列车运行过程中的电磁干扰对地铁信号系统的影响摘 要 列车运行过程中,电力牵引对地铁信号系统的干扰是业界关注的问题。通过现场测试,分析了列车运行过程中产生的电磁干扰信号对轨道电路、车上信号、车地通信信号等的影响。单列列车运行时所产生的电磁干扰值在允许范围内,对信号系统的轨道电路、车上信号等的影响很小。关键词 地铁,信号系统,电磁干扰,音频轨道电路 电力牵引对轨道电路传输系统的干扰,不是供电系统,主要是列车运行期间,由于电源波动、整流件换向、大负载变化、列车起动或制动、供电臂切换、车辆逆变[1]等的影响。列车在钢轨上运行时,是否会产生大量对信号传输系统的电磁干扰信号,从而引起轨道电路“红光带”,甚至造成道岔区段“绝缘节”烧毁的故障,是信号界关注的问题,也是现场维护所关心的。本文通过现场测试,对在列车运行过程中产生的电磁干扰信号是否会影响信号系统的轨道电路、车上信号、车地通信(TWC)等进行分析。1 列车运行过程与牵引电压电流变化关系 通过动态在线监测,全线仅一列试验车运行时, 牵引电压、电流随列车运行状态而有明显变化。实际监测数据表明,1500V“直流”与理想24脉波相差甚远。测试结果如图1所示。
从图1中可以看出,接触网直流电压的最大值约为1800V,最小值约为1500V,则接触网波动约为20%。在列车向接触网要电的时间段A1→B1和A2→B2,接触网直流电压的跌落电压幅度超过200V。在接触网直流电流保持恒定的时间段B1→C1和B2→C2,接触网直流电压也保持了恒定。在列车逐渐停止向接触网要电的时间段C1→D1,接触网直流电压逐渐升高。当列车停止向接触网要电时,接触网直流电压基本保持在1700V左右。在列车制动过程中,车辆最大逆变反馈电压幅度约为150V;在停车期间,逆变引起的电网电压有约50V的波动,这与12相24波头全波整流[2]脉动系数约50V相吻合。2 对轨道电路干扰分析 随列车的运行,测得音频轨道电路工作范围内的干扰波形如图2所示。图中最上面的横线表示音频轨道电路正常工作范围内干扰的限值为600mA[3];A1、B1、C1、A2、B2、C2分别标示了干扰信号变化的特殊点。 从图2中看到,在列车向接触网要电的时间段A1→B1和A2→B2,随着接触网直流电流的增大,音频轨道电路工作范围内干扰信号的幅度也不断增大;在列车停止向接触网要电的时间段C1→A2,干扰信号仍有一定的幅度,这可能是列车上空调机组起、停造成的干扰。对测得的所有数据进行分析可知,音频轨道电路工作范围内,干扰信号幅度的最大值为300mA,最小值为0,没有超过限值。
3 对车上信号干扰分析 随列车的运行,测得车上信号工作范围内的干扰波形如图3所示。图中最上面的横线表示车上信号正常工作范围内干扰的限值(为1000mA)[3]。由图可知,车上信号正常工作范围内的干扰信号幅度最大值为500mA,没有超过限值。
4 对车地通信干扰分析 随车辆运行而记录的车地通信信号工作范围内的干扰波形如图4所示。图中最上面的横线表示车地通信(TWC)信号正常工作范围内干扰的限值(为216mA[3]);A1、B1、A2、B2分别标示了干扰信号变化的特殊点。
由图4可以看到,在列车向接触网要电的时间段A1→B1和A2→B2,对车地通信信号的干扰波形和接触网直流电流有对应关系,但干扰波形在个别点会有信号畸变。对所有记录的数据进行分析后可知,车地通信信号正常工作范围内的干扰信号幅度最大值为125mA,最小值为0,没有超过限值。5 结语 通过对列车运行的实际监测可以看出,牵引电压、电流随列车运行状态而有明显变化。它们产生的谐波成分,会随机地介入到地铁信号系统的频带内。但分析测得的数据,列车运行过程中产生的电磁干扰值在正常范围内,对信号系统的轨道电路、车上信号、车地通信信号等影响很小。 国内有关车辆对信号系统的电磁干扰研究还是一个新的课题。虽然在测试过程中由于条件所限,没能进行正常运营环境下列车对信号系统的电磁干扰的测试,但测试方法及结果为进一步研究此类问题打下了一定的基础,对今后的设备建设和维护具有参考意义。参考文献[1]徐安.城市轨道交通电力牵引[M].北京:中国铁道出版社,2003:120.[2]秦曾煌.电工学(下册)[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]TB/T3073-2003 铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值[S].[4]同济大学通信信号研究所.地铁信号系统电磁环境研究报告[R].2005.
