冲击电流对UM71移频轨道电路的影响与分析

【摘要】    Um71无绝缘移频轨道电路被广泛应用于国内朔黄线等重载铁路，提高了运输效率。近年来朔黄线运量攀升，列车重量及列车速度增加，电力牵引电流也随之增加。牵引电流对信号设备造成的影响也随着增大，成为影响运输的不利因素。本文主要从分相区冲击电流对Um71移频轨道电路造成的影响进行分析。

【关键词】    冲击电流    分相区    Um71移频轨道电路    干扰    措施

引言：

朔黄线是西煤东运的电气化重载铁路，区间采用Um71无绝缘移频轨道电路，近年来运量不断攀升，列车重量及列车速度增加，电力牵引电流也随之增加。牵引电流对信号设备造成的影响也随着增大，成为影响运输的不利因素。尤其是当车列通过牵引供电分相区，进行降弓、升弓操作时，产生巨大冲击电流，造成Um71轨道电路低频乱码及闪红。本文结合近年来现场检修和故障处理经验，从四个方面对分相区冲击电流干扰Um71轨道电路问题及解决方案进行简要探讨。

一、牵引供电分相区冲击电流对Um71移频轨道电路的干扰分析

（一）室外分析情况

以朔黄铁路沧州西至李天木区间下行线D2G1区段的牵引供电分相区为实例对分相区冲击电流干扰Um71移频轨道电路进行分析测试。本次测试地点包括室内和室外，室内测试D2G1分线盘回楼电压、接收器V1V2 电压及陷入电压，同时对D2G2限入电压进行测试。室外测试两条钢轨电流、总电流及轨面电压。另外还对相邻的IBG钢轨电流进行测试。测试持续时间为全天24小时。

电力机车刚压入D2G1，此时记为0时刻，对应图1中的1位置，此时轨面电压变小。38.5s后机车刚过分相区，进行升弓操作，此时对应图1中的2位置，此时出现较大脉冲电流。66s后，机车行驶至距离D2G1起点904.9m处，此时对应图1中的3位置， 此时轨面电压发生波动，出现低频乱码现象。机车继续行驶，轨面电压波动，先衰减然后增大，此时对应图1中的4位置。机车出清D2G2，此时对应图1中的5位置，此时轨面电压明显增大，D2G2和D2G1发送器正常工作。

由以上分析可知，电力机车刚压入D2G1区段后分路正常;但在经过分相区后，产生峰值超过250A的冲击电流。

经过分相区冲击电流后，在第3和第4阶段，轨面电压出现异常升高，峰值超过500mV，这也是引起室内低频乱码和闪红的源头。

（二） 室内分析情况

D2G1区段室内回楼电压CH1、接收器V1V2电压CH2、限入电压CH3如图中黄色（如图2）波形基本一致。限入电压在第一次波动时，电压峰值达到1.5V， 第二次波动时峰值电压超过2V。超过Um71轨道电路的可靠工作值130mV，其成分为非调频信号，造成D2G1乱码和闪红。

二、减少分相区冲击电流干扰及防干扰的有效措施

由于电力机车通过分相区，升弓操作形成冲击电流，造成UM71轨道电路电压波动，残压升高，且其主要成分是1750Hz，与该区段载频一致，从而影响接收器工作，引起低频乱码和闪红。结合近年来现场检修和故障处理经验，通过以下措施减少分相区冲击电流对Um71轨道电路的干扰，保证Um71轨道电路正常运行。

（一）从牵引供电角度分析解决

从牵引供电角度分析，经勘察在D2G1受端，设置有牵引供电吸上线和横连线，牵引回流相对集中，改进措施为：

1.可以调整分相区设置，将分相区移出受干扰严重的区段。

2.改变吸上线位置，将吸上线位置移到D2G2等受干扰较少的区段，由于UM71轨道电路采用电气绝缘方式，空心线圈SVA可有效起到平衡牵引电流、提高电气绝缘节Q值和阻抗值，中心连接线可平衡两线路间牵引回流，能有效减少受冲击电流干扰的影响。

（二） 从信号设备角度分析解决

从信号设备角度分析，根据UM71轨道电路原理，发送器经放大后产生功率为30-70W的移频信号，选择不同发送器输出等级KEM可调整发送器功出电压及功率。再根据电功公式W=U^2 *t /R在相同负载相同时间情况下，升高电压可有效提高输出电功及发送器输出能量。根据现场实际检修经验适当增加发送器输出能量可有效减少UM71轨道电路受冲击电流干扰的影响。发送器输出等级KEM分为1-9级别，采用不同的连接方式，可得到15.8-142V的输出电压。按照发送器电压调整表通过调整发送器后部端子的连接情况，调高功出电压，增加发送器输出能量，有效减少冲击电流对UM71轨道电路的干扰。

三、案例分析

2021年3月17日朔黄铁路定州西站电务人员调阅微机监测数据时，发现定州西至新曲区间下行线D1G1区段接收器限入电压、低频信息异常波动（图3）。经检查该区段室内发送器功出电压、载频及低频信息正常。发送端设备正常，接收端设备异常波动，初步怀疑可能是室外进站口和分割点区间设备异常或进站口、分割点横向连接线存在问题或室内接收器不良造成波动。

经过工队人员对室外调谐匹配单元、空心线圈、横向连接线、电源引接线;室内模拟网络、接收器、继电器、防雷元件逐一检查试验后、排除了上述可能影响的原因。经过细致的检查发现定州西至新曲区间下行线D1G1区段K317+938KM处，接触网杆371#-375#间为牵引供电分相区。由于电力机车升、降弓产生的冲击电流造成大量无用能量混入现场UM71轨道设备，对该区段接收器限入电压和低频信息造成较大干扰。

工队针对此问题将D1G1发送器发送等级提高两档，目前是2档，连接情况为11连5、12连3，功出31.8V。调整为4档，连接情况为11连5、12连1，功出62.8V。提高功出能量，减少冲击电流对设备的干扰，有效改善了D1G1接收端限入电压、低频信息的质量。整治后限入电压、低频信息曲线正常，设备运行状态稳定（图4）。

四、有效防止冲击电流干扰移频轨道电路的创新构想

硬件方面，由于冲击电流的干扰本身并没有低频信息，也不是FSK信号，通过改进接收器硬件消除干擾。接收器硬件设计上利用干扰抑制技术，即在轨道电路接收端对信号调制解调之前，采用限幅器和滤波器对冲击电流的干扰进行防护，减少干扰。另外考虑到受干扰区段接收端为普通调谐匹配单元，在冲击电流影响下，其阻抗特性易发生变化，建议更换新型调谐匹配单元，提高有效阻抗，使设备阻抗特性稳定，减少冲击电流对信号设备的干扰。有效防止冲击电流干扰移频轨道电路。

软件方面，利用软件技术提高轨道电路的抗干扰性能。在软件设计中采用频谱分析及相关技术，在频域剔除外界信号的干扰。利用FSK信号和干扰频谱特征进行模式识别，滤除混入信号通道内的干扰成分。减小冲击电流对移频轨道电路干扰。

作者单位：安永卫    朔黄铁路肃宁分公司

参  考  文  献

[1]林瑜筠.电气化铁路信号设备[M].中国铁道出版社， 2006.

[2]李学武.电气化铁路牵引供变电技术[M].化学工业出版社， 2021.