动车组收到谐波干扰信号解决方案的探讨

２０１３年７月　第４９卷第７期　铁道通信信号　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＩＧＮＡＵＬＩＮＧ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ　Ｊｕｌｙ　２０１３　Ｖｏ１．４９　Ｎｏ．７　动车组收到谐波干扰信号解决方案的探讨　王晓辉　摘要：在ＣＴＣＳ－０级区段，因收到工频谐波干扰信号而影响动车组正常运行的情况多次发生。　针对影响动车组运行的原因进行了详细分析，并对该问题的解决方案进行了探讨性研究。　关键词：动车组；谐波干扰；方案；探讨　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｈａｄ　ｈａｐｐｅｎｅｄ　ｍａｎｙ　ｔｉｍｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＲＨ　ＥＭＵｓ　ｗａｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｉｎ　ＣＴＣＳ－０　ｌｅｖｅｌ　ｓｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＲＨ　ＥＭＵｓ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＭＵ；Ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；Ｓｏｌｕｔｉｏｎ；Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　成都局管内开行动车组以来，曾多次在区间、　站内无码区，发生因动车组列控车载设备轨道电路　信息读取器（ＳＴＭ）接收到不稳定的工频谐波信　号，从而触发紧急制动影响动车组运行的情况，本　文对该情况发生的原因进行了系统地分析，并在数　据分析和现场测试数据的基础上提出了探讨性解决　方案。　相不平衡非线性负荷。由于机车变压器、整流器、　平波电抗器的影响，使机车原边电流发生畸变，交　流侧不再是正弦波，而包含了丰富的谐波成分。在　机车和牵引供电构成的整个系统中，由于机车的基　波和谐波阻抗比系统其他部分阻抗大得多，一般将　电力机车视为谐波的恒流源。列车启动、加速、制　动等不同工况下，机车取流不断变化，谐波电流分　量也随之变化。　１　列控车载设备触发紧急制动的原因　列控车载设备轨道电路信息读取器（ＳＴＭ）接　收到５０　Ｈｚ工频谐波信号（其中部分奇次谐波频率　与轨道电路载频一致，如：５５０　Ｈｚ、６５０　Ｈｚ、　７５０　Ｈｚ、８５０　Ｈｚ，分别为工频５０Ｈｚ的１１次、１３　２．产生不平衡牵引电流的主要原因包括：钢　轨阻抗、接续线阻抗、对地漏泄、扼流变压器线圈　对称度不同等。　３．牵引电流奇次谐波含量与形成谐波的根源　（机车自身特性）有关，不同类型的机车、在不同　次、１５次、１７次谐波）时，由于谐波信号幅值持　续变化且不稳定，ＳＴＭ状态信息一直处于“ＶＬＦ　工作状态时的谐波比例不尽相同。通过查阅相关文　献资料，牵引电流谐波的典型比例如下：５０Ｈｚ频　率占９７．３％、５５０　Ｈｚ频率占１．６４％、６５０　Ｈｚ频率　占０．９９％、７５０Ｈｚ频率占０．７４％、８５０Ｈｚ频率占　０．７０％、１７００　Ｈｚ频率占０．０９％、２０００　Ｈｚ频率占　（低频信息）非有效”状态（即轨道电路信息不合　理），持续１０　Ｓ后，列控车载设备判定轨道电路信　息读取器（ＳＴＭ）故障，车载安全计算机（ＶＣ）　输出紧急制动指令。　０．０４％、２３００　Ｈｚ频率占０．０５％、２６００　Ｈｚ频率占　０．０７％。奇次谐波所占的能量相比偶次谐波要大得　多，奇次谐波能量随着频率的增加而减小。　２工频谐波信号产生的原因　１．电力机车相当于移动的幅度和成分不断变　化的谐波电流源，电力机车是波动剧烈的大容量单　３现场测试及运用情况分析　使用ＣＤ９６－３Ｚ型移频在线测试仪对收到工频　王晓辉：成都铁路局电务处生部在读研究生收稿日期：２０１３－０４－１５　工程师中国铁道科学研究院研究　１０００８１北京　谐波干扰的站内轨道电路进行了现场测试和检查。　从现场测试数据分析，可以排除牵引电流不平衡产　生的传导性干扰。　——１——　铁道通信信号２０１３年第４９卷第７期　通过调阅遂成、遂渝线２０１０年至今的动车组　ＰＣ卡记录数据发现，动车组因接收到不稳定的工　频谐波干扰信号而影响正常运行的情况有十多次，　均发生在ＣＴＣＳ－０级（Ｌｌ（Ｊ方式运行）且地面无码　（侧线接发列车的咽喉区或区间无信号设备）的区　段。结合列控系统设备相关技术规范，分析如下：　１．ＣＴＣＳ－０级区段。一是地面设备无法提供轨　道电路的载频配置信息，动车组列控车载设备无法　确定轨道电路的载频配置情况，只能对所有符合的　载频谐波信号都进行处理。二是产生的谐波信号能　量（幅值）不稳定且不具有低频信息，列控车载　设备对其有效性无法判定。因此，ＣＴＣＳ－０级区段　容易发生列控车载设备轨道电路信息读取器　（ＳＴＭ）接收到不稳定的工频谐波信号，从而触发　紧急制动的情况。　２．ＣＴＣＳ－２级区段。一是由于地面应答器报文　数据描述了轨道电路的载频配置信息，即使动车组　接收到不稳定的工频谐波信号，只要该谐波信号频　率与应答器报文数据描述的轨道电路载频频率不一　致，列控车载设备就对该谐波信号不进行处理。二　是轨道电路载频频率分别为１７００　Ｈｚ、２０００　Ｈｚ、　２３００　Ｈｚ、２６００　Ｈｚ，从上述工频谐波信号产生的原　因分析中已知，该４个频率的谐波成分所占的比例　均不到０．１％，因此，ＣＴＣＳ－２级区段虽然也存在不　稳定的工频谐波信号，但是发生列控车载设备触发　紧急制动的概率极小。　４解决方案的探讨　方案一。修改列控车载设备主控软件，对列控　车载设备处理逻辑增加控车方式判断条件（即动　车组按Ｌｌ（Ｊ方式运行时，列控车载安全计算机不　将制动指令输出至车体；动车组按列控车载设备方　式运行时，维持现行处理逻辑）。但需注意，根据　《铁路信号软件变更暂行管理办法》（铁运［２０１２］　２９３号）列控车载ＡＴＰ主控软件版本变更申请须　上报铁道部批准。　方案二。可采用在两条钢轨间安设封闭线或轨　道电路设备引接线采用等阻线的方法，消除牵引电　流不平衡产生的传导性干扰。封闭线仅适用于未装　设信号设备的区段（如：半自动闭塞或自动站间　一８一　闭塞方式的区间）。在装设轨道电路的区段，从现　场测试和检查情况分析，可以排除牵引电流不平衡　产生的传导性干扰。　方案三。在站内２５　Ｈｚ相敏轨道电路基础上，　对侧线接发列车进路进行改造，实现电码化。该方　案通过在无码区段发送检测码（或随股道一离去　区段的发码而发码），可从信号有效性和提高信干　比上压制谐波信号。但是对信号电路的修改复杂、　工程实施难度大，存在邻线干扰的风险，在制定具　体实施方案前须论证其风险性。　方案四。站内轨道电路改造为ＺＰＷ－２０００系列　轨道电路，并对侧线接发列车进路实现电码化。该　方案采用ＺＰＷ－２０００系列轨道电路，可防止邻线干　扰，减小谐波干扰幅值（谐波能量随着频率的增　加而减小）；通过在无码区段发送检测码（或随股　道一离去区段的发码而发码），可从信号有效性和　提高信干比上压制谐波信号。但是采用该方案需对　站内轨道电路区段长度重新进行检算，并按以下３　个条件取其中的最大值作为最短长度。　１．列车运行时车载设备需要可靠接收到轨道　电路所传送的信息，轨道电路长度计算如下：　删＝　×２．５ｓ＋　常　（１）　（１）式中，　为该区段的最高允许速度，当　站场条件不能符合要求时，可取ＣＴＣＳ－２级运用环　境允许的最高速度（ｍ／ｓ）；Ｌ常为轨道电路余量　２０　ｍ。　２．列车或单机以允许的最高速度通过站内区　段时，该轨道区段应能正常解锁。其检验方法见公　式（２）：　￡　＝　ｘ　ｚｒ落一Ｌ车　（２）　（２）式中，　落为轨道电路接收设备的最大落　下时间（ｓ）；Ｌ主为车长（ｎ１）。由于公式（２）的　计算结果肯定小于公式（１）的计算结果，因此在　发码区段不考虑该计算条件。　３．轨道电路设备自身允许的最小长度：　Ｌ　＝Ｌａ　（３）　（３）式中，　为轨道电路设备自身允许的最　小长度（ｍ）。　当列车进路内的各区段均发送机车信号信息　时，列车运行于道岔区段任一分支，都应确保列控　车载设备可靠接收信息。　２０１３年７月　第４９卷第７期　铁道通信信号　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ　Ｊｕｌｖ　２０１３　Ｖｏ１．４９　Ｎｏ．７　轨道车ＧＹＫ设备软件升级及注意事项　康松军　目前，轨道车ＧＹＫ设备在郑州铁路局工务、　李新　２．按压“设定”键，选择“系统”密码进入　供电单位配属车辆上全面换装并投入使用，归属洛　阳电务段检修、维护管理的车辆有近百台。在运行　升级界面“模块升级主机”，然后选择“升级程　序”观察面板上的指示灯工作状态。正常情况下，　升级后首次运行，Ａ７、Ａ８、Ｂ７、Ｂ８每隔１　Ｓ闪烁　１次，闪烁５次之后自动重启，重启后Ａ７、Ｂ７、　Ａ８全亮，Ｂ８每隔１　Ｓ闪烁１次，闪烁５次之后，　表示ｂｏｏｔ升级成功，进入正常运行状态，ＤＭＩ左　下方有“升级完成”的提示。　３．拔出ｂｏｏｔ升级时用的ｕ３芯片，换上另一　块Ｕ３标有“监控记录Ｕ３．Ｖ０１．０１．００．２０１２０７２０”　过程中发现软件设计还存在一些问题。比如机车信　号无码红灯的７　ｓ延时警惕控制，轨道车站内转　线、行车过岔区引起的窜码及掉码干扰等。为解决　这些问题，新版软件（Ｖ１．２和Ｖ１．３０）全面升级　势在必行。但新版软件的升级具有技术难度大、操　作时间长、步骤繁琐的特点，需分别对主控记录　板、语音记录板、显示器等进行多次重复升级。为　此，依据已有的升级经验，就现场软件升级方法及　注意事项进行说明。　（程序），用上述升级方法再次进行程序升级。　４．参数复核：整机重启一次，显示器检查参　数设置“设定”＋管理，程序升级完成后参数应　保持不变。另外还需检查主控版本。　１．２现场升级主控记录板注意事项　１主控记录板升级　１．１换入Ｕ３芯片　ＧＹＫ设备关闭电源，拆下主控记录板检查。　首先换人Ｕ３芯片（该芯片装有“强制升级ｂｏｏｔ　区”程序）。　１．ＧＹＫ主控记录板Ｕ３芯片是插拔式，插拔　时要注意缺口方向。　康松军：郑州铁路局洛阳电务段李新：郑州铁路局洛阳电务段收稿日期：２０１３＿ｏ２－０１　技师４７１０００河南洛阳　技师４７１０００河南洛阳　１．升级前要记录有关的参数设置。　２．升级后若出现Ａ８、Ｂ８灭，Ａ７、Ｂ７每隔　１　ｓ闪烁１次，闪烁５次之后进入正常运行状态，　就表明ｕ３芯片有错，需更换该芯片后重新开始。　３．升级过程中ＧＹＫ会报警，ｂｏｏｔ区升级完成　后，显示器左下方提示“数据不完整”属于正常　情况。升级后Ａ１灯处于熄灭状态。　４．升级完成后检查参数与记录的参数是否　《铁路信号软件变更暂行管理办法》的通知［Ｓ］．２０１２．　中华人民共和国铁道部．ＴＢ１０６２１—２００９．高速铁路设　５　结束语　电气化铁路区段基本都会遇到工频谐波干扰的　问题，在动车组运行区段采取技术措施，最大限度　地减少工频谐波干扰信号对动车组正常运行的影响　计规范（试行）［Ｓ］．２００９．　中华人民共和国铁道部．铁科运（２００８］３６号．关于印　发（ＺＰＷ一２０００Ａ无绝缘轨道电路设备》等１４项铁路　客运专线信号产品暂行技术条件的通知［ｓ］．２００８．　安海君，李建清，吴保英．２５Ｈｚ相敏轨道电路［Ｍ］．北　京：中国铁道出版社，２００８年．　是我们必将面临的课题。分析工频干扰信号产生的　原因及对动车组正常运行的影响，并从多个角度对　该问题的解决方案进行探讨，对类似问题的解决具　中华人民共和国铁道部．ＴＢ／Ｔ２４６５—２０１０．铁路车站　有一定的参考价值。　参考文献　电码化技术条件［Ｓ］．２０１０．　中华人民共和国铁道部．关于客运专线信号系统若干　问题的指导意见［Ｓ］．２００８．　［１］　中华人民共和国铁道部．铁运［２０１２］２９３．关于印发　（责任编辑：张利）　一９一