[拼音]：jiaoliu dianli qianyin dui tongxin xinhao deyingxiang

[外文]：effects caused by AC electric traction system on communication and railway signal equipments

交流電氣化鐵路的接觸供電網(wǎng)對(duì)附近的有線電通信、無(wú)線電通信和鐵路信號(hào)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，造成有線電通信和鐵路信號(hào)的線路上產(chǎn)生有害的電流和電壓，干擾附近的無(wú)線電通信信號(hào)的現(xiàn)象。

電力牽引對(duì)有線電通信的影響

第二次世界大戰(zhàn)前，歐洲有些國(guó)家興建了16?赫的單相交流電氣化鐵路。戰(zhàn)后很多國(guó)家發(fā)展工業(yè)頻率（簡(jiǎn)稱工頻）單相交流電氣化鐵路。為了防止交流電氣化鐵路對(duì)通信和鐵路信號(hào)線路的影響，開(kāi)始把通信電纜埋入地下，同時(shí)開(kāi)始研制高屏蔽性能的電纜。瑞典最先在16?赫的交流電氣化鐵路的接觸網(wǎng)上裝設(shè)吸流變壓器，以降低對(duì)通信信號(hào)線路的感應(yīng)影響。60年代中期，日本在交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)上采用自耦變壓器來(lái)降低對(duì)通信信號(hào)線路的感應(yīng)影響。中國(guó)于1960年建成寶雞至鳳州段的單相工頻 2.5千伏交流電氣化鐵路，采用鉛包護(hù)套外繞鋁線的鋼帶鎧裝通信電纜。其后建成的電氣化鐵路上均用鋁包鎧裝通信電纜。1975年開(kāi)始在部分電氣化鐵路接觸網(wǎng)上裝設(shè)了吸流變壓器。

原因

電感應(yīng)、磁感應(yīng)和地電流是電力牽引對(duì)通信信號(hào)造成影響的主要原因。

（1）電感應(yīng)。也稱容性耦合。接觸網(wǎng)與平行的架空通信信號(hào)線間存在電容，通信信號(hào)線與大地間也存在電容。當(dāng)接觸網(wǎng)上有對(duì)地電壓(U)時(shí)，經(jīng)過(guò)電容耦合，在對(duì)地絕緣的通信信號(hào)導(dǎo)線上產(chǎn)生對(duì)地電壓。如果人體同時(shí)與導(dǎo)線和大地接觸，通過(guò)電容而來(lái)的電流就會(huì)經(jīng)人體流入地中。電感應(yīng)的電壓和電流正比于U，近似地與通信信號(hào)線至接觸網(wǎng)距離的平方成反比。金屬護(hù)套接地的電纜或埋地的塑料護(hù)套電纜中的芯線，則因得到屏蔽而不受電感應(yīng)影響。

（2）磁感應(yīng)。也稱感性耦合。接觸網(wǎng)中電流I在其周圍所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)與平行于軌道的通信信號(hào)線相耦合。在通信信號(hào)線上產(chǎn)生沿其長(zhǎng)度縱向分布的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)，稱為縱向電動(dòng)勢(shì)。其大小可用下式計(jì)算：

E ＝2πfMI?K₁K₂K₃式中f為電流頻率;M為接觸網(wǎng)與通信信號(hào)線間每公里的互感，它是大地導(dǎo)電率、頻率和通信信號(hào)線至接觸網(wǎng)間距離的函數(shù)，隨著三者的增加而逐漸減??；?是通信信號(hào)線與接觸網(wǎng)平行的長(zhǎng)度；K₁是軌道的屏蔽系數(shù)，它隨著股道數(shù)的增加而變小，并隨大地導(dǎo)電率而變化，單線鐵道K₁約為0.4～0.5，復(fù)線鐵道K₁約為0.3～0.4;K₂是通信電纜的實(shí)效屏蔽系數(shù)，與電纜護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及護(hù)層接地的情況有關(guān)，近似地與頻率成反比；K₃是其他接地導(dǎo)體（如附近的電纜或金屬管道等）的屏蔽系數(shù)。

（3）地電流。也稱阻性耦合。牽引電流經(jīng)軌道漏泄入地為地電流。由于電阻耦合，入地點(diǎn)附近大地電位升高。如果以大地作為回路的通信信號(hào)設(shè)備的工作地線靠近入地點(diǎn)，就有可能影響設(shè)備的正常工作。在接觸網(wǎng)接地短路情況下，入地點(diǎn)附近的接地通信電纜金屬護(hù)套和芯線之間可能產(chǎn)生較高電壓，從而造成護(hù)套和芯線間絕緣的擊穿。電氣化鐵路因有軌道的屏蔽作用，而且牽引電流是沿軌道分布漏泄入地，所以地電流對(duì)通信信號(hào)的影響并不嚴(yán)重。

影響

可分為危險(xiǎn)影響和干擾影響。感應(yīng)的電流電壓足以危害人身和設(shè)備的安全或引起鐵路信號(hào)設(shè)備的誤動(dòng)作，稱為危險(xiǎn)影響。感應(yīng)的電流電壓足以破壞通信設(shè)備的正常工作，如在電話回路中引起雜音，使電報(bào)信號(hào)失真等，稱為干擾影響。在通信和鐵路信號(hào)線上感應(yīng)產(chǎn)生的有害的電流和電壓，只允許在一定限度內(nèi)。如超過(guò)這個(gè)限度則必須采取防護(hù)措施。這個(gè)限度稱為危險(xiǎn)影響和干擾影響的標(biāo)準(zhǔn)。

防護(hù)

（1）在接觸網(wǎng)上采取的措施。一種是裝設(shè)吸流變壓器和回流線。每隔 2～4公里處設(shè)一臺(tái)變壓比為1的吸流變壓器。它的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈分別串接在接觸網(wǎng)和回流線中，在相鄰兩臺(tái)吸流變壓器中心點(diǎn)附近由吸上線將回流線和軌道相連。吸流變壓器初、次級(jí)線圈間產(chǎn)生互感作用，使絕大部分的牽引電流經(jīng)回流線返回變電所。接觸網(wǎng)的電流與回流線的電流方向相反，對(duì)通信信號(hào)線的感應(yīng)起到了一定的抵消作用。另一種措施是裝設(shè)自耦變壓器和饋電線。在接觸網(wǎng)上每隔10公里左右裝設(shè)一臺(tái)自耦變壓器。其中心點(diǎn)接軌道，接觸網(wǎng)和饋電線分別接在自耦變壓器的兩端，即成為一個(gè)兩倍于對(duì)地電壓的供電系統(tǒng)。接觸網(wǎng)和饋電線向自耦變壓器供電時(shí)，軌道上的電流經(jīng)自耦變壓器中心點(diǎn)由饋電線流回的數(shù)值，幾乎與接觸網(wǎng)中的電流相同。回流線或饋電線中電流的相位與接觸網(wǎng)中電流的相位相反，因此對(duì)接觸網(wǎng)中電流在平行的通信信號(hào)線上的磁感應(yīng)起到抵消作用，從而大大降低感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)。此外，在牽引變電所或分區(qū)亭設(shè)置電阻電容串聯(lián)的阻尼裝置，可以抑制接觸網(wǎng)的諧振，減少牽引電流中高次諧波的分量，從而減少電話中的雜音干擾。

（2）在通信和鐵路信號(hào)線路上采取的措施。第一，埋設(shè)有屏蔽作用的通信電纜：采用金屬護(hù)層實(shí)效屏蔽系數(shù)K₂小的電纜。用導(dǎo)電率高的材料（例如鋁）作包皮可減小護(hù)層的直流電阻；用導(dǎo)磁率高的材料作鎧裝可增大護(hù)層的電感。此外，護(hù)層應(yīng)有良好的接地。接地電阻愈小，K₂也愈小。在接地電阻等于零的理想條件下的屏蔽系數(shù)稱為電纜的理想屏蔽系數(shù)。電氣化鐵路用的通信電纜的護(hù)層一般是鋁包加兩層低碳鋼帶鎧裝，它的理想屏蔽系數(shù)約為 0.1左右。如果用導(dǎo)磁率更高的材料（例如特制的純鐵帶等）作鎧裝，可進(jìn)一步降低理想屏蔽系數(shù)。第二，在通信信號(hào)線上裝設(shè)隔離變壓器。因?yàn)榭v電動(dòng)勢(shì)與平行長(zhǎng)度l成正比，將通信線分成數(shù)個(gè)小段，相鄰段之間接入隔離變壓器，使信息的有效頻帶仍能通過(guò)，而感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)減小了。第三，在通信線上裝設(shè)中和變壓器（或幻通諧振變壓器）。這也是將通信線全長(zhǎng)l分成幾個(gè)小段，中和變壓器次級(jí)線圈串接在兩相鄰段之間，初級(jí)線圈串接在特設(shè)的兩端接地的領(lǐng)示線之間。領(lǐng)示線與地形成回路，由于磁感應(yīng)產(chǎn)生的縱電動(dòng)勢(shì)使其中流過(guò)感應(yīng)電流。因中和變壓器的阻抗大大超過(guò)通信線的阻抗，使線路上感應(yīng)的縱電動(dòng)勢(shì)分段加在中和變壓器的初級(jí)線圈上，并在其次級(jí)線圈上產(chǎn)生同樣的、但相位相反的電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)恰好與線路上分段感應(yīng)的縱電動(dòng)勢(shì)抵消，使通信信號(hào)線上的縱電動(dòng)勢(shì)不隨l正比增長(zhǎng)。幻通諧振變壓器是利用幻線作為領(lǐng)示線，經(jīng)過(guò)50赫諧振回路接地。第四，利用上述類似的原理，在電纜上裝設(shè)屏蔽變壓器，以降低電纜芯線上的感應(yīng)縱電動(dòng)勢(shì)。另外，在機(jī)械設(shè)備上也可采用某些抗干擾措施。

軌道是與接觸網(wǎng)平行的分布接地的導(dǎo)體，當(dāng)牽引電流在電氣化鐵路的軌道和鄰近的軌道中流過(guò)時(shí)，由于兩條鋼軌的縱向阻抗和對(duì)地漏泄電流的不一致，在以兩條軌道作為傳輸?shù)能壍离娐方邮斩藭?huì)出現(xiàn)較大的干擾電壓。因此，必須選用具有足夠防護(hù)能力的軌道電路制式，一般是采用避開(kāi)牽引電流基波及其各次諧波的頻率作為軌道的信號(hào)源的頻率，在接收端具有足夠區(qū)分干擾和有用信號(hào)的能力。

電力牽引對(duì)無(wú)線電通信的影響

由于電力牽引引起在其射頻頻段內(nèi)的電磁騷擾對(duì)有用無(wú)線電信號(hào)的損害，即為電力牽引引起無(wú)線電干擾。

早在20世紀(jì)30年代就開(kāi)始了這方面的研究工作。但直到近年才逐漸引起更多的注意。為此。成立于1934年的國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)所屬的C分委員會(huì)，在1979年的海牙會(huì)議上決定成立研究電力牽引所造成的無(wú)線電干擾的工作組。國(guó)際鐵路聯(lián)盟 (UIC)是這個(gè)工作組成員之一。中國(guó)從70年代開(kāi)始了這方面的研究工作。

原因

電氣化鐵路形成的無(wú)線電干擾源有：

（1）電力機(jī)車受電弓在接觸網(wǎng)導(dǎo)線上滑動(dòng)產(chǎn)生的無(wú)線電噪聲，表現(xiàn)為相對(duì)穩(wěn)定的連續(xù)噪聲、分離的脈沖串以及隨機(jī)產(chǎn)生的孤立脈沖；

（2）接觸網(wǎng)部件絕緣不良而產(chǎn)生的放電；

（3）機(jī)車上及線路上的開(kāi)關(guān)、逆變器、整流器等設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)線電噪聲。其中①是主要的，也是研究工作的重點(diǎn)，②屬于故障現(xiàn)象，③一般不造成對(duì)外界無(wú)線電設(shè)備的干擾。

參數(shù)

同其他人為無(wú)線電干擾一樣，電氣化鐵路的無(wú)線電干擾的強(qiáng)度可以用天線噪聲系數(shù)、單位帶寬內(nèi)的噪聲電平或用指定帶寬下的噪聲電平等參數(shù)來(lái)表示。中國(guó)按CISPR的建議，采用后者。它是指在一定要求條件下（帶寬、過(guò)載系數(shù)等），采用準(zhǔn)峰值檢波器的測(cè)量接收機(jī)輸出指示值，等效于正弦電壓的有效值來(lái)表示。

電氣化鐵路無(wú)線電干擾源的特性反映在用模擬參數(shù)表示的頻率特性和傳播特性兩個(gè)方面。頻率特性指其強(qiáng)度隨測(cè)試頻率的變化規(guī)律，其場(chǎng)強(qiáng)電平的分貝值隨頻率的對(duì)數(shù)值線性下降。傳播特性表明在接觸網(wǎng)某點(diǎn)所產(chǎn)生的無(wú)線電噪聲向外傳播的特性。其傳播途徑有：

（1）從接觸網(wǎng)沿線路縱向傳導(dǎo)，并且在傳導(dǎo)的過(guò)程中向外輻射。這種傳導(dǎo)當(dāng)頻率越高時(shí)衰減越快。

（2）沿與線路垂直的方向以交變電磁場(chǎng)的形式傳播，其場(chǎng)強(qiáng)電平的分貝值隨距離的對(duì)數(shù)值線性下降，頻率越高，下降越快。這些特性與接觸網(wǎng)類型、供電方式、線路條件、機(jī)車種類以及列車運(yùn)行情況等有關(guān)。

用統(tǒng)計(jì)參數(shù)表征無(wú)線電干擾的方法，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)參數(shù)中又以幅度概率分布（APD）更受重視。它有助于確定干擾源的數(shù)學(xué)模型，也是分析干擾源影響的基礎(chǔ)參數(shù)。幅度概率分布D(Ai)定義為:超過(guò)包絡(luò)幅度電平(Ai)的時(shí)間概率。

防護(hù)

為了減弱電氣化鐵路對(duì)無(wú)線電通信的影響，可以采取下列措施：

（1）抑制干擾源。例如改革受電弓、接觸網(wǎng)等設(shè)備或在鐵路附近采取屏蔽措施。

（2）提高接收系統(tǒng)的抗干擾能力。例如采用定向天線或改革被干擾設(shè)備的制式或電路。

（3）適當(dāng)增加通信設(shè)備或其天線系統(tǒng)與電氣化鐵路之間的距離。以上這些措施應(yīng)在綜合考慮其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)加以比較后選用。

研究工作的主要方面有測(cè)量方法、干擾發(fā)生的物理過(guò)程與干擾源特性、模型與統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)、干擾的傳播以及干擾的接收過(guò)程等五個(gè)方面。

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文章名稱：《交流電力牽引對(duì)通信信號(hào)的影響》

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