1、交流電氣化牽引區(qū)段信號設備及防護一、電氣化與非電化區(qū)段信號設備的不同之處（一）軌道電路的制式不同1站內(nèi)軌道電路非電化區(qū)段目前采用的制式有： JZXC-480型交流軌道電路。主要用于車站集中聯(lián)鎖的區(qū)段的檢查。 JWXC-2.3型直流開路、閉路式軌道電路。主要用于半自動閉塞區(qū)段，非集中聯(lián)鎖車站列車出發(fā)和到達的檢查。 JWXC-2.3型交流閉路式駝峰軌道電路。有電化或非電化區(qū)分，電化區(qū)段軌道上傳輸?shù)男畔⑹墙涣鳎请娀壍郎蟼鬏數(shù)氖侵绷鳌?高靈敏度軌道電路。主要用于駝峰尾部平面調(diào)車集中聯(lián)鎖。 交流計數(shù)軌道電路。主要用于車站電碼化，交流計數(shù)軌道電路有機械、微電子之分。 還有站內(nèi)計軸軌道電路，高頻軌道電路

2、，逐步淘汰的脈沖軌道電路、單軌條軌道電路等。電氣化區(qū)段采用軌道電路制式有： 交流25HZ相敏軌道電路。由于它具備工作穩(wěn)定、抗干擾性能強（具有相位選擇和頻率選擇）、傳輸距離等特點，廣泛用于電氣化區(qū)段集中聯(lián)鎖站內(nèi)軌道區(qū)段檢查。25HZ相敏軌道電路有兩種型號，舊型和97改進型，兩種型號的區(qū)別主要在于受端軌道繼電器。與目前使用的480軌道電路相比，在設備、器材使用上，25HZ軌道電路為溝通鋼軌牽引回流、傳輸25HZ軌道電路信息、抑制干擾，有鋼軌回流的區(qū)段室外增加了扼流變壓器，室內(nèi)增加了防護盒、防雷補償器，軌道接收采用二元二位繼電器（舊型采用JRJC-66/345，97型采用JRJC-70/240）和新

3、型微電子相敏接收器等配套器材。微電子相敏接收器有單套、雙套安全型繼電器結(jié)構(gòu)，二元二位繼電器結(jié)構(gòu)之分。室內(nèi)器材增加的器材集中安裝在軌道架上。交流25HZ相敏軌道電路原理圖：電化25Hz相敏軌道電路預疊加ZPW-2000A原理圖電化區(qū)段二線制97型25 Hz相敏軌道電路疊加ZPW2000閉環(huán)電碼化構(gòu)成簡圖 ZPW2000（UM系列）無絕緣站內(nèi)軌道電路。主要用于客運專線集中聯(lián)鎖站內(nèi)軌道區(qū)段檢查。 交流75HZ軌道電路。我國早期電氣化區(qū)段集中聯(lián)鎖站內(nèi)軌道電路制式。目前已經(jīng)淘汰。 還有JWXC-2.3型交流閉路式駝峰軌道電路、計軸軌道電路、高靈敏度軌道電路等。2區(qū)間軌道電路區(qū)間軌道電路采用與閉塞制式相對

4、應的軌道電路，如ZP-89三、四顯示自動閉塞采用8、18信息移頻軌道電路，ZPW-2000（UM系列、WG21A）四顯示自動閉塞采用ZPW-2000（UM系列）無絕緣軌道電路，計軸自動閉塞采用計軸軌道電路（AZL90-3型等）、交流計數(shù)自動閉塞采用交流計數(shù)軌道電路等。非電化與電化的區(qū)別在于有機械絕緣軌道電路增加扼流變壓器箱溝通牽引回流、有效傳輸軌道信息和增加濾波設備等。（二）高柱信號機的建筑接近限界和信號機構(gòu)位置安裝不同1考慮到保證信號機金屬部分距接觸網(wǎng)帶電部分及架空回流線最小安全距離，并滿足信號設備建筑接近限界（高度和水平限界）的要求和不影響信號機的顯示距離，電氣化區(qū)段的高柱信號機使用8.5

5、米、10米的信號機機柱，建筑接近限界機柱中心距所屬線路2900毫米，非電化2630毫米，電化、非電化距鄰近線路機構(gòu)安裝位置不影響高度限界的情況下，突出邊緣距線路中心的距離，正線和通過超限貨物列車滿足2440毫米，站線2150毫米的限界標準。上述是工程施工的標準，在維護中我們執(zhí)行下表信號維規(guī)標準，與工程施工的區(qū)別是測量方法不同。設備名稱或距軌面距離mm設備凸出邊緣距鄰近線路軌道中心的距離 mm說 明v 200 km/h200 km/h v 350 km/h信號機距鄰近正線、通行超限貨物列車站線24402 4401凸出邊緣包含高柱信號機構(gòu)。2.矮型信號機（含表示器）應分別測量線路兩側(cè)機構(gòu)。3.電氣

6、化區(qū)段通過信號機機構(gòu)改裝在所屬線路側(cè)信號機距鄰近站線21502 150繼電器、變壓箱、盒及表示器等1 100以上距鄰近正線、通行超限貨物列車站線2 4402 440距鄰近站線2 1502 1503501 100（含1 100）1 8751 875200350（含350）1 7251 75025200（含200）1 5001 75025以下1 4001 7002非電化區(qū)段區(qū)間通過信號機機構(gòu)安裝在所屬線路外側(cè)；電氣化區(qū)段區(qū)間通過信號機機構(gòu)改裝在所屬線路側(cè)，主要是考慮到接觸網(wǎng)桿對信號顯示的影響。（三）軌道引接線、道岔跳線的截面積不同非電化區(qū)段軌道引接線、道岔跳線，采用截面積不小于15平方毫米（1.0

7、mm19）的鍍鋅鋼絞線；電氣化區(qū)段采用截面積不小于42平方毫米（1.2mm37）的鍍鋅鋼絞線。（四）軌道電路供電電源不同非電化區(qū)段使用工頻交流電源，電氣化區(qū)段采用25HZ交流電源。25HZ電源有專用的電源屏或者智能電源屏模塊供出。25HZ電源有局部、軌道電源之分，并保證局部與軌道電源的電壓相位局部超前軌道90度。（五）干線信號電纜不同非電化區(qū)段信號綜合護套低電容信號電纜，電氣化區(qū)段采用鋁護套低電容信號電纜，主要是考慮減小牽引電流對信號設備的干擾。二、電氣化區(qū)段信號設備防護交流電力牽引區(qū)段接觸網(wǎng)電壓、電流及回流（鋼軌回流、大地回流、架空線回流），在其周圍空間產(chǎn)生連續(xù)分布的交變電磁場對信號傳輸線路

8、產(chǎn)生磁影響，接觸網(wǎng)的電壓通過容性耦合對信號傳輸線路和其他信號設備產(chǎn)生電影響，牽引電流、回流對信號傳輸線路和其他信號設備產(chǎn)生的干擾影響。對地絕緣的架空明線路和金屬物體應考慮電影響和磁影響，地下電纜及護套接地的架空電纜線路考慮磁影響，接觸網(wǎng)在短路時，地下電纜線路應考慮地電流的影響。因此，在信號設計、維護時，采取必要的防護措施并在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，消除交流電力牽引區(qū)段牽引供電對信號設備產(chǎn)生的電、磁和干擾影響，是保證設備安全和人身安全的關(guān)鍵。1接觸網(wǎng)電流在信號電纜傳輸線路任意兩點間感應的電勢差稱為磁感應縱電動勢。磁感應縱電動勢產(chǎn)生的影響后果，分為危險影響和干擾影響兩種。危險影響表現(xiàn)在對運營、維修人員

9、產(chǎn)生接觸危險，信號設備遭受破壞，如擊穿絕緣、燒毀設備等；干擾影響是造成信號設備錯誤動作，如錯誤控制、錯誤表示、錯誤解鎖等。對于金屬護套電纜內(nèi)的芯線和埋于地下的導線，按照靜電感應原理是不受接觸網(wǎng)的靜電影響的。13.1.1條對信號電纜芯線中確定的感應縱電動勢數(shù)值，是電纜不加設屏蔽層時，在電纜芯線上感應的電壓和電流對信號設備不產(chǎn)生誤動以及其他影響，不危及設備維護和操作人員的人身安全的情況下考慮的，亦稱影響的允許值。這一數(shù)值在信號電纜中規(guī)定為60有效伏。信號電纜敷設在地下，要使用十幾年，隨著時間的推移，電纜絕緣介質(zhì)老化，同時電纜通信容量大，影響面廣，對電纜的標準要求嚴，所以電纜瞬間危險縱電動勢取直流耐

10、壓試驗電壓的60%和交流耐壓試驗電壓的85%（普通信號電纜的芯線對金屬套間交流耐壓為1800 V，鐵路數(shù)字信號電纜的交流耐壓不小于2000v）。在信號工程設計時，需要計算電磁影響的大小，磁感應縱電動勢不能滿足上述標準時，需要采取鋪設屏蔽電纜或采用其他降低感應縱電動勢的措施，如設中繼變壓器等。另外，為防護牽引電流等外界電流對信號設備的干擾，損壞設備和造成聯(lián)鎖電路失效，以及危及操作、維修人員的安全，對信號設備的電路不準以地線構(gòu)成回路，即一線一地。2. 受接觸網(wǎng)的影響，在信號導線上產(chǎn)生感應縱電動勢，對于設備維修及操作人員以及信號設備都可能產(chǎn)生危險。按照鐵道部電務局（83）電技字51號文關(guān)于使用鋁護套

11、、綜合護套信號電纜的通知的規(guī)定，從1984年1月1日起，交流電力牽引區(qū)段新設計的信號工程，室外一律使用鋁護套和綜合護套信號電纜，干線電纜均使用鋁護套電纜；分支電纜使用綜合護套或鋁護套信號電纜。運用中的非鋁護套、綜合護套信號電纜，其感應縱電動勢小于60有效伏的，允許繼續(xù)使用。綜合護套、鋁護套電纜均有屏蔽作用。3.電纜的長度越長，受接觸網(wǎng)電磁影響，產(chǎn)生的感應縱電動勢越大，如果對繼電器箱體與電纜外皮間不采取絕緣措施，其危害一方面是電纜外皮上的感應電壓可能擊傷維修人員；另一方面是當電力機車起動時，牽引電流變化較大，在繼電器箱體上產(chǎn)生的感應電壓也較高，其感應電流經(jīng)電纜鋼帶、金屬護套入地，可能損壞電纜。4

12、.接觸網(wǎng)由牽引變電所經(jīng)供電線獲得單相50 Hz交流電，其額定電壓為25 kV，牽引變電所二次側(cè)母線額定電壓為27.5 kV。接觸網(wǎng)對附近的金屬結(jié)構(gòu)物會產(chǎn)生電影響、磁影響和牽引電流的干擾影響，而且一旦發(fā)生接觸網(wǎng)斷線或絕緣子損壞，接觸到金屬構(gòu)件物就會使其帶電，危及人身和設備的安全。（1）為防止信號維修人員觸及接觸網(wǎng)帶電部分和受靜電感應，危及人身安全，規(guī)定室外與接觸網(wǎng)高度相接近的信號設備金屬導體部分外緣（如高柱信號機構(gòu)、背板、梯子等）距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得小于2 m，當小于2 m時，必須在信號機機構(gòu)外加裝防護網(wǎng)進行防護；與回流線的距離不得小于700 mm；當在7001 000 mm時，防止維修人

13、員有觸及的可能，可用絕緣套管將回流線包扎起來。（2）為消除感應電壓，規(guī)定室外距接觸網(wǎng)帶電部分5 m范圍內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)物均須單獨設置安全地線進行接地。室外需要裝設安全地線的設備有：高柱信號機、繼電器箱、道岔握柄等設備。電動轉(zhuǎn)轍機、電纜盒、變壓器箱、矮型信號機等較矮的設備，可以不設安全地線。（3）為了避免信號控制臺、繼電器架、按鈕盤、分線盤、電源屏機架、穩(wěn)壓器、局控盤、道口盤、繼電器箱等設備的外殼，由于漏電和牽引電流的感應電壓而帶電，危及操作和維修人員的人身安全，故規(guī)定這些設備均應單獨裝設安全地線。上述設備接地時，嚴禁使用鋼軌、電纜金屬護套和鋼帶做地線。因為用鋼軌做地線，當接觸網(wǎng)發(fā)生斷線、短路或接觸

14、網(wǎng)絕緣破損時，有一個很高的短路電流在鋼軌上流動，會對人員和設備產(chǎn)生危害；用電纜金屬護套做地線，會使電纜受到干擾和損壞。（4）為消除接觸網(wǎng)感應電壓對信號電纜的影響，與站場和線路平行敷設的信號干線電纜以及箱盒中經(jīng)過多根電纜時，金屬護套或鋼帶應逐一順序焊（擰）起來，在車站兩端和車站信號樓（電纜始、終端）、區(qū)間信號機（含分割點）處設置屏蔽地線接地，形成封閉回路。這是因為感應電流在鋼帶、金屬護套內(nèi)的流動方向和在大地中的流動方向相反，故能減少對電纜內(nèi)部造成的干擾影響。（5）室外設備的安全地線、屏蔽地線應單獨設置，不得使用鋼軌或扼流變壓器中點所替代，更不能連接在設有軌道電路的鋼軌上（包括接觸網(wǎng)塔桿地線、橋梁

15、等建筑物地線與軌道電路鋼軌的直接連接），以防對軌道電路形成“第三軌道”，影響軌道電路工作狀態(tài)（調(diào)整、分路、斷軌檢查）、機車信號狀態(tài)，危及行安全。（6）分散設置的安全地線和屏蔽地線的接地電阻應不大于10。同一設備只設能設一處專用地線，若設幾處地線，其彼此之間會產(chǎn)生相互影響，因一處地電位升高，造成反方向的閃絡現(xiàn)象，將經(jīng)過另一接地線危害信號設備。同理，不同性質(zhì)的地線不得合用（除綜合接地體和貫通地線外），并應于電力、通信及其他建筑物的地線分開。 5.接觸網(wǎng)塔桿地線、橋梁等建筑物地線，嚴禁經(jīng)火花間隙與設有軌道電路的鋼軌連接在施工驗收和維護時重點注意。接觸網(wǎng)桿塔地線橋梁等建筑物地線經(jīng)火花間隙接至鋼軌，若發(fā)

16、生接觸網(wǎng)通過火花間隙向單側(cè)鋼軌閃絡放電時，在單側(cè)軌中產(chǎn)生的瞬態(tài)不平衡電流可達數(shù)百安至上千安，持續(xù)時間短，但因瞬態(tài)能量極大，燒損軌道電路等設備，導致信號設備故障。所以不允許桿塔地線經(jīng)火花間隙接鋼軌，要求接觸網(wǎng)設架空地線。接觸網(wǎng)的桿塔地線、橋梁等建筑物地線直接接至鋼軌，除對軌道電路形成“第三軌道”外，還會造成兩軌條內(nèi)電流嚴重不平衡，影響軌道電路的正常工作，這是也是不允許的。另外，對因條件限制，接觸網(wǎng)目前尚未架設地線時，桿塔地線必須經(jīng)火花間隙接至鋼軌或扼流變壓器中點,不得直接連接，但對信號設備構(gòu)成潛在的威脅。6. 牽引電流回流、等電位連接、接地（包括非交流電力牽引區(qū)段）等因素，不得影響軌道電路的分路

17、、機車信號接收和斷軌檢查特性。7. ZPW2000無絕緣軌道電路區(qū)段，在施工和維護中，按標準做好橫向連接，確保其良好，是保證人身和設備的安全所采取的防護措施。設置橫線連接是保證上、下行鋼軌牽引回流的平衡，鋼軌與大地等電位，雷電防護，以及上、下行任意一條線路發(fā)生意外（如兩條斷軌同時折斷等）時，起到疏通牽引回流的作用。三、典型干擾實例實例一： A站，SJG交流計數(shù)軌道電路連續(xù)多次發(fā)生室內(nèi)100VA 25Hz分頻器燒損故障，造成SJG軌道電路紅光帶。對燒損的幾個100VA 25Hz變頻器進行分解檢查，發(fā)現(xiàn)田字型鐵磁分頻器線包匝間絕緣擊穿。分線盤甩開SJG送端電纜，進行電壓、電流測試，室外同步觀察列車

18、運行。如圖1，測試結(jié)果及現(xiàn)象：圖1鄰站至A站區(qū)間空閑、上行列車壓入SJG未過牽引供電分相或下行列車運行，a、b端測試工頻交流電壓、電流很小，幾乎為零。上行列車從鄰站開出到列車壓入A站SJG，列車越過牽引供電臂分相進入B牽引供電所供電區(qū)供電，測試a、b端工頻交流電壓800v以上，并隨列車運行逐漸升高，最高電壓達到1600v以上，電流最大40mA（SJG送端軌道變壓器使用BG172/25）；列車越過上行進站信號機后，電壓、電流隨之消失。對現(xiàn)場牽引供電臂分相至上行進站信號機這段距離進行反復檢查、試驗、確認，該段距離內(nèi)接觸網(wǎng)某一網(wǎng)桿上一端單側(cè)連接鋼軌、另一端連接架空回流線的火花間隙（距離進站100米左

19、右）故障短路。實例二： B站，下行3道列車到開時，信號機械室發(fā)生一聲爆炸聲，控制臺閃火光，大面積燒壞信號設備、器材、配線，造成信號設備故障。搶險修復后，下行3道列車到開再次發(fā)生類似情況。經(jīng)過對3道列車機車停車附近的下行道出站信號機復示2FX進行檢查，如圖2，發(fā)現(xiàn)信號燈泡擊碎，定焦式燈座拉弧燒焦，配線燒壞，確定牽引電流通過2FX侵入到信號機械室。測量2FX復示信號機菱形遮光板突出邊緣距離接觸網(wǎng)1600mm，信號機未安裝地線。圖2牽引電流侵入途徑分析：下行列車3道停車，機車工作受電弓位置正處在2FX前方位置，列車開車時，機車升弓牽引禁止列車起動機車取流很大，運行到機車受電弓邊緣與2FX遮光板兩點間

20、距離最近時，二者之間空氣絕緣擊穿或感應，信號機構(gòu)上產(chǎn)生高壓，擊穿定焦燈座與燈室內(nèi)壁間（最薄弱部位）空氣絕緣，通過信號機點燈引入線、BX-34變壓器、電纜侵入室內(nèi)分線盤，由于機械室屏蔽地線接地良好，侵入高壓擊穿絕緣、空氣入地，造成大面積燒壞設備。如果2FX復示信號機地線安裝良好，接地電阻和信號機凸出邊緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離滿足要求，侵入高壓通過信號機地線入地，實例二的情況就會完全避免。實例三：蘭新二線工程施工，C站信號設備在新建上行線線路施工、站改期間，按照復線施工設計圖提前進行了工程改造，站內(nèi)上行正線道形成能力投入使用后，上行接車列車進入股道，造成了站內(nèi)下行正線上軌道電路區(qū)段紅光帶。對C站發(fā)

21、生軌道電路紅光帶區(qū)段檢查，發(fā)現(xiàn)故障區(qū)段軌道變壓器箱內(nèi)送、受端熔斷器熔斷；檢查上行列車接車經(jīng)過進路，發(fā)現(xiàn)2/4#道岔渡線鋼軌絕緣處，其中一條鋼軌絕緣軌縫鋼軌端頭有明顯拉弧燒熔痕跡。圖3C站道上行正線投入使用時，上行線鋼軌和架空回流線仍處于不通狀態(tài)，經(jīng)過既有線鋼軌回流的途徑又被1/3#、2/4#道岔渡線絕緣隔斷。上行道在接車過程中，列車運行尾部車輛最后一軸輪對通過2/4#道岔渡線絕緣時，由于安裝2/4#道岔渡線絕緣的兩根鋼軌軌縫的大小和位置，不可能絕對相等和處在對齊狀態(tài)（垂直于基本軌的一條直線上），列車尾部車輛最后一軸輪對兩側(cè)車輪經(jīng)過絕緣時，存在兩側(cè)車輪先、后通過所在鋼軌絕緣軌縫位置的情況。就是這

22、點微小的差異，瞬間造成后通過絕緣軌縫位置車輪所在鋼軌產(chǎn)生單邊回流，以及后通過車輪在離開絕緣軌縫時，出現(xiàn)絕緣軌縫鋼軌端頭拉弧回流，大電流將鋼軌端頭燒熔，如圖4所示（圖中箭頭方向為鋼軌回流方向）。實例四：隴海線D站，通過試驗車檢查測試發(fā)現(xiàn)，列車進入3JG距離進站信號機400米處，移頻機車信號有瞬間有幅度較大的50Hz工頻干擾，并逐漸減小趨于平穩(wěn)。D站牽引供電示意如圖5，3JG牽引供電臂分相是A、B牽引變電所鋼軌回流的分解點，也是A牽引供電變電所回流的終點，B牽引變電所回流的起始點。圖5列車在A牽引變電所供電區(qū)運行時（未越過圖中牽引供電臂分相），由于列車分路，鋼軌牽引電流從機車后部流向A牽引變電所，

23、機車第一輪對前懸掛的機車信號感應線圈下部鋼軌無牽引回流流過，因此機車信號感應線圈感應不到50Hz工頻電壓，試驗車監(jiān)測到的機車信號波形比較干凈，信息幅度明顯，顯示機車信號受電氣化牽引區(qū)段及諧波干擾較小。機車越過牽引供電臂分相，進入B牽引變電所供電區(qū)，鋼軌回流改變方向，同列車運行方向一直回B牽引變電所，機車第一輪對前懸掛的機車信號感應線圈下部鋼軌有回流流過，如果機車信號感應線圈特性不完全一致，感應線圈感應到50Hz工頻干擾電壓，進入機車信號主機。機車越過牽引供電分相進入B牽引變電所供電區(qū)，機車受電，啟動電流很大，就會從小幅度干擾瞬間突變?yōu)榇蟾蓴_，因此出現(xiàn)了試驗車測試有幅度較大的50Hz工頻干擾，并逐漸減小趨于平穩(wěn)的情況。為盡量減小牽引供電對機車信號的干擾，對機車安裝的機車信號感應線圈，選擇特性盡量一致的線圈配對使用。四、施工與維護注意事項（一）信號機1高柱信號機建筑接近限界測量。按照維規(guī)規(guī)定滿足不同高度下建筑接近限界的標準要求。2按照距接觸網(wǎng)帶電部分5m范圍內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)物接地的要求，設置安全地線或連接在區(qū)間貫通地線上，接地電阻測試應符合規(guī)定標準。高柱信號