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電氣化鐵道通信防護(hù)設(shè)計(jì)的問(wèn)題探討

文檔作者：張運(yùn)亭文檔來(lái)源：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月13日
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電氣化鐵道通信防護(hù)設(shè)計(jì)的問(wèn)題探討
張運(yùn)亭
(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 71 0043)
摘要：重點(diǎn)介紹電氣化鐵道對(duì)通信的電肱影響，分析產(chǎn)生影響的途徑、種類(lèi)和危害，以及兩線(xiàn)路間
相對(duì)位置的特點(diǎn)和計(jì)算方法等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，對(duì)通信防護(hù)設(shè)計(jì)具有積極的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：電磁影響種類(lèi)危害計(jì)算方法
Abstract：This article mainly introduces the electromagnetic influence of electrified railways on
communication．It also analyzes the paths，types and damages of such influence as well as such key
technical issues as the characteristics of relative position between the two lines，and calculation methods．It
can provide efective guidance in the design of communication protection．
Keywords：Electromagnetic influence，Type，Damage，and Calculation method
工頻單項(xiàng)交流制電氣化鐵道的電磁影響，是指
由于牽引供電回路的電壓和電流直接產(chǎn)生的電磁感
應(yīng)作用，使電氣化鐵路附近的金屬導(dǎo)體間或金屬導(dǎo)體
與大地間產(chǎn)生感應(yīng)電壓或電流，從而危及設(shè)備和人身
安全，或影響設(shè)備的正常工作。這種感應(yīng)影響包括
工頻和音頻在內(nèi)的低頻范圍；由于耦合途徑的性質(zhì)
不同，可分為容性耦合、感性耦合和阻性耦合影響。
起只代表3G向B1G發(fā)車(chē)時(shí)X3FMJ 勵(lì)磁動(dòng)作，用
SL2z C JF、SL2ZJ的后接點(diǎn)代替X3FMJI的前接點(diǎn)，
保證了X，F(xiàn)MJ 的正確動(dòng)作時(shí)機(jī)。
整個(gè)發(fā)碼過(guò)程如圖5所示，當(dāng)列車(chē)由股道區(qū)行
駛至SL2所防護(hù)的道岔區(qū)段未完全進(jìn)入B1G時(shí)，此
時(shí)S L2LXJF2落下、SL2ZCJF落下、SL2ZJ落下，
X3FMJ3、B1GDMJ均勵(lì)磁吸起，此時(shí)SvJMJ1落下，
發(fā)送盒經(jīng)過(guò)SvJMJ1的后接點(diǎn)和X3FMJ3的前接點(diǎn)發(fā)
送與總出站信號(hào)機(jī)XB1顯示相符的低頻信息碼，同
時(shí)通過(guò)B1GDMJ的動(dòng)作完成下行1700-2 Hz的載頻
切換。當(dāng)列車(chē)完全壓人B1G時(shí)，此時(shí)B1GJ落下、
SLuZXJF吸起、X3FMJ3落下，B1GDMJ通過(guò)其自
閉電路仍處于吸起狀態(tài)，B1GZPJ緩吸2 S，發(fā)送盒
先發(fā)送2 S載頻為25．7 HZ的鎖頻信息碼，再經(jīng)過(guò)
ZPJ的前接點(diǎn)和B1GDMJ的前接點(diǎn)改發(fā)與總出站
信號(hào)機(jī)X B-顯示相符的低頻信息碼。當(dāng)列車(chē)完全出
清B1G時(shí)，B1GJ吸起，B1GDMJ緩放一段時(shí)間落
此外，牽引供電系統(tǒng)的放電火花脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻電磁
波輻射，可干擾附近無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的正常工作。
1電磁影響的類(lèi)型
(1)容性耦合影響
容性耦合影響也稱(chēng)為靜電影響，它是由交流電
氣化鐵道接觸網(wǎng)工作電壓(27．5 kV)所產(chǎn)生的電
下，發(fā)送盒又恢復(fù)2000-2 Hz的上行頻率。
該方案已在2006年嘉峪關(guān)至疏勒河段三改四改
造工程中開(kāi)通使用，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)隋況反應(yīng)良好。
4結(jié)束語(yǔ)
閉環(huán)電碼化滿(mǎn)足了鐵路信號(hào)故障一安全原則，
盡管還有很多不成熟的地方，但它的提出彌補(bǔ)了傳統(tǒng)
ZPW一2000A電碼化無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息閉環(huán)檢查的缺陷，
其設(shè)計(jì)理念和思路代表了未來(lái)電碼化的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
[1】北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院．zPW一2000A系列站內(nèi)電
碼化預(yù)發(fā)碼技術(shù)．2004．
【2】北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院．ZPW-2000A閉環(huán)電碼化
舉例設(shè)計(jì)．2005．
[5】TBIT；5060—2002，機(jī)車(chē)信號(hào)信息定義及分配【s】．
(收稿日期：2009．05．06)
鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE) 2010年2月，第7卷第1期
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場(chǎng)引起。根據(jù)靜電感應(yīng)原理，金屬導(dǎo)體在該電場(chǎng)的
作用下，導(dǎo)體中的自由電子就要有規(guī)則地移動(dòng)，引
起電荷的重新分布。
當(dāng)交流電氣化鐵道與電信線(xiàn)路接近時(shí)，電氣化
鐵道的接觸網(wǎng)與電信線(xiàn)路之間存在電容，電信線(xiàn)路
和大地之間也存在電容，接觸網(wǎng)電壓就是通過(guò)這些
分布電容使電信線(xiàn)路產(chǎn)生靜電影響，實(shí)際上是通過(guò)
電容耦合產(chǎn)生的。當(dāng)人站在地上，觸碰到在電場(chǎng)作
用下對(duì)地絕緣的電信線(xiàn)路時(shí)，靜電感應(yīng)電壓通過(guò)人
體形成靜電電流，若電流超過(guò)一定值(> 15 mA)
會(huì)對(duì)人身產(chǎn)生危害。當(dāng)電信線(xiàn)路因靜電影響產(chǎn)生對(duì)
地電壓時(shí)，如果電壓超過(guò)線(xiàn)路保安器放電管的放電
電壓，則放電管放電，這是由于雙線(xiàn)回路上2支放
電管放電電壓的差異。當(dāng)一個(gè)放電管放電時(shí)，另一
個(gè)未放電的外線(xiàn)上的電荷將通過(guò)電話(huà)機(jī)經(jīng)已放電的
放電管放電，使受話(huà)器產(chǎn)生巨響，(即音響沖擊)危
害使用人員。此外，由于靜電感應(yīng)影響，對(duì)于雙線(xiàn)
電話(huà)回路還有可能形成橫向感應(yīng)電流，經(jīng)受話(huà)器產(chǎn)
生有害雜音，影響通話(huà)質(zhì)量。靜電感應(yīng)影響的程度
取決于電氣化鐵道接觸網(wǎng)的工作電壓、接觸網(wǎng)和電
信線(xiàn)路的接近長(zhǎng)度及接近距離。
(2)感性耦合影響
感性耦合影響又稱(chēng)磁影響。它是交流電氣化鐵
道牽引電流通過(guò)接觸導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，在其周?chē)臻g形成交
變磁場(chǎng)，其磁力線(xiàn)切割鄰近的電信線(xiàn)路，并產(chǎn)生感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，或電信線(xiàn)路與接觸網(wǎng)間產(chǎn)生互感，兩者
就是通過(guò)這種互感耦合在電信線(xiàn)路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)。由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是沿電信線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)軸向分布，
故稱(chēng)為感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)。它分布在接近段的全線(xiàn)，而
不是集中在導(dǎo)線(xiàn)的某一點(diǎn)上。當(dāng)感應(yīng)電壓超過(guò)一定
值(接觸網(wǎng)正常狀態(tài)60 V，故障狀態(tài)430 V)，就
會(huì)對(duì)人身安全及通信設(shè)備造成危險(xiǎn)。
在確定感性耦合影響程度時(shí)，強(qiáng)、弱電線(xiàn)路之
間的互感系數(shù)是一個(gè)重要因素，而互感系數(shù)與兩線(xiàn)
路的相對(duì)位置、大地導(dǎo)電率及接觸網(wǎng)電流的頻率有
關(guān)。若兩線(xiàn)路接近距離和大地導(dǎo)電率越小，則互感
系數(shù)就越大。此外，決定感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)大小的主要
因素，還有接觸網(wǎng)通過(guò)的電流及兩線(xiàn)路的接近長(zhǎng)度。
若互感系數(shù)和接觸網(wǎng)通過(guò)的電流越大，兩線(xiàn)路接近
長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)就越大。感性耦合影響，
還要考慮到接觸網(wǎng)正常供電和短路故障2種狀態(tài)。
≯≮≯0
(3)阻性耦合影響
阻性耦合影響也稱(chēng)人地電流影響，交流電氣化
鐵道供電系統(tǒng)是以接觸網(wǎng)為電流去線(xiàn)，以鋼軌一大
地為電流回線(xiàn)的單向不對(duì)稱(chēng)供電線(xiàn)路。如圖1所示，
當(dāng)接觸網(wǎng)電流經(jīng)鋼軌回流，尤其在接觸網(wǎng)發(fā)生短路
故障時(shí)，將會(huì)有很大電流沿鋼軌漏泄人地。在入地
電流點(diǎn)或牽引變電所周?chē)鄬?duì)遠(yuǎn)處的大地之間會(huì)產(chǎn)
生電位差。處于這些地點(diǎn)的通信接地裝置、地下通
信電纜和金屬管線(xiàn)，通過(guò)大地阻性耦合，在電信線(xiàn)
路接地裝置和架空線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)之間，通信局、站接地
裝置和通信線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)之間、地埋通信電纜的外皮和
芯線(xiàn)之間就產(chǎn)生了電位差。
阻性耦合影響的程度主要取決于入地電流值的
大小、大地導(dǎo)電率、計(jì)算地電位點(diǎn)至入地電流點(diǎn)的
距離。一般來(lái)說(shuō)，距離鐵道幾十米以外的阻性耦合
影響就很小了。
鋼軌
圖1 電氣化鐵道供電系統(tǒng)圖
(4)放電火花的電脈沖干擾
交流電氣化鐵道放電火花的電脈沖產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電
干擾是因機(jī)車(chē)在運(yùn)行中，電力機(jī)車(chē)的大容量整流設(shè)
備在整流過(guò)程產(chǎn)生的火花脈沖和電力機(jī)車(chē)的受電弓
與接觸導(dǎo)線(xiàn)不良接觸造成的。此外，由于在接觸網(wǎng)
(27．5 kV)高電壓下工作，其絕緣件如受污染或損
壞會(huì)導(dǎo)致絕緣不良，就會(huì)使接觸網(wǎng)構(gòu)件產(chǎn)生放電，
發(fā)生無(wú)線(xiàn)電干擾電波。
電氣化鐵道的無(wú)線(xiàn)電干擾場(chǎng)強(qiáng)電平，在中波段
等低頻端較強(qiáng)；但隨著距電氣化鐵道距離的增加，
其傳播衰減也較快。在甚高頻等高頻端則場(chǎng)強(qiáng)較弱，
隨著距離的增加，其衰減也慢。放電火花的電脈沖
對(duì)距電氣化鐵道較近的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備，飛機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)
備產(chǎn)生干擾影響。
2接近距離和接近長(zhǎng)度
理論及實(shí)踐表明，電氣化鐵道容性耦合、感性
耦合、阻性耦合影響以及放電火花的電脈沖干擾中，
No．1 張運(yùn)亭：電氣化鐵道通信防護(hù)設(shè)計(jì)的問(wèn)題探討
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感性耦合影響最為明顯和突出。感性耦合、容性耦
合影響的程度，和電氣化鐵道接觸網(wǎng)與通信線(xiàn)路的
接近長(zhǎng)度及接近距離有關(guān)。當(dāng)通信線(xiàn)路與交流電氣
化鐵道的相對(duì)位置足以使通信線(xiàn)路產(chǎn)生危險(xiǎn)或干擾
時(shí)，這種相對(duì)位置就稱(chēng)為接近。通信線(xiàn)路與電氣化
鐵道接近的區(qū)段稱(chēng)為接近段。在垂直于通過(guò)電氣化
鐵道中心線(xiàn)和通信線(xiàn)路中心線(xiàn)2個(gè)垂直平面的水平
平面時(shí)，通信線(xiàn)路的任一點(diǎn)引伸到電氣化鐵道的垂
直距離稱(chēng)為接近距離。平原地帶接近距離如圖2所
示，圖中a為接近距離。
(a)單線(xiàn)鐵道 (b)雙線(xiàn)鐵道
圖2 平原地帶接近距離示意圖
通過(guò)電氣化鐵道對(duì)附近通信線(xiàn)路影響計(jì)算發(fā)現(xiàn)，
無(wú)論是新建電氣化鐵道還是舊線(xiàn)電氣化改造，兩者
的相對(duì)位置有各種各樣情況。若因地形變化(如山
區(qū)和丘陵地帶)，接近距離a與接觸網(wǎng)和通信線(xiàn)路間
連線(xiàn)的夾角 超過(guò)30。時(shí)，如圖3所示，則接近距
離可由a = (式1)表示。
C OS
圖3 山區(qū)和丘陵地帶接近距離示惹圖
接近可分為平行接近、斜接近、交叉跨越接近和
復(fù)雜接近等情況。
(1)平行接近：通信線(xiàn)路與接觸網(wǎng)之間的接近
距離的變化不超過(guò)其算術(shù)平均值的5％時(shí)，稱(chēng)平行
接近，即a2m al al-F
．
a2
． ×5％ (式2)，如圖4所示，
其中A、B兩點(diǎn)之間，稱(chēng)平行接近段， 、C間和 、
D問(wèn)則稱(chēng)為延長(zhǎng)段。，在電氣化鐵路線(xiàn)上的投影即為
接近長(zhǎng)度，一fD。
C
和鐵道
圖4 平行接近段示意圖
(2)斜接近：在接近段內(nèi)，接近距離均勻地增
加或減少(此段內(nèi)線(xiàn)路無(wú)轉(zhuǎn)折點(diǎn))時(shí)，稱(chēng)為斜接近。
通信線(xiàn)路在電氣化鐵道上的投影，稱(chēng)為斜接近段的
接近長(zhǎng)度，如圖5所示。
fp 電氣化鐵道
圖5 斜接近長(zhǎng)度示意圖
此時(shí)斜接近兩端a。、az的幾何平均值，稱(chēng)為斜
接近段的等值距離。當(dāng)斜接近段兩端的接近距離a·、
a2的比值小于或等于3，即 (或 a2)≤3時(shí)，斜
接近段的等值接近距離可按下式計(jì)算，即a=廚
(式3)，若 (或, a2)>3時(shí)，應(yīng)將此接近段劃分若
干小段，使每一個(gè)小接近段兩端接近距離之比小于
或等于3，然后按(式3)分別計(jì)算出每一小段的接
近距離。
(3)復(fù)雜接近：在大多數(shù)情況下的接近是復(fù)雜
的，如圖6所示。
at? ?
圖6 復(fù)雜接近段分段示意圖
復(fù)雜接近段的平均接近距離 可按(式4)計(jì)算：
N
Σ(，piInai)
In =上L 一 (式4)
Σ， i
l=l
式中：ai——每一小接近段的等值接近距離。
(4)交叉跨越接近
若通信線(xiàn)路架空跨越電氣化鐵路時(shí)，應(yīng)改為地
下穿越并加鋼管防護(hù)。若遇特殊情況無(wú)法人地時(shí)，
根據(jù)鐵路技規(guī)第123條規(guī)定，“與接觸網(wǎng)的垂直距
離不應(yīng)小于3 000 mm”。交越時(shí)兩線(xiàn)路應(yīng)盡量垂
直，最小的交越角應(yīng)大于45。，對(duì)于交越角小于
45。的交越段，如不計(jì)算交越段(地下穿越)的影
響，則以距離電氣化鐵道10 m的兩點(diǎn)作為交越段
的界限。
3結(jié)束語(yǔ)
電氣化鐵道防護(hù)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性邊
鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE) 2010年2月
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解決信號(hào)“四改三顯示”車(chē)站閉環(huán)發(fā)碼電路問(wèn)題
林軼然 王志維
(1．蘭州交通大學(xué)光電技術(shù)與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070；
2． 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，濟(jì)南250022)
摘要：針對(duì)信號(hào)“四改三顯示”車(chē)站閉環(huán)發(fā)碼電路問(wèn)題，提出合理的解決方案。
關(guān)鍵詞：軌道電路發(fā)碼電路方案
Abstract：According to the problem of‘‘four instead of three display”of the closed-loop code circuit，the
article puts forward the reasonable solution．
Keywords：Track circuit，Code circuit，and Solution
2007年，上海鐵路局開(kāi)始隴海線(xiàn)徐州至連云港
東段電氣化改造，在不增加工程投資且不改變車(chē)站
聯(lián)鎖及區(qū)間既有18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞的前提
下，完成ZPW-2000A四顯示移頻自動(dòng)閉塞車(chē)站閉
環(huán)電碼化與區(qū)間既有18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞結(jié)
合的設(shè)計(jì)，對(duì)保證列車(chē)提速、降低行車(chē)事故概率，
保障旅客生命財(cái)產(chǎn)安全，都有著重要意義。
1技術(shù)要求
(1)隴海線(xiàn)徐州至連云港東段既有區(qū)間閉塞為
18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞，車(chē)站電碼化為4信息
和18信息電碼化，車(chē)站聯(lián)鎖為電氣集中聯(lián)鎖。
(2)隴海線(xiàn)徐州至連云港東段電氣化改造工程
中，區(qū)間采用ZPW-2000A四顯示移頻自動(dòng)閉塞，
車(chē)站電碼化采用四線(xiàn)制閉環(huán)電碼化，車(chē)站聯(lián)鎖采用
計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及既有聯(lián)鎖改造。
(3)首先開(kāi)通車(chē)站聯(lián)鎖、車(chē)站四線(xiàn)制閉環(huán)電碼化，
區(qū)間維持18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞。待全線(xiàn)車(chē)站均
開(kāi)通后，再開(kāi)通區(qū)間ZPW-2000A四顯示移頻自動(dòng)閉塞。
(4)在不改變車(chē)站聯(lián)鎖及區(qū)間既有18信息三顯
示移頻自動(dòng)閉塞的前提下，完成車(chē)站閉環(huán)電碼化與
區(qū)間既有18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞結(jié)合設(shè)計(jì)，確
遠(yuǎn)性專(zhuān)業(yè)，工程設(shè)計(jì)涉及到強(qiáng)點(diǎn)、弱電、有線(xiàn)、無(wú)
線(xiàn)以及移動(dòng)、電信、聯(lián)通、鐵通、廣播電視、部隊(duì)、
飛機(jī)場(chǎng)、油氣管線(xiàn)、地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站等諸多專(zhuān)業(yè)和部
門(mén)。多年來(lái)，我國(guó)電氣化鐵道的防護(hù)費(fèi)用不斷增加，
保行車(chē)安全。
2三顯示1 8信息與四顯示ZPW-2000A移頻自
動(dòng)閉塞的比較
(1)與既有區(qū)間18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞
結(jié)合的車(chē)站四線(xiàn)制正線(xiàn)正向接車(chē)、反向發(fā)車(chē)進(jìn)路及
N+I閉環(huán)電碼化電路中，編碼條件需要對(duì)應(yīng)區(qū)間
2LQ條件。
(2)與既有區(qū)間18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞
結(jié)合的車(chē)站四線(xiàn)制正線(xiàn)正向發(fā)車(chē)、反向接車(chē)進(jìn)路及
N+1閉環(huán)電碼化電路中，編碼條件需要對(duì)應(yīng)區(qū)間
2LQ、3LQ條件。
(3)與既有區(qū)間18信息三顯示移頻自動(dòng)閉塞
結(jié)合的車(chē)站四線(xiàn)制正線(xiàn)股道及N+I閉環(huán)電碼化電路
中，編碼條件需要對(duì)應(yīng)區(qū)間2LQ條件。
(4)與區(qū)間ZPW-2000A四顯示移頻自動(dòng)閉
塞結(jié)合的車(chē)站四線(xiàn)制正線(xiàn)正向接車(chē)、反向發(fā)車(chē)進(jìn)路
及N+l閉環(huán)電碼化電路中，編碼條件需要對(duì)應(yīng)區(qū)間
2LQ、3LQ條件。
(5)與區(qū)間ZPW-2000A四顯示移頻自動(dòng)閉
塞結(jié)合的車(chē)站四線(xiàn)制正線(xiàn)正向發(fā)車(chē)、反向接車(chē)進(jìn)路
及N+I閉環(huán)電碼化電路中，編碼條件需要對(duì)應(yīng)區(qū)間
認(rèn)識(shí)電磁影響的危害，掌握正確的計(jì)算方法，提高
設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低防護(hù)投資是廣大設(shè)計(jì)者努力的目標(biāo)。
(收稿日期：2009—09．25)
鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE) 2010年2月，第7卷第1期

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