列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的電磁干擾對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的影響摘 要 列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中,電力牽引對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的干擾是業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,分析了列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)對(duì)軌道電路、車(chē)上信號(hào)、車(chē)地通信信號(hào)等的影響。單列列車(chē)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾值在允許范圍內(nèi),對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的軌道電路、車(chē)上信號(hào)等的影響很小。關(guān)鍵詞 地鐵,信號(hào)系統(tǒng),電磁干擾,音頻軌道電路 電力牽引對(duì)軌道電路傳輸系統(tǒng)的干擾,不是供電系統(tǒng),主要是列車(chē)運(yùn)行期間,由于電源波動(dòng)、整流件換向、大負(fù)載變化、列車(chē)起動(dòng)或制動(dòng)、供電臂切換、車(chē)輛逆變[1]等的影響。列車(chē)在鋼軌上運(yùn)行時(shí),是否會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)信號(hào)傳輸系統(tǒng)的電磁干擾信號(hào),從而引起軌道電路“紅光帶”,甚至造成道岔區(qū)段“絕緣節(jié)”燒毀的故障,是信號(hào)界關(guān)注的問(wèn)題,也是現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)所關(guān)心的。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,對(duì)在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)是否會(huì)影響信號(hào)系統(tǒng)的軌道電路、車(chē)上信號(hào)、車(chē)地通信(TWC)等進(jìn)行分析。1 列車(chē)運(yùn)行過(guò)程與牽引電壓電流變化關(guān)系 通過(guò)動(dòng)態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè),全線(xiàn)僅一列試驗(yàn)車(chē)運(yùn)行時(shí), 牽引電壓、電流隨列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)而有明顯變化。實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,1500V“直流”與理想24脈波相差甚遠(yuǎn)。測(cè)試結(jié)果如圖1所示。
從圖1中可以看出,接觸網(wǎng)直流電壓的最大值約為1800V,最小值約為1500V,則接觸網(wǎng)波動(dòng)約為20%。在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,接觸網(wǎng)直流電壓的跌落電壓幅度超過(guò)200V。在接觸網(wǎng)直流電流保持恒定的時(shí)間段B1→C1和B2→C2,接觸網(wǎng)直流電壓也保持了恒定。在列車(chē)逐漸停止向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段C1→D1,接觸網(wǎng)直流電壓逐漸升高。當(dāng)列車(chē)停止向接觸網(wǎng)要電時(shí),接觸網(wǎng)直流電壓基本保持在1700V左右。在列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中,車(chē)輛最大逆變反饋電壓幅度約為150V;在停車(chē)期間,逆變引起的電網(wǎng)電壓有約50V的波動(dòng),這與12相24波頭全波整流[2]脈動(dòng)系數(shù)約50V相吻合。2 對(duì)軌道電路干擾分析 隨列車(chē)的運(yùn)行,測(cè)得音頻軌道電路工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖2所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示音頻軌道電路正常工作范圍內(nèi)干擾的限值為600mA[3];A1、B1、C1、A2、B2、C2分別標(biāo)示了干擾信號(hào)變化的特殊點(diǎn)。 從圖2中看到,在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,隨著接觸網(wǎng)直流電流的增大,音頻軌道電路工作范圍內(nèi)干擾信號(hào)的幅度也不斷增大;在列車(chē)停止向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段C1→A2,干擾信號(hào)仍有一定的幅度,這可能是列車(chē)上空調(diào)機(jī)組起、停造成的干擾。對(duì)測(cè)得的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知,音頻軌道電路工作范圍內(nèi),干擾信號(hào)幅度的最大值為300mA,最小值為0,沒(méi)有超過(guò)限值。3 對(duì)車(chē)上信號(hào)干擾分析 隨列車(chē)的運(yùn)行,測(cè)得車(chē)上信號(hào)工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖3所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示車(chē)上信號(hào)正常工作范圍內(nèi)干擾的限值(為1000mA)[3]。由圖可知,車(chē)上信號(hào)正常工作范圍內(nèi)的干擾信號(hào)幅度最大值為500mA,沒(méi)有超過(guò)限值。4 對(duì)車(chē)地通信干擾分析 隨車(chē)輛運(yùn)行而記錄的車(chē)地通信信號(hào)工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖4所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示車(chē)地通信(TWC)信號(hào)正常工作范圍內(nèi)干擾的限值(為216mA[3]);A1、B1、A2、B2分別標(biāo)示了干擾信號(hào)變化的特殊點(diǎn)。 由圖4可以看到,在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,對(duì)車(chē)地通信信號(hào)的干擾波形和接觸網(wǎng)直流電流有對(duì)應(yīng)關(guān)系,但干擾波形在個(gè)別點(diǎn)會(huì)有信號(hào)畸變。對(duì)所有記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后可知,車(chē)地通信信號(hào)正常工作范圍內(nèi)的干擾信號(hào)幅度最大值為125mA,最小值為0,沒(méi)有超過(guò)限值。5 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的實(shí)際監(jiān)測(cè)可以看出,牽引電壓、電流隨列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)而有明顯變化。它們產(chǎn)生的諧波成分,會(huì)隨機(jī)地介入到地鐵信號(hào)系統(tǒng)的頻帶內(nèi)。但分析測(cè)得的數(shù)據(jù),列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾值在正常范圍內(nèi),對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的軌道電路、車(chē)上信號(hào)、車(chē)地通信信號(hào)等影響很小。 國(guó)內(nèi)有關(guān)車(chē)輛對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾研究還是一個(gè)新的課題。雖然在測(cè)試過(guò)程中由于條件所限,沒(méi)能進(jìn)行正常運(yùn)營(yíng)環(huán)境下列車(chē)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾的測(cè)試,但測(cè)試方法及結(jié)果為進(jìn)一步研究此類(lèi)問(wèn)題打下了一定的基礎(chǔ),對(duì)今后的設(shè)備建設(shè)和維護(hù)具有參考意義。參考文獻(xiàn)[1]徐安.城市軌道交通電力牽引[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2003:120.[2]秦曾煌.電工學(xué)(下冊(cè))[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]TB/T3073-2003 鐵道信號(hào)電氣設(shè)備電磁兼容性試驗(yàn)及其限值[S].[4]同濟(jì)大學(xué)通信信號(hào)研究所.地鐵信號(hào)系統(tǒng)電磁環(huán)境研究報(bào)告[R].2005.
從圖1中可以看出,接觸網(wǎng)直流電壓的最大值約為1800V,最小值約為1500V,則接觸網(wǎng)波動(dòng)約為20%。在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,接觸網(wǎng)直流電壓的跌落電壓幅度超過(guò)200V。在接觸網(wǎng)直流電流保持恒定的時(shí)間段B1→C1和B2→C2,接觸網(wǎng)直流電壓也保持了恒定。在列車(chē)逐漸停止向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段C1→D1,接觸網(wǎng)直流電壓逐漸升高。當(dāng)列車(chē)停止向接觸網(wǎng)要電時(shí),接觸網(wǎng)直流電壓基本保持在1700V左右。在列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中,車(chē)輛最大逆變反饋電壓幅度約為150V;在停車(chē)期間,逆變引起的電網(wǎng)電壓有約50V的波動(dòng),這與12相24波頭全波整流[2]脈動(dòng)系數(shù)約50V相吻合。2 對(duì)軌道電路干擾分析 隨列車(chē)的運(yùn)行,測(cè)得音頻軌道電路工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖2所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示音頻軌道電路正常工作范圍內(nèi)干擾的限值為600mA[3];A1、B1、C1、A2、B2、C2分別標(biāo)示了干擾信號(hào)變化的特殊點(diǎn)。 從圖2中看到,在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,隨著接觸網(wǎng)直流電流的增大,音頻軌道電路工作范圍內(nèi)干擾信號(hào)的幅度也不斷增大;在列車(chē)停止向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段C1→A2,干擾信號(hào)仍有一定的幅度,這可能是列車(chē)上空調(diào)機(jī)組起、停造成的干擾。對(duì)測(cè)得的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知,音頻軌道電路工作范圍內(nèi),干擾信號(hào)幅度的最大值為300mA,最小值為0,沒(méi)有超過(guò)限值。3 對(duì)車(chē)上信號(hào)干擾分析 隨列車(chē)的運(yùn)行,測(cè)得車(chē)上信號(hào)工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖3所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示車(chē)上信號(hào)正常工作范圍內(nèi)干擾的限值(為1000mA)[3]。由圖可知,車(chē)上信號(hào)正常工作范圍內(nèi)的干擾信號(hào)幅度最大值為500mA,沒(méi)有超過(guò)限值。4 對(duì)車(chē)地通信干擾分析 隨車(chē)輛運(yùn)行而記錄的車(chē)地通信信號(hào)工作范圍內(nèi)的干擾波形如圖4所示。圖中最上面的橫線(xiàn)表示車(chē)地通信(TWC)信號(hào)正常工作范圍內(nèi)干擾的限值(為216mA[3]);A1、B1、A2、B2分別標(biāo)示了干擾信號(hào)變化的特殊點(diǎn)。 由圖4可以看到,在列車(chē)向接觸網(wǎng)要電的時(shí)間段A1→B1和A2→B2,對(duì)車(chē)地通信信號(hào)的干擾波形和接觸網(wǎng)直流電流有對(duì)應(yīng)關(guān)系,但干擾波形在個(gè)別點(diǎn)會(huì)有信號(hào)畸變。對(duì)所有記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后可知,車(chē)地通信信號(hào)正常工作范圍內(nèi)的干擾信號(hào)幅度最大值為125mA,最小值為0,沒(méi)有超過(guò)限值。5 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的實(shí)際監(jiān)測(cè)可以看出,牽引電壓、電流隨列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)而有明顯變化。它們產(chǎn)生的諧波成分,會(huì)隨機(jī)地介入到地鐵信號(hào)系統(tǒng)的頻帶內(nèi)。但分析測(cè)得的數(shù)據(jù),列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾值在正常范圍內(nèi),對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的軌道電路、車(chē)上信號(hào)、車(chē)地通信信號(hào)等影響很小。 國(guó)內(nèi)有關(guān)車(chē)輛對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾研究還是一個(gè)新的課題。雖然在測(cè)試過(guò)程中由于條件所限,沒(méi)能進(jìn)行正常運(yùn)營(yíng)環(huán)境下列車(chē)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾的測(cè)試,但測(cè)試方法及結(jié)果為進(jìn)一步研究此類(lèi)問(wèn)題打下了一定的基礎(chǔ),對(duì)今后的設(shè)備建設(shè)和維護(hù)具有參考意義。參考文獻(xiàn)[1]徐安.城市軌道交通電力牽引[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2003:120.[2]秦曾煌.電工學(xué)(下冊(cè))[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]TB/T3073-2003 鐵道信號(hào)電氣設(shè)備電磁兼容性試驗(yàn)及其限值[S].[4]同濟(jì)大學(xué)通信信號(hào)研究所.地鐵信號(hào)系統(tǒng)電磁環(huán)境研究報(bào)告[R].2005.
