)超過門限值 最大值大于500mA 在沒有頻率鎖定功能的車站 對于鄰線同頻信號沒有防護能力 一旦本區(qū)段發(fā)送通道故障或其他原因?qū)е卤緟^(qū)段無碼 很容易出現(xiàn)險情 既有線路曾發(fā)生過司機根據(jù)鄰線干擾信號 錯誤開行列車至區(qū)間的事件 2 鄰線干擾分類及現(xiàn)狀 80年代中期 在站內(nèi)發(fā)送加裝故障檢測報警前提下 采取信號以強壓弱的側(cè)線電碼化原則 起到了實用經(jīng)濟的效果 今天看來 安全性差 應(yīng)視條件 盡早進行解決 技術(shù)上未解決前 必須加強日常維護 增強責(zé)任感 3 解決方向及效果 解決鄰線同頻干擾可選取的技術(shù)方案 長軌道電路分割為短段 滿足最低道碴電阻入口電流條件下控制電碼化電流 機車信號目標頻率鎖定 逐段短路消除 3 解決方向及效果 車站內(nèi)頻率1700Hz與2000Hz為一組 2300Hz與2600Hz為一組 如下圖所示 在地面采用干擾抑制補償器 用調(diào)諧短路法 將鄰線兩種干擾信號量抑制在動作門限以下 防止干擾信號的積累 對本區(qū)段的兩種載頻信號仍呈現(xiàn)規(guī)定的電容特性 3 解決方向及效果 3 解決方向及實施效果 3 解決方向及實施效果 3 解決方向及實施效果 2007年7月25日 在北京局西棗林車站3G 5G進行了鄰線干擾量的現(xiàn)狀和改善效果的測試 3G為主串線路 5G為被串線路 測試數(shù)據(jù)如下圖所示 3 解決方向及效果 測試數(shù)據(jù)分析 5G實測數(shù)據(jù)結(jié)果 超過動作門限 改善效果 3 解決方向及效果 測試數(shù)據(jù)分析 根據(jù)電碼化既有標準 出口電流為6A時 5G鄰線干擾量折算結(jié)果 注 主串線路電流增大時會導(dǎo)致干擾信號等比增大 上圖為基于本次測試結(jié)果折算在出口電流為6A條件下的干擾信號量 超過動作門限 改善效果 3 解決方向及效果 根據(jù)測試數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論 在電碼化既有標準下 站內(nèi)鄰線干擾存在是不可回避的事實 干擾時可造成機車信號動作 影響行車安全 在補償電容并置 干擾信號抑制補償器 后 鄰線干擾降低到原來的1 5左右 不會造成機車信號誤動 當前 該 逐段短路法 解決鄰線干擾的方案正在進一步完善中 二 鄰段干擾 1 鄰段干擾性質(zhì) 區(qū)間相鄰區(qū)段采用電氣絕緣 利用調(diào)諧單元零阻抗進行電氣隔離 零阻抗可視為一個內(nèi)阻低的低壓恒壓源 見下圖 運行方向 1 鄰段干擾性質(zhì) 根據(jù)列車接近 鋼軌電感 補償電容及短路輪對諸參數(shù) 必然構(gòu)成有規(guī)律的 每隔3 5個電容出現(xiàn)一次的 逐次減弱的鄰段干擾峰值信號 經(jīng)計算 在道碴電阻1000 km條件下 該峰值信號最大值可達到240 480mA左右 已超過了機車信號的工作門限 200 300mA 1 鄰段干擾性質(zhì) 由于我國自動閉塞是按閉塞分區(qū)間隔數(shù)量運行 本區(qū)段故障 信號喪失 機車接收前方鄰段干擾信號為降級信號 無安全問題 在一般線路上 目前尚無設(shè)置線路第二道 零阻抗 門檻的考慮 在客運專線上 我院完成了該 門檻 的設(shè)計及現(xiàn)場試驗 從節(jié)省總投資上考慮 工程未使用 2 鄰段干擾的計算與分析 最大峰值短路電流出現(xiàn)在距發(fā)送端約4 1個電容處 該處在1000 km道碴電阻條件下 為360mA 在1 km道碴電阻條件下 為70mA 2 鄰段干擾的計算與分析 小結(jié) 該最大短路電流的計算值 各載頻均 240mA 最大在480mA左右 均可構(gòu)成機車信號的動作 2 鄰段干擾的計算與分析 2 鄰段干擾的計算與分析 2 零阻抗按規(guī)定變化 對機車信號短路鄰段干擾電流最大值的影響根據(jù)計算 外串最大短路電流1700Hz升高10mA 2000Hz升高20mA 2300Hz 2600Hz均下降40mA 見下圖 小結(jié) 零阻抗在指標范圍內(nèi)的增加 對鄰段干擾的量值的影響不大 2 鄰段干擾的計算與分析 3 不同長度軌道電路的鄰段干擾值通過對兩相鄰區(qū)段各種不同長度軌道電路干擾值的計算 結(jié)果如下 主串區(qū)段1350m 被串區(qū)段1350m 在調(diào)整表規(guī)定條件下 1700Hz外串最大電流 道碴電阻在1000 km時可達480mA 見下圖 2 鄰段干擾的計算與分析 主串區(qū)段縮短 發(fā)送電平級降低 外串電流按電平比例下降 主串區(qū)段350m 被串區(qū)段1350m 外串峰值點仍為原范圍 2 鄰段干擾的計算與分析 主串區(qū)段350m 被串區(qū)段750m 由 可見 被串區(qū)段縮短 被串區(qū)段電流變化不大 2 鄰段干擾的計算與分析 4 道碴電阻下降時 機車信號短路鄰段干擾電流隨之大幅下降 道碴電阻在1 km條件下 最高峰值電流從480mA下降至175mA左右 下降了305mA 如下圖 2 鄰段干擾的計算與分析 5 相鄰兩區(qū)段無車 被串區(qū)段串音電壓 電流較低 見下圖 條件為 主串2600Hz 1350m 被串2000Hz 1350m 由圖可見 鋼軌被串電壓 電流都很低 送端最高電壓110mv 電流80mA 2 鄰段干擾的計算與分析 6 被串區(qū)段列車分路 機車信號短路電流相位的分析 見右圖 零阻抗為一恒壓源 隨著列車運行 每次被串區(qū)段送端向受端的視入阻抗為0 時 均出現(xiàn)電流峰值 3 鄰段干擾電流的計算分析小結(jié) 1 調(diào)諧區(qū) 零阻抗 屬于前一相鄰區(qū)段信號的低內(nèi)阻恒壓源 根據(jù)列車走行接近 零阻抗 由輪對短路線 前方鋼軌電感及補償電容 多次構(gòu)成對相鄰干擾信號的低阻抗峰值電流回路 2 經(jīng)計算 該峰值電流出現(xiàn)有固定規(guī)律 理論計算與實測一致 峰值的間隔約3 5個電容間距 距本區(qū)段發(fā)送端第一個峰點短路電流取值約240 480mA左右 以下各峰值逐次遞減 顯見 最大峰值電流大小 與前區(qū)段發(fā)送的電平有關(guān) 與 零阻抗 值高低關(guān)系較小 在道碴電阻降低時 該峰值電流大幅下降 3 該干擾信號最大峰值均超過機車信號動作門限 在本區(qū)段發(fā)送或通道故障時 機車走行過程中 會發(fā)生機車瞬間誤動 但屬于降級顯示 無安全問題 4 識別正常鄰段干擾信號和非正常鄰段信號的方法 從 綜合監(jiān)測車日報 感應(yīng)信號中檢查鄰段干擾信號出現(xiàn)的部位及幅度變化規(guī)律與理論分析是否相符 不符者 即使幅度不過大 也按非正常干擾考慮 需查找原因 三電纜串音干擾 電纜串音干擾的成因及典型數(shù)據(jù) 干擾對安全性和穩(wěn)定性的影響 四 不正常工作頻率干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法 四 不正常干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法 四 干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法 四 干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法 四 干擾的故障現(xiàn)象 原因分析及處理方法 五 故障處理舉例 五 故障處理舉例 北京局燕郊車站現(xiàn)場測試 發(fā)現(xiàn)軌道電路電力安全地線通過火花間隙直接接到鋼軌 這屬于舊有的標準 S1LQ區(qū)段414桿塔電力地線則錯誤地直接接至鋼軌 造成鋼軌單側(cè)直接接地 動檢車發(fā)現(xiàn)干擾信號最大處恰恰位于此附近 該方式造成了軌道電路兩軌的對地不平衡 可能是造成鄰線干擾信號量加大的原因 拆除后 動檢車再次測試 干擾信號消失 五 故障處理舉例 北京局燕郊車站現(xiàn)場測試 400mV 五 故障處理舉例 對該區(qū)段的鋼橋上的進行測試 發(fā)現(xiàn)一根鋼軌和鋼橋電位相近 呈現(xiàn)鋼軌對地的嚴重不平衡 測試也發(fā)現(xiàn)橋上的干擾信號最大 拆除鋼橋和鋼軌的連線 動檢車再次測試 干擾信號消失 2 北京局富莊子車站現(xiàn)場測試 五 故障處理舉例 2 北京局富莊子車站現(xiàn)場測試 400mV 五 故障處理舉例 機車接收鎖頻至2300Hz 在接收1700 127 9Hz并混有2300Hz信號的特定條件下 存在車載設(shè)備 機停 現(xiàn)象 建議 對車載設(shè)備進行相應(yīng)干擾適應(yīng)性測試 鎮(zhèn)江調(diào)查測試 五 故障處理舉例 現(xiàn)場異常數(shù)據(jù)階段統(tǒng)計 附件 ZPW 2000A軌道電路防止工作頻率干擾的維修及施工技術(shù)要求 一 總則二 對外部設(shè)備的要求三 對信號設(shè)備的要求 一 總則 1 復(fù)線區(qū)間ZPW 2000A軌道電路上下行線路采用頻率防護 機車信號載頻切換 上下行 開關(guān)應(yīng)正確使用 2 應(yīng)從施工 維修上嚴格保證軌道電路完全橫向連接點以外 其它點均不得接地 并保證兩根鋼軌對地的電壓平衡 3 應(yīng)從維修上嚴格控制站內(nèi)軌道電路電碼化最大入口短路電流 對于電碼化發(fā)送故障必須及時處理 防止鄰線干擾引起的不安全因素 4 區(qū)間軌道電路電平等級嚴格按設(shè)計調(diào)整表進行 二 對外部設(shè)備的要求 1 牽引回流吸上線及電氣化桿塔 1 根據(jù) 鐵路信號設(shè)計規(guī)范 TB10007 2006 的原則要求 接觸網(wǎng)桿塔地線 橋梁等建筑物地線不得直接與鋼軌相連 同時嚴禁經(jīng)火花間隙與鋼軌連接 在采用綜合接地體條件下 接觸網(wǎng)的桿塔地線 橋梁等建筑物的地線 只允許接至完全橫向連接點的空心線圈中點或扼流變壓器中點 吸上線或PW保護線應(yīng)接在完全橫向連接點的空心線圈中點或扼流變壓器中點 二 對外部設(shè)備的要求 2 對桿塔地線通過火花間隙與單根鋼軌相連的方式應(yīng)逐步改造 對暫未改造的應(yīng)注意 桿塔地線不得直接接至鋼軌 火花間隙以及至鋼軌間的引接線均不得埋入土中 構(gòu)成鋼軌接地 二 對外部設(shè)備的要求 2 工務(wù)線路的地錨拉桿 或撐桿 1 必須加裝良好絕緣 絕緣件不得損壞或缺失 2 絕緣以及至鋼軌間的連接段均不得埋入石碴或土中 3 在線絕緣電阻 10K 二 對外部設(shè)備的要求 3 橋梁金屬結(jié)構(gòu)不得通過金屬導(dǎo)體與鋼軌相連接 4 紅外線軸溫設(shè)備不得通過連接件造成鋼軌接地 5 平交道口各種地面設(shè)備和軌旁設(shè)備均不得造成鋼軌接地 6 各種防護鋼管及金屬件過軌底均應(yīng)有可靠隔離措施 不得與鋼軌相碰 7 護輪軌應(yīng)保證與承重軌可靠隔離 不得通過扣件 夾板等相連通 三 對信號設(shè)備的要求 扼流變壓器 1 兩線圈阻抗對稱 2 內(nèi) 外引線連接牢固 不得松動及接觸不良 接觸電阻 1m 載頻信號 3 引接線完整無斷股等損傷 端頭 或塞釘 與引線連接可靠 4 塞釘與鋼軌接觸良好 接觸電阻 1m 載頻信號 三 對信號設(shè)備的要求 2 空心線圈 1 阻抗符合維修在線測試標準 見下表 兩線圈對稱 三 對信號設(shè)備的要求 在鋼軌兩端軌面測試與上述指標相差過大時 應(yīng)檢查引接線及接觸狀態(tài) 三 對信號設(shè)備的要求 2 引接線完整 無斷股等損傷 兩端端頭 或塞釘 與空心線圈及鋼軌連接可靠 接觸電阻 1m 載頻信號 3 引接線采用雙線或一線雙頭 鋼軌端 三 對信號設(shè)備的要求 3 調(diào)諧單元在鋼軌兩端軌面測試與上述指標相差過大時 應(yīng)檢查引接線及接觸狀態(tài) 三 對信號設(shè)備的要