交流电气化牵引区段信号设备及防护.docx

交流电气化牵引区段信号设备及防护.docx

《交流电气化牵引区段信号设备及防护.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交流电气化牵引区段信号设备及防护.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

交流电气化牵引区段信号设备及防护

交流电气化牵引区段信号设备及防护

一、电气化与非电化区段信号设备的不同之处

（一）轨道电路的制式不同

1．站内轨道电路

非电化区段目前采用的制式有：

●JZXC-480型交流轨道电路。

主要用于车站集中联锁的区段的检查。

●JWXC-2.3型直流开路、闭路式轨道电路。

主要用于半自动闭塞区段，非集中联锁车站列车出发和到达的检查。

●JWXC-2.3型交流闭路式驼峰轨道电路。

有电化或非电化区分，电化区段轨道上传输的信息是交流，非电化轨道上传输的是直流。

●高灵敏度轨道电路。

主要用于驼峰尾部平面调车集中联锁。

●交流计数轨道电路。

主要用于车站电码化，交流计数轨道电路有机械、微电子之分。

●还有站内计轴轨道电路，高频轨道电路，逐步淘汰的脉冲轨道电路、单轨条轨道电路等。

电气化区段采用轨道电路制式有：

◆交流25HZ相敏轨道电路。

由于它具备工作稳定、抗干扰性能强（具有相位选择和频率选择）、传输距离等特点，广泛用于电气化区段集中联锁站内轨道区段检查。

25HZ相敏轨道电路有两种型号，旧型和97改进型，两种型号的区别主要在于受端轨道继电器。

与目前使用的480轨道电路相比，在设备、器材使用上，25HZ轨道电路为沟通钢轨牵引回流、传输25HZ轨道电路信息、抑制干扰，有钢轨回流的区段室外增加了扼流变压器，室内增加了防护盒、防雷补偿器，轨道接收采用二元二位继电器（旧型采用JRJC-66/345，97型采用JRJC-70/240）和新型微电子相敏接收器等配套器材。

微电子相敏接收器有单套、双套安全型继电器结构，二元二位继电器结构之分。

室内器材增加的器材集中安装在轨道架上。

交流25HZ相敏轨道电路原理图：

电化25Hz相敏轨道电路预叠加ZPW-2000A原理图

电化区段二线制97型25Hz相敏轨道电路叠加ZPW－2000闭环电码化构成简图

◆ZPW－2000（UM系列）无绝缘站内轨道电路。

主要用于客运专线集中联锁站内轨道区段检查。

◆交流75HZ轨道电路。

我国早期电气化区段集中联锁站内轨道电路制式。

目前已经淘汰。

◆还有JWXC-2.3型交流闭路式驼峰轨道电路、计轴轨道电路、高灵敏度轨道电路等。

2．区间轨道电路

区间轨道电路采用与闭塞制式相对应的轨道电路，如ZP-89三、四显示自动闭塞采用8、18信息移频轨道电路，ZPW-2000（UM系列、WG－21A）四显示自动闭塞采用ZPW-2000（UM系列）无绝缘轨道电路，计轴自动闭塞采用计轴轨道电路（AZL90-3型等）、交流计数自动闭塞采用交流计数轨道电路等。

非电化与电化的区别在于有机械绝缘轨道电路增加扼流变压器箱沟通牵引回流、有效传输轨道信息和增加滤波设备等。

（二）高柱信号机的建筑接近限界和信号机构位置安装不同

1．考虑到保证信号机金属部分距接触网带电部分及架空回流线最小安全距离，并满足信号设备建筑接近限界（高度和水平限界）的要求和不影响信号机的显示距离，电气化区段的高柱信号机使用8.5米、10米的信号机机柱，建筑接近限界机柱中心距所属线路2900毫米，非电化2630毫米，电化、非电化距邻近线路机构安装位置不影响高度限界的情况下，突出边缘距线路中心的距离，正线和通过超限货物列车满足2440毫米，站线2150毫米的限界标准。

上述是工程施工的标准，在维护中我们执行下表信号《维规》标准，与工程施工的区别是测量方法不同。

设备名称或距轨面距离

mm

设备凸出边缘距邻近线路轨道中心

的距离mm

说明

v＜200km/h

200km/h≤v≤350km/h

信号机距邻近正线、通行超限货物列车站线

2440

2440

1．凸出边缘包含高柱信号机构。

2.矮型信号机（含表示器）应分别测量线路两侧机构。

3.电气化区段通过信号机机构改装在所属线路侧

信号机距邻近站线

2150

2150

继电器、变压箱、盒及表示器等

1100

以上

距邻近正线、通行超限货物列车站线

2440

2440

距邻近站线

2150

2150

350～1100（含1100）

1875

1875

200～350（含350）

1725

1750

25～200（含200）

1500

1750

25以下

1400

1700

2．非电化区段区间通过信号机机构安装在所属线路外侧；电气化区段区间通过信号机机构改装在所属线路侧，主要是考虑到接触网杆对信号显示的影响。

（三）轨道引接线、道岔跳线的截面积不同

非电化区段轨道引接线、道岔跳线，采用截面积不小于15平方毫米（φ1.0mm×19）的镀锌钢绞线；电气化区段采用截面积不小于42平方毫米（φ1.2mm×37）的镀锌钢绞线。

（四）轨道电路供电电源不同

非电化区段使用工频交流电源，电气化区段采用25HZ交流电源。

25HZ电源有专用的电源屏或者智能电源屏模块供出。

25HZ电源有局部、轨道电源之分，并保证局部与轨道电源的电压相位局部超前轨道90度。

（五）干线信号电缆不同

非电化区段信号综合护套低电容信号电缆，电气化区段采用铝护套低电容信号电缆，主要是考虑减小牵引电流对信号设备的干扰。

二、电气化区段信号设备防护

交流电力牵引区段接触网电压、电流及回流（钢轨回流、大地回流、架空线回流），在其周围空间产生连续分布的交变电磁场对信号传输线路产生磁影响，接触网的电压通过容性耦合对信号传输线路和其他信号设备产生电影响，牵引电流、回流对信号传输线路和其他信号设备产生的干扰影响。

对地绝缘的架空明线路和金属物体应考虑电影响和磁影响，地下电缆及护套接地的架空电缆线路考虑磁影响，接触网在短路时，地下电缆线路应考虑地电流的影响。

因此，在信号设计、维护时，采取必要的防护措施并在实践中不断总结经验，消除交流电力牵引区段牵引供电对信号设备产生的电、磁和干扰影响，是保证设备安全和人身安全的关键。

1．接触网电流在信号电缆传输线路任意两点间感应的电势差称为磁感应纵电动势。

磁感应纵电动势产生的影响后果，分为危险影响和干扰影响两种。

危险影响表现在对运营、维修人员产生接触危险，信号设备遭受破坏，如击穿绝缘、烧毁设备等；干扰影响是造成信号设备错误动作，如错误控制、错误表示、错误解锁等。

对于金属护套电缆内的芯线和埋于地下的导线，按照静电感应原理是不受接触网的静电影响的。

13.1.1条对信号电缆芯线中确定的感应纵电动势数值，是电缆不加设屏蔽层时，在电缆芯线上感应的电压和电流对信号设备不产生误动以及其他影响，不危及设备维护和操作人员的人身安全的情况下考虑的，亦称影响的允许值。

这一数值在信号电缆中规定为60有效伏。

信号电缆敷设在地下，要使用十几年，随着时间的推移，电缆绝缘介质老化，同时电缆通信容量大，影响面广，对电缆的标准要求严，所以电缆瞬间危险纵电动势取直流耐压试验电压的60%和交流耐压试验电压的85%（普通信号电缆的芯线对金属套间交流耐压为1800V，铁路数字信号电缆的交流耐压不小于2000v）。

在信号工程设计时，需要计算电磁影响的大小，磁感应纵电动势不能满足上述标准时，需要采取铺设屏蔽电缆或采用其他降低感应纵电动势的措施，如设中继变压器等。

另外，为防护牵引电流等外界电流对信号设备的干扰，损坏设备和造成联锁电路失效，以及危及操作、维修人员的安全，对信号设备的电路不准以地线构成回路，即一线一地。

2.受接触网的影响，在信号导线上产生感应纵电动势，对于设备维修及操作人员以及信号设备都可能产生危险。

按照铁道部电务局（83）电技字51号文《关于使用铝护套、综合护套信号电缆的通知》的规定，从1984年1月1日起，交流电力牵引区段新设计的信号工程，室外一律使用铝护套和综合护套信号电缆，干线电缆均使用铝护套电缆；分支电缆使用综合护套或铝护套信号电缆。

运用中的非铝护套、综合护套信号电缆，其感应纵电动势小于60有效伏的，允许继续使用。

综合护套、铝护套电缆均有屏蔽作用。

3.电缆的长度越长，受接触网电磁影响，产生的感应纵电动势越大，如果对继电器箱体与电缆外皮间不采取绝缘措施，其危害一方面是电缆外皮上的感应电压可能击伤维修人员；另一方面是当电力机车起动时，牵引电流变化较大，在继电器箱体上产生的感应电压也较高，其感应电流经电缆钢带、金属护套入地，可能损坏电缆。

4.接触网由牵引变电所经供电线获得单相50Hz交流电，其额定电压为25kV，牵引变电所二次侧母线额定电压为27.5kV。

接触网对附近的金属结构物会产生电影响、磁影响和牵引电流的干扰影响，而且一旦发生接触网断线或绝缘子损坏，接触到金属构件物就会使其带电，危及人身和设备的安全。

（1）为防止信号维修人员触及接触网带电部分和受静电感应，危及人身安全，规定室外与接触网高度相接近的信号设备金属导体部分外缘（如高柱信号机构、背板、梯子等）距接触网带电部分的距离不得小于2m，当小于2m时，必须在信号机机构外加装防护网进行防护；与回流线的距离不得小于700mm；当在700～1000mm时，防止维修人员有触及的可能，可用绝缘套管将回流线包扎起来。

（2）为消除感应电压，规定室外距接触网带电部分5m范围内的金属结构物均须单独设置安全地线进行接地。

室外需要装设安全地线的设备有：

高柱信号机、继电器箱、道岔握柄等设备。

电动转辙机、电缆盒、变压器箱、矮型信号机等较矮的设备，可以不设安全地线。

（3）为了避免信号控制台、继电器架、按钮盘、分线盘、电源屏机架、稳压器、局控盘、道口盘、继电器箱等设备的外壳，由于漏电和牵引电流的感应电压而带电，危及操作和维修人员的人身安全，故规定这些设备均应单独装设安全地线。

上述设备接地时，严禁使用钢轨、电缆金属护套和钢带做地线。

因为用钢轨做地线，当接触网发生断线、短路或接触网绝缘破损时，有一个很高的短路电流在钢轨上流动，会对人员和设备产生危害；用电缆金属护套做地线，会使电缆受到干扰和损坏。

（4）为消除接触网感应电压对信号电缆的影响，与站场和线路平行敷设的信号干线电缆以及箱盒中经过多根电缆时，金属护套或钢带应逐一顺序焊（拧）起来，在车站两端和车站信号楼（电缆始、终端）、区间信号机（含分割点）处设置屏蔽地线接地，形成封闭回路。

这是因为感应电流在钢带、金属护套内的流动方向和在大地中的流动方向相反，故能减少对电缆内部造成的干扰影响。

（5）室外设备的安全地线、屏蔽地线应单独设置，不得使用钢轨或扼流变压器中点所替代，更不能连接在设有轨道电路的钢轨上（包括接触网塔杆地线、桥梁等建筑物地线与轨道电路钢轨的直接连接），以防对轨道电路形成“第三轨道”，影响轨道电路工作状态（调整、分路、断轨检查）、机车信号状态，危及行安全。

（6）分散设置的安全地线和屏蔽地线的接地电阻应不大于10Ω。

同一设备只设能设一处专用地线，若设几处地线，其彼此之间会产生相互影响，因一处地电位升高，造成反方向的闪络现象，将经过另一接地线危害信号设备。

同理，不同性质的地线不得合用（除综合接地体和贯通地线外），并应于电力、通信及其他建筑物的地线分开。

5.接触网塔杆地线、桥梁等建筑物地线，严禁经火花间隙与设有轨道电路的钢轨连接在施工验收和维护时重点注意。

接触网杆塔地线桥梁等建筑物地线经火花间隙接至钢轨，若发生接触网通过火花间隙向单侧钢轨闪络放电时，在单侧轨中产生的瞬态不平衡电流可达数百安至上千安，持续时间短，但因瞬态能量极大，烧损轨道电路等设备，导致信号设备故障。

所以不允许杆塔地线经火花间隙接钢轨，要求接触网设架空地线。

接触网的杆塔地线、桥梁等建筑物地线直接接至钢轨，除对轨道电路形成“第三轨道”外，还会造成两轨条内电流严重不平衡，影响轨道电路的正常工作，这是也是不允许的。

另外，对因条件限制，接触网目前尚未架设地线时，杆塔地线必须经火花间隙接至钢轨或扼流变压器中点,不得直接连接，但对信号设备构成潜在的威胁。

6.牵引电流回流、等电位连接、接地（包括非交流电力牵引区段）等因素，不得影响轨道电路的分路、机车信号接收和断轨检查特性。

7.ZPW－2000无绝缘轨道电路区段，在施工和维护中，按标准做好横向连接，确保其良好，是保证人身和设备的安全所采取的防护措施。

设置横线连接是保证上、下行钢轨牵引回流的平衡，钢轨与大地等电位，雷电防护，以及上、下行任意一条线路发生意外（如两条断轨同时折断等）时，起到疏通牵引回流的作用。

三、典型干扰实例

实例一：

A站，SJG交流计数轨道电路连续多次发生室内100VA25Hz分频器烧损故障，造成SJG轨道电路红光带。

对烧损的几个100VA25Hz变频器进行分解检查，发现田字型铁磁分频器线包匝间绝缘击穿。

分线盘甩开SJG送端电缆，进行电压、电流测试，室外同步观察列车运行。

如图1，测试结果及现象：

图1

邻站至A站区间空闲、上行列车压入SJG未过牵引供电分相或下行列车运行，a、b端测试工频交流电压、电流很小，几乎为零。

上行列车从邻站开出到列车压入A站SJG，列车越过牵引供电臂分相进入B牵引供电所供电区供电，测试a、b端工频交流电压800v以上，并随列车运行逐渐升高，最高电压达到1600v以上，电流最大40mA（SJG送端轨道变压器使用BG1－72/25）；列车越过上行进站信号机后，电压、电流随之消失。

对现场牵引供电臂分相至上行进站信号机这段距离进行反复检查、试验、确认，该段距离内接触网某一网杆上一端单侧连接钢轨、另一端连接架空回流线的火花间隙（距离进站100米左右）故障短路。

实例二：

B站，下行3道列车到开时，信号机械室发生一声爆炸声，控制台闪火光，大面积烧坏信号设备、器材、配线，造成信号设备故障。

抢险修复后，下行3道列车到开再次发生类似情况。

经过对3道列车机车停车附近的下行Ⅱ道出站信号机复示2FXⅡ进行检查，如图2，发现信号灯泡击碎，定焦式灯座拉弧烧焦，配线烧坏，确定牵引电流通过2FXⅡ侵入到信号机械室。

测量2FXⅡ复示信号机菱形遮光板突出边缘距离接触网1600mm，

信号机未安装地线。

图2

牵引电流侵入途径分析：

下行列车3道停车，机车工作受电弓位置正处在2FXⅡ前方位置，列车开车时，机车升弓牵引禁止列车起动机车取流很大，运行到机车受电弓边缘与2FXⅡ遮光板两点间距离最近时，二者之间空气绝缘击穿或感应，信号机构上产生高压，击穿定焦灯座与灯室内壁间（最薄弱部位）空气绝缘，通过信号机点灯引入线、BX-34变压器、电缆侵入室内分线盘，由于机械室屏蔽地线接地良好，侵入高压击穿绝缘、空气入地，造成大面积烧坏设备。

如果2FXⅡ复示信号机地线安装良好，接地电阻和信号机凸出边缘距接触网带电部分的距离满足要求，侵入高压通过信号机地线入地，实例二的情况就会完全避免。

实例三：

兰新二线工程施工，C站信号设备在新建上行线线路施工、站改期间，按照复线施工设计图提前进行了工程改造，站内上行正线Ⅱ道形成能力投入使用后，上行接车列车进入股道，造成了站内下行正线上轨道电路区段红光带。

对C站发生轨道电路红光带区段检查，发现故障区段轨道变压器箱内送、受端熔断器熔断；检查上行列车接车经过进路，发现2/4#道岔渡线钢轨绝缘处，其中一条钢轨绝缘轨缝钢轨端头有明显拉弧烧熔痕迹。

图3

C站Ⅱ道上行正线投入使用时，上行线钢轨和架空回流线仍处于不通状态，经过既有线钢轨回流的途径又被1/3#、2/4#道岔渡线绝缘隔断。

上行Ⅱ道在接车过程中，列车运行尾部车辆最后一轴轮对通过2/4#道岔渡线绝缘时，由于安装2/4#道岔渡线绝缘的两根钢轨轨缝的大小和位置，不可能绝对相等和处在对齐状态（垂直于基本轨的一条直线上），列车尾部车辆最后一轴轮对两侧车轮经过绝缘时，存在两侧车轮先、后通过所在钢轨绝缘轨缝位置的情况。

就是这点微小的差异，瞬间造成后通过绝缘轨缝位置车轮所在钢轨产生单边回流，以及后通过车轮在离开绝缘轨缝时，出现绝缘轨缝钢轨端头拉弧回流，大电流将钢轨端头烧熔，如图4所示（图中箭头方向为钢轨回流方向）。

实例四：

陇海线D站，通过试验车检查测试发现，列车进入3JG距离进站信号机400米处，移频机车信号有瞬间有幅度较大的50Hz工频干扰，并逐渐减小趋于平稳。

D站牵引供电示意如图5，3JG牵引供电臂分相是A、B牵引变电所钢轨回流的分解点，也是A牵引供电变电所回流的终点，B牵引变电所回流的起始点。

图5

列车在A牵引变电所供电区运行时（未越过图中牵引供电臂分相），由于列车分路，钢轨牵引电流从机车后部流向A牵引变电所，机车第一轮对前悬挂的机车信号感应线圈下部钢轨无牵引回流流过，因此机车信号感应线圈感应不到50Hz工频电压，试验车监测到的机车信号波形比较干净，信息幅度明显，显示机车信号受电气化牵引区段及谐波干扰较小。

机车越过牵引供电臂分相，进入B牵引变电所供电区，钢轨回流改变方向，同列车运行方向一直回B牵引变电所，机车第一轮对前悬挂的机车信号感应线圈下部钢轨有回流流过，如果机车信号感应线圈特性不完全一致，感应线圈感应到50Hz工频干扰电压，进入机车信号主机。

机车越过牵引供电分相进入B牵引变电所供电区，机车受电，启动电流很大，就会从小幅度干扰瞬间突变为大干扰，因此出现了试验车测试有幅度较大的50Hz工频干扰，并逐渐减小趋于平稳的情况。

为尽量减小牵引供电对机车信号的干扰，对机车安装的机车信号感应线圈，选择特性尽量一致的线圈配对使用。

四、施工与维护注意事项

（一）信号机

1．高柱信号机建筑接近限界测量。

按照《维规》规定满足不同高度下建筑接近限界的标准要求。

2．按照距接触网带电部分5m范围内的金属结构物接地的要求，设置安全地线或连接在区间贯通地线上，接地电阻测试应符合规定标准。

高柱信号机连接接地装置时，采用机构间直径6mm的园钢串联连接，从上部机构顶部连接梯子，再从梯子底部焊接引向接地装置，或者采用并联方式每个机构直接连接梯子。

3．信号机金属部分距接触网带点部分的最小距离应不小于2米，距回流线不小于700mm；接触网施工，电务部门积极配合，共同确认杆塔，保证信号机的显示距离和上述最小安全距离。

4．信号机金属部分距接触网带点部分不足2米，施工与维护攀登信号机接触网需要停电，供电部门设安全防护地线。

5．雨雪天气不得攀登信号机。

（二）轨道电路

1．检查回流是否畅通，连接扼流中心回流线、吸上线、火花间隙、区间横线连接线安装是否符合电化区段防护要求。

测试两轨条牵引电流的是否平衡。

2．25HZ相敏轨道电路极性交叉检查，电气特性测试标调，标调必须按照轨道电路调整表进行。

3．97型25HZ相敏轨道电路轨道引接线采用等阻线。

4．相位测试。

包括25HZ电源，轨道区段局部与轨道相位差。

二元二位继电器，只有局部超前轨道90度时，才能工作。

如果室内测试有电压，继电器不吸，说明相位反了，室外或者室内受端两根电缆互换即可。

调车信号机用25周电源，IG红光带故障。

没进行相位测试。

5．维护中更换扼流、扼流引接线、轨道绝缘、配合工务更换钢轨等断开钢轨回流的施工维护作业，必须加回流线，沟通回流，方可保证人生安全和设备安全。

（三）电缆线路

施工，及维护更换箱盒时：

1．信号干线电缆，其金属护套和钢带互相间必须逐一顺次焊（拧）接起来，并在区间信号机（含分割点）、车站两端和车站值班员室（或信号楼）等电缆始、终端处设置屏蔽地线可靠接地，不得连接扼流中心。

测试地线电阻符合标准。

2．电缆的金属护套应接地，多根电缆护套间进行屏蔽连接。

装设在箱、盒等设备中的电缆金属外皮和终端套管，干线分支电缆金属外皮和套管，必须与箱、盒等设备的金属外壳绝缘。

以上难免有不足之处，请老师、同行批评指正。

二〇〇七年十二月八日