《ZPW-2000A型軌道電路鄰線干擾的分類分析綜述》2800字

ZPW-2000A型軌道電路鄰線干擾的分類分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u25725ZPW-2000A型軌道電路鄰線干擾的分類分析綜述 1211741.1電感耦合 226401.2電容耦合 3305021.3道作電阻漏泄傳導(dǎo) 3262131.4空間電磁干擾 5ZPW-2000A型軌道電路干擾主要分為耦合干擾以及傳導(dǎo)干擾。耦合干擾信號是指在同頻的軌道電路中兩根鋼軌間的電容耦合、道砟電阻形成的電流傳導(dǎo)以及電感耦合這三種方式重疊而來的耦合的，其中以電感耦合為主要耦合方式。傳導(dǎo)干擾形成的原因是扼流變壓器引接線的故障以及鋼軌斷軌等線路不對稱所形成的故障，且傳導(dǎo)干擾所產(chǎn)生的干擾信號主要是沿軌道電路的橫向連接線進(jìn)行傳播的。而耦合干擾即便是在區(qū)間線路和軌道電路在處于正常運用狀態(tài)下也是有可能產(chǎn)生的。當(dāng)本線路收到來自鄰線的同頻軌道電路的耦合干擾信號時，此時，習(xí)慣將本線軌道電路稱為被串回路，而稱鄰線的軌道電路為主串回路。本論文將對同頻軌道電路的耦合干擾進(jìn)行重點定量分析。ZPW-2000A型軌道電路所產(chǎn)生的的鄰線干擾問題是指當(dāng)軌道電路處于多線并行的情況時，被串回路上的接收器或者行駛在主串回路上的列車的車載設(shè)備，在接收到來自主串回路的信號，從而受到干擾的情況，這種情況下，被串回路是指受到相鄰線路干擾的線路，對應(yīng)的，主串回路表示發(fā)出干擾的線路。鄰線干擾的原理如圖1.4。圖1.4ZPW-2000軌道電路鄰線干擾原理如圖1.5所示，軌道電路5處于調(diào)整狀態(tài)，軌道電路1處于分路狀態(tài)。此時，如果軌道電路1受到來自發(fā)軌道電路5產(chǎn)生的鄰線干擾時，會出現(xiàn)兩種狀況。第一，軌道電路1上的車載設(shè)備可能會同時收到兩種信號，一個是來自本身軌道電路1的信號，另一個是來自軌道電路5的干擾信號，并且，當(dāng)干擾信號過大時，軌道電路1中的機車信號主機就有可能發(fā)出錯誤的行車指令，輕則降低行車效率，重則直接導(dǎo)致安全事故的產(chǎn)生。除此以外，第二，還有可能當(dāng)軌道電路1處于分路狀態(tài)時，行駛在上面的列車的車輪對短路的效果不夠明顯，在這種情況下，就可能會導(dǎo)致軌道電路1中的繼電器發(fā)生不正常吸起，當(dāng)這種情況發(fā)生時，信號燈1就會升級顯示，從紅燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)為綠燈，后方的列車就會產(chǎn)生錯誤的信息，認(rèn)為軌道電路1處于空閑狀態(tài)，這時在軌道電路中就存在著安全隱患。從資料中我們不難了解到，傳輸電纜之間產(chǎn)生的各種串?dāng)_以及耦合干擾是造成軌道電路中產(chǎn)生鄰線干擾問題的罪魁禍?zhǔn)?，而耦合干擾，主要可以分類為三種干擾，一是空間電磁場和電阻漏泄傳導(dǎo)產(chǎn)生的耦合，二是鋼軌間的電感導(dǎo)致的耦合，三是鋼軌間的電容導(dǎo)致的耦合。但是，在實際軌道電路中，ZPW-2000A型軌道電路使用的傳輸電纜是SPT數(shù)字電纜，這種電纜在按照規(guī)范進(jìn)行使用時，是可以防止電纜間的串?dāng)_問題導(dǎo)致鄰線干擾問題產(chǎn)生的，因此，經(jīng)過分析我們可以知道，造成鄰線干擾的主要因素是耦合干擾。1.1電感耦合在軌道電路中，移頻信號是通過鋼軌不斷在軌道電路中進(jìn)行傳輸?shù)?，在這種傳輸?shù)那闆r下，兩根鋼軌之間很容易就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，當(dāng)變化的電流會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)旁邊存在另一條電路時，就會在另一條電路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因此，如圖1.5所示，在主串回路中，當(dāng)電流發(fā)生變化時，相應(yīng)的就會在被串回路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，與之相對應(yīng)的，當(dāng)被串回路中的電流變化時，在主串回路中也有感應(yīng)電壓產(chǎn)生。當(dāng)被串回路中有感應(yīng)電壓產(chǎn)生時，可以將其理解為一個受主串回路影響的串聯(lián)的電壓源，干擾被串回路。這種情況被稱為電感耦合，其原理如圖1.5所示。圖1.5鋼軌間的電感耦合原理如圖1.5所示，鋼軌1和鋼軌2是主串回路中的鋼軌，鋼軌3和鋼軌4則是被串回路中的鋼軌，用U表示對應(yīng)鋼軌上的電壓，I表示對應(yīng)鋼軌上的電流，M表示鋼軌間的互感系數(shù)，此時，可以得到以下式子：U3=I1M13+I2M23(2.1)U4=I1M14+I2M24(2.2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理可以得到，當(dāng)一個電路中的電流變化的越明顯時，它在另一個回路中產(chǎn)生的互感電壓的值就會越大，除此以外，影響互感電壓的值的因素不止這一種，兩個回路之間的線間距也是會影響感應(yīng)電壓的大小的。1.2電容耦合在軌道電路中的電容耦合一般是指當(dāng)主串回路中的電壓發(fā)生變化時，會產(chǎn)生一定的能量，而這種能量會以兩條回路之間的互溶耦合的方式對被串回路產(chǎn)生影響，也即鄰線干擾。而在軌道電路中，移頻信號是通過鋼軌傳輸?shù)?，因此，?dāng)有電流流過軌道電路上的鋼軌時，兩條回路的鋼軌之間就可以等效于形成了很多的平行板電容器，在這種情況下，這些電容器就通過電場對被串回路造成干擾。電容耦合原理如圖1.6所示。圖1.6鋼軌間的電容耦合原理如圖1.6所示，Cxx表示兩條鋼軌之間的電容，單位是F；在主串回路中，Rf是負(fù)載電阻，Ω，Rg是單位長度鋼軌內(nèi)阻，Ω/m。在計算電容耦合時，需要計算一定長度的鋼軌的內(nèi)阻，此時，需要考慮兩種數(shù)值，一是鋼軌接續(xù)線的個數(shù)，二是鋼軌繼續(xù)線的電阻。1.3道作電阻漏泄傳導(dǎo)在軌道電路中，當(dāng)有電流在鋼軌間進(jìn)行傳輸時，兩條鋼軌之間必不可少的會存在著電位差。此時，鋼軌中的信號電流就會通過道砟而漏泄到另一根鋼軌上，這時，電流漏泄的通路也就形成了。當(dāng)軌道電路處于雙線并行的情況時，在各種回路之間就會形成漏泄通路，此時，信號電流就會漏泄到相鄰的線路中，這便造成了鄰線干擾，而碰到雨雪等惡劣天氣，道砟電阻會降低，這時，鄰線干擾的影響會加重。道砟電阻漏泄傳導(dǎo)原理如圖1.7所示。圖1.7道砟電阻漏泄傳導(dǎo)耦合原理在圖1.7中，主串回路中的R表示兩條鋼軌（鋼軌1、鋼軌2）之間的道砟漏泄電阻，單位是Ω/m，C表示兩條鋼軌（鋼軌1、鋼軌2）之間的道砟漏泄電容，單位是F，同理，在被串回路中，R表示表示兩條鋼軌（鋼軌3、鋼軌4）之間的道砟漏泄電阻，單位是Ω/m，C表示兩條鋼軌（鋼軌3、鋼軌4）之間的道砟漏泄電容，單位是F。為了得到鋼軌單元綜合耦合的結(jié)果，可以綜合分析電感耦合、電容耦合以及道砟電阻漏泄傳導(dǎo)耦合的原理，此時，原理圖如圖1.8所示。圖1.8鋼軌單元綜合耦合效果原理圖如圖1.8所示，Lg是單位長度鋼軌的電感，H/m。此時，若綜合分析圖a中的鋼軌互容和對地漏泄，同時將圖中的電路分為四個部分，A、B、C、D，如圖c所示。那么此時可以看出，A、B、C、D和Rf//Rg構(gòu)成了一個橋型結(jié)構(gòu)，所以利用電阻在處于星型連接和三角形聯(lián)結(jié)時的等效轉(zhuǎn)換條件，可以將圖c的電路進(jìn)行簡化，簡化的結(jié)果如圖d所回收，此時在電路中只存在串并聯(lián)，z表示A、B、C、D和Rf//Rg綜合形成的電阻。1.4空間電磁干擾經(jīng)過分析可以知道，當(dāng)軌道電路中有電流通過鋼軌進(jìn)行傳輸時，鋼軌間就不可避免的會產(chǎn)生感生電動勢，這是因為，在ZPW-2000A型軌道電路中，移頻信號的在傳輸過程中是隨著時間而不斷變化的。當(dāng)軌道電路處于雙線并行的情況時，在軌道電路進(jìn)行分路時，鋼軌和大地之間會形成回路，隨著列車輪對的不斷運動，這條回路就會產(chǎn)生動生電動勢，此時的動生電動勢會受到列車速度的影響，這是因為，當(dāng)列車的運行速度發(fā)生變化時