轨道信号干扰分析仪的特点及应用.pdf

117可靠性研究轨道信号干扰分析仪的特点及应用杜晓鑫（中国铁路北京局集团有限公司北京西电务段，北京 100044）摘要：结合轨道信号干扰分析仪特点和现场应用案例，从轨道信号监测、曲线和频谱信息采集分析等方面，论述轨道信号干扰分析仪在信号测试和现场故障定位过程中起到了重要的辅助作用，为铁路信号工作人员处理信号问题提供了有力证据。关键词：轨道信号干扰分析仪；应用案例；信息采集分析中图分类号：U284.2 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)Z1-0117-05Characteristics and Application of Track Signal Interference AnalyzerAbstract:Based on the characteristics of a track signal interference analyzer and on-site application cases,this paper discusses the important auxiliary role played by track signal interference analyzers in the process of signal testing and on-site fault location determination from the perspectives of track signal monitoring and the collection and analysis of information about curves and frequency spectra.This paper provides strong evidence for railway signal engineers to deal with signal problems.Keywords:track signal interference analyzer;application case;information collection and analysisDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.Z1.0271概述随着铁路高速发展，铁路电务系统规模也不断扩大，对保障电务系统设备安全、稳定长期运行的要求越来越迫切。轨道电路因钢轨分散装设、设备数量多且遍布室内外，与列车、牵引供电、轨道、自然环境均有接口，易受外部干扰导致故障频发，因此需要一种能够实时长期监测、记录和分析的铁路信号分析仪器来配合铁路信号工作人员定位故障原因就显得十分必要。2轨道信号干扰分析仪特点轨道信号干扰分析仪是铁路电务系统信号分析的专用检测、监测仪器，不仅可用于室内、外轨道电路设备偶发性故障监测，还可以通过曲线、波形、频谱等方式深入分析干扰源特征，以便于快速查找故障原因，缩短故障排查时间。轨道信号干扰分析仪自带操作系统、存储装置、采集功能以及电池供电功能，可进行长期监测、实时采集并记录任何干扰和不正常情况的电压/电流信号曲线、波形、频谱等信息，再现故障时现场设备实际运行数据，便于现场故障的快速分析、处理，如图 1 所示。3轨道信号干扰分析仪故障处理应用轨道信号干扰分析仪作为信号分析的专用检测、监测仪器，将其应用于现场环境中，实时监测采集轨道电路传输的信号，能够为铁路信号工作人员查铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月（2023）京新出刊增准字第（295）号118可靠性研究找故障原因、解决信号问题提供便利手段。故障案例 11）故障描述2021 年 4 月，XX 次列车（车辆装备 300H 型ATP）于 XX 站 X15G K2+008 K2+047 范围内出现红黄码转无码，触发制动停车故障现象。X15G 为 25 Hz 相 敏 轨 道 电 路 叠 加 ZPW-2000A 电码化区段。从车载记录的 TCR 数据来看，故障区段的波形信号忽大忽小，1 700 Hz 处频域能量较小，而 1 750 Hz 处频域能量较大，存在较大的工频干扰信号，如图 2 所示。图车载TCR记录的波形和频谱数据图轨道信号干扰分析仪操作界面2）干扰测试与分析通过调查发现，轨道电路传输通道正常，分路电流满足机车信号灵敏度要求。为查找工频干扰信号来源，使用轨道信号干扰分析仪采集室外钢轨线路上在无车运行、有车运行但未占用故障区段、有车占用故障区段时钢轨上传输的信号特征。天窗点内无车时，调阅分析仪采集的数据。从采集数据的频谱分析图可以发现仅有 25 Hz 轨道电路信号，无带内谐波干扰信号。有车运行但未占用 X15G 时，干扰信号如图 3所示。通过采集数据频谱分析图可以看出，在有车 经 过 时，X15G 区 段 会 在 1 700 2 600 Hz、3 600 4 800 Hz、8 400 9 000 Hz 频带内有较大的谐波干扰信号。当列车占用 X15G 后，在 1 700 2 600 Hz频 带 内 存 在 谐 波 干 扰 信 号。此 时 本 区 段 载 频为 1 698.7 Hz，低 频 为 26.8 Hz，在 1 650 Hz与 1 750 Hz 附近处有较大的谐波分量，几乎与1 700 Hz 信号幅值相近，如图 4 所示。根据上述分析结果，确定车载 TCR 接收到的工频干扰信号是由于牵引电流谐波干扰所致。利用轨道信号干扰分析仪频谱分析功能，可以准确捕捉到轨道电路传输信号中各种频率的干扰信号，为解决现场干扰故障提供分析依据。故障案例 21）故障描述2022 年 10 月，XX 站 XX 次列车在 3G 下行发车，越过 X3 信号机后机车信号由双黄灯掉白灯，铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月119可靠性研究车载显示接收到短时载频 550 Hz、低频 20 Hz 的信号，司机做停车处理。该站为国产移频电码化区段，且故障发生时段，全站无发送 UU 码的情况。从车载数据看到，列车进入 24DG 后，车载解析出包含有 550 Hz 的多种牵引电流奇次谐波信号，幅值较高，如图 5 所示。2）干扰测试与分析使用轨道信号干扰分析仪对 24DG 室外发送端扼流变压器长、短引接线、中心连接点电流及电压进行监测采集，分析谐波是否为轨道电路信号的高次谐波。有列车经过以及无列车经过时，采集的 24DG频谱数据分别如图 6 所示。根据频谱图数据分析，24DG 室外扼流变压器送端长/短钢轨引接线电流及中心连接点在过车时 检 测 到 150 Hz、250 Hz、350 Hz、450 Hz、550 Hz 等谐波分量；无车时，不存在谐波分量。确定干扰信号为钢轨牵引回流产生的工频高次谐波。故障案例 31）故障描述XX 站电气化动态检测车反向运行时检测出干扰信号，且在此干扰信号幅度较大的相应时段（比本区段信号幅度大），动检车出现掉码情况。根据调查发现，动检车反向运行时，该区段供图有车运行但未占用XG时分析仪采集的频谱数据图有车占用XG时分析仪采集的频谱数据杜晓鑫：轨道信号干扰分析仪的特点及应用120可靠性研究图车载记录的波形及频谱数据图有车经过时分析仪采集的频谱数据电臂电缆上电流较大，出现较大频率为 2 600 Hz的谐波能量，分路状态下，出现较大的干扰信号电流。需对供电臂和轨道电路通道中的干扰信号同时进行采集，确定干扰信号来源及耦合途径。2）干扰测试与分析天窗点内，对受电端轨面电压、引接线电流、供电臂上的信号分布情况进行监测采集，采集结果如下。利用轨道信号干扰分析仪曲线和频谱分析功能可以看出，轨面、供电臂上均采集到了干扰信号，并准确分析出干扰信号频率在 2 550 2 650 Hz之间，如图 7、8 所示。通过数据回放功能看到轨面、供电臂的干扰信号同时产生、消失。判断干扰信号由于与钢轨并行的供电臂上的谐波干扰至钢轨线路产生。4结论随着铁路高速发展，外部干扰因素增多，对信号采集的要求越来越高。轨道信号干扰分析仪具备实时采集、长期监测和曲线、频谱分析功能，为现场的室内外应用、故障处理、数据监测提供了极大的便利条件，便于现场故障快速分析和处理，提高铁路运输运行效率。参考文献1 马春喜，程荫杭.便携式邻线干扰测量系统J.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2005，29（2）：280-283.2 冯勇鑫，李昭，周毅，等.电气化铁路轨道电铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年11月121可靠性研究图列车正、反向运行时采集的干扰信号曲线下行正向通过下行正向通过上行反向通过下行反向通过图在轨面、供电臂位置采集的频谱信号路干扰信号检测新方法 J.天津职业技术师范大学学报，2013，23（3）：15-20.3 刘军业.25Hz 轨道电路信号故障处理方法研究J.数字化用户，2018，24（7）：101-101.4 刘学民.电气化牵引电流对轨道电路干扰 J.城市建设理论研究（电子版），2015（20）：2724-2725.5 叶海贵.高铁 50 Hz 牵引电流干扰分析及查找的基本方法 J.铁道通信信号，2014，50（1）：35-37.6 李大春.轨道电路干扰分析查找解决方案 J.铁道通信信号，2014，50（10）：22-24.7 唐乾坤.轨道电路设备牵引电流干扰防护研究D.北京：北京交通大学，2018.8 张荃.机车入库电路对附近轨道电路干扰问题研究 J.铁路通信信号工程技术，2021，18（3）：101-104.（收稿日期：2023-06-28）（修回日期：2023-09-21）杜晓鑫：轨道信号干扰分析仪的特点及应用