（一） 自动闭塞制式

在铁路上通常将两个相邻车站之间的线路称为站间区间。为使列车安全运行，在一个区间同一个时间内，只允许一个列车运行，这种保证列车按空间间隔运行的技术方法称为闭塞。用于办理行车闭塞的设备叫做闭塞设备，目前铁路上的闭塞设备有自动闭塞、自动站间闭塞和半自动闭塞。

自动闭塞是由运行中的列车自动完成闭塞作用。自动闭塞的行车制度是用通过信号机将站间区间分成若干个闭塞分区，闭塞分区的长度根据列车的制动距离和区间所需要提高的用过能力来决定的，一般在1200—3000m。自动闭塞通过信号机的显示状态是以显示通过信号作为定位的，只有列车占用该信号机所防护的闭塞分区或发生故障时，才显示停车信号。

区间采用自动闭塞后，可以大大缩短列车运行的时间间隔，增加行车密度。同时，由于能不间断的向司机预告前方闭塞分区状态，从而提高了列车运行速度，这样显著增加了列车在区间的通过能力。

目前，我国繁忙干线上采用的自动闭塞制式有：交流计数电码自动闭塞、极性频率脉冲自动闭塞和移频自动闭塞等。

（1）    交流计数电码自动闭塞。交流计数电码的特点是在一定的时间内，周期性地发送不同数目和不同长度的电码脉冲和间隔组成不同的显示信号。

对于地面信号机来说，为了区别绿灯、黄灯和红灯，需要三种电码。因此，在每个信号点均设有一个电动发码器它可以产生三种电码，绿点码、黄电码和红电码。每个信号点还有一套接收设备。接收设备包括轨道继电器、译码器等。用于接收和译出3种不同电码。

（2）    极性频率脉冲自动闭塞。极性频率脉冲自动闭塞以钢轨作为传输不同极性、不同频率脉冲信息的通道，控制地面信号机给出相应显示。极性频率脉冲自动闭塞设备由发送器、接收器，信号机、轨道电路和电源设备等构成。发送器的任务是不间断地向轨道发送四种不同极性频率的脉冲信息，并鉴别出脉冲的性质动作相应得信号继电器，给出信号显示。

（3）    移频自动闭塞。移频自动闭塞的特点是轨道电路中以载波方式传输低频调制型号，根据不同频率控制信号机给出相应显示。低频调制信号为11、15、20、26HZ，载频中心频率一般为650、850、550HZ和750Hz。为了防止干扰，提高可靠性，这四种频率在相邻二闭塞分区按上、下行交替使用，下行用550Hz和750Hz交替，上行用650Hz和850Hz交替。

列车占用闭塞分区，信号机显示红灯，同时向其后架信号机发出26（20）Hz低频信号；架信号机接收到上述低频信号，黄灯继电器动作，信号机显示黄灯，并向第二架信号机接收到上述低频信号，黄灯继电器动作，信号机显示黄灯，并向第二架信号机发出15（11）Hz低频信号；第二架信号机接收到上述定频信号，绿灯继电器动作，信号机显示绿灯，并向第三架喜好及发出11（15）Hz低频信号。如果这时第三架信号机防护的闭塞分区也有车占用，上述经轨道传输的低频信号被列车短路，第三架信号机就接收不到第二架信号机移频箱发出的低频信号 ，这时第三号信号机显示红灯。

从上面介绍的几种自动闭塞的制式来看，它直接与行车有关，是指示列车运行的命令。由于它的作用关系到安全、准确、迅速、经济的组织列车运行，提高铁路通过能力，因此自动闭塞设备对供电的要求有较高的标准，要求不间断的供电。随着铁路现代化的发展，电子计算机、工业电视、雷达测速装置的采用，自动闭塞设备对供电的要求不仅在带能源的可靠程度上越来越高，并且对电压、频率的稳定性都有一定的要求。由于供电对象的不同，铁路电力系统在某些方面有其独特的运行特点。

（二） 铁路电力系统运行特点

从大的范围来看，铁路电力系统工作于公共电网的末端，属于电力系统发电、输电、供电三个环节中的供配电环节，但其对供电可靠性的要求却非常高。以沿线车站信号机为例。铁路部门为保证列车的行车安全，要求铁路信号机必须安全、可靠的工作。为了保证铁路沿线信号灯不掉电，铁路电力系统的配电站一般采用双电源供电方式，沿线每一个供电区间双端供电，供电区间之间一般采用专门为自动闭塞信号机供电的10KV自闭电力线路和10KV贯通电力沿线，双路供电至低压双电源切换装置，两路电源互为备用，失压自动切换。

1.    繁忙铁路双回路配电室及区间供电方式

（1）    配电站运行方式。铁路配电站电源取自地方供电局的变电站，供电方式为专盘专线，电压等级一般为：110、35KV或10KV，少量使用220KV。35KV正逐步消失，10KV应用广泛。铁路配电站为例提高供电可靠性，一般采用双电源同时运行，单母线分段全负荷备用的运行方式。

在正常运行时，母联断路器在分开位，两路进线电源各带自己一段母线。当任何一个段远停电时，闭合母联断路器又不停电的电源带全部负荷。两路电源分别带各自的调压隔离变压器向自闭母线段和贯通母线段供电。调压隔离变压器有两个作用：①当系统电压过高或者过低时由调压器进行调压，确保电压在合格范围内；②因自闭电力线路和贯通电力线路很长，一旦发生故障就会影响到电源系统，调压隔离变压器起着电磁隔离的作用。

（2）    区间的供电方式。铁路电力系统通常以供电段作为基本行政管理单位，供电线路沿铁路线分布，每40~60KM设一个配电站。配电站的电源进线取自地方电力系统，两个配电站之间构成一个供电区间，每个供电段管理若干个供电区间。目前，有的区段只有贯通电力线路供电，而许多区段为了保证信号供电的可靠性还建有自动闭塞信号专用电力线路给信号系统供电，贯通电路作为二路电源备用。

在信号点的供电中，在贯通电力线路和自闭电力线路上分别安装信号变压器降压（380/220V）供电至控制箱。

控制箱具有双电源自动切换功能，当其中某一路失电后自动切换至另一路供电，确保信号设备能够正常工作。

2.    干线铁路配电站及区间供电方式

（1）    配电站运行方式。在一些铁路区段或支线铁路由于运量和重要程度原因，在信号供电设计中仅设计了自闭电力线路。自闭配电站既有一路电源，也有两路电源的。配电站两路电源单母线-主-备隔离开关分段带高压调压的主接线。

（2）    区间的供电方式。在供电区间，为了保证信号供电的可靠，一般采用的是两台信号变压器或3台信号变压器互相联络的办法。正常供电时，变压器分别供给自己的信号点，当某一个变压器故障或高压电力线路停电检修时，打开不同的高压隔离开关及通过低压箱中的继电器互相切换达到相互供电的目的。

（三） 目前铁路信号供电存在的问题

铁路专线信号电源始于20世纪60年代，初为单回路10KV供电，称自闭电力线路。40~60km设译出配电站。配电站之间为一个供电臂，一个供电臂的大负荷为3~5A左右，属于长距离送点。小负荷用电的特殊线路。由于受当时设备的限制，为了满足两配电站间想自动闭塞电力馈出转换不大于150ms的要求，配电站向自闭电力线路供电采取了高、低、高供电的方式。就是将10KV进线电压降到380V,再升压至10KV向自闭电力线路送出，在低压380V侧实现继电保护和投切。

单回路自闭电力线路供电可靠性较低，40~60km长得自闭电力线路沿铁路线架设，因各种原因造成的故障率很高。当电力线路发生故障后，故障查找处理一般需要3~4h，如果在山区查找时间会更长，长时间的一个供电臂通电，造成信号不能使用，对运输的干扰是很大的，由此诱发的停电事故也是常见的。

20世纪80年代末到90世纪初，为了提高信号供电的可靠性，开始增建管传统电力线路。贯通电力线路除了完成对信号的供电外，还承担了沿线通信、红外线、无电站的供电任务。贯通电力线路的建设与自闭电力线路形成了对信号系统的可靠供电，随着10Kv快速真空开关的研制成功，配电站的控制也由高-低-高改为高-高供电方式。在目前的信号供电中从电源情况看，备用程度已经相当高了，但信号电源供电中断故障仍然时有发生，影响了列车的安全行驶。

1.    电源污染严重，谐波含量较大

    近年来，电力电子技术发展迅猛，在工业交通部门的用电设备得到广泛应用，包括大功率整流在电气化铁路的应用、电弧炉在炼钢中的应用等，似的谐波对电力设备、电力用户有害影响十分严重。

    铁路沿线配电站的电源大部分是从就近的地方电源接引，而个别的配电站接不到地方电源只能从牵引变电站接引27.5KV/19KV，这些电源有很多都含有不同程度的谐波，而从牵引变电站接引的电源谐波含量更为严重。

2.    谐波危害的分析

     谐波污染对电力设备的危害是严重的。初步归纳起来主要表现为：过负荷和发热、增加戒指应力和过电压、干扰和危害以及破坏电子设备和保护控制设备的性能和正常工作，引起系统铁磁谐振。铁磁谐振可以是几波谐振、高次谐波谐振。也可以是分次谐波谐振，其表现形式可能是单相、、两相、三相对地电压升高，或以低频摆动，引起绝缘闪络或避雷器爆炸，或产生高值零序电压分量出现虚幻接地现象和不正确的接地指示，或者在电压互感器中出现过电流，引起熔断器熔断或互感器烧毁，甚至还可能使小容量的异步电动机发生反转现象。

根据TB 10069-2000信号设计规范，6.3供电6.3.2“三相电源各相相序在设计中应力求平衡”。三相电源应设有错序、断相监督和报警设备。

在运行中信号电源屏为了保证相序的一致性，在两路电源转换的条件中加装了相序继电器，确保两路输入电源在相序上一致。而这类相序继电器对电源中的谐波较为敏感，当电源中谐波含量达到一定值时相序继电器就会启动。相许继电器启动将切断信号电源屏接触器的电源，是输入电源无法送到电源屏上。

3.    两路电源同时停电现象时有发生

在繁忙干线虽然增设了感通电力线路。但是自闭电力线路和贯通电力线路同时 停电的故障还是不断发生。如1993年7月10日京广线新乡站至七里营站间因暴风雨造成自闭、贯通电力线路同时停电，行车信号无法正常显示，车站只能改变行车组织方式。。在事故处理中电力线路时有电时无电，信号指示也时有时无，由于163次火车司机不能正确理解行车凭证的内容盲目行车。结果造成163次列车与停留在区间的货物列车追尾，造成重大旅客行车事故。死亡40人，重伤9人，轻伤39人，影响下行正线行车11h15min。给国家造成了恶劣的政治影响，给人民的生命财产造成了重大经济和人员损失。这次事故的直接原因是司机未按规定的运行方式行车，而间接原因是暴风雨造成了自闭、管用电力线路不能正常供电所致。

目前在主要繁忙干线对信号供电都建成了双回路,但在相同一部分铁路线上还有单回路供电的问题。而且在这些地区大部分都在山区或在交通不方便的地区，在这些地区电力线路一旦发生故障很难在短时间内恢复，对于运输影响很大。因此有些铁路局提出在繁忙铁路区段增加第三路电源的设想。

4.    配电站从牵引变电站接引27.5KV/10KV电源贯通电力线路使用存在的问题

“TB/10008---2006铁路电力设计规范”电源及供电系统规定：

铁路供配电系统的电源，应优先采用公共电网可靠电源。在电气化区段，技术经济合理时可与牵引变电站共用电源或接触网供电作为备用电源。当所在地区偏僻，原理公共电网，设置自卑电源较从外部取得电源技术经济合理，宜设置自备电源或在牵引变电站二次测设动力变压器取得电源。

     向一级负荷供电的10（6）KV配电站和35KV及以上变电站，当一级负荷的两路电源均由本站提供时，应有两路独立电源。当电源电压为10（6）KV及以下时，其中一路宜为专盘专线，另一路亦应可靠。为特大型客站供电的变、配电站宜设第三路电源。

      为自动闭塞电力线路、电力贯通线路供电的10KV配电站电源有一路宜为专盘专线。相邻两变、配电站电源应互相独立且其中一个变、配电站的带能源宜为两路电源。

      从设计规范中可以看出宫自闭10KV配电站的电源应设两路，一路为专盘专线，一路可以从混合线路接引。在电气化区段变配电站的电源应首选地方电源。在实际设计中有些地区很难找到符合规范要求的电源。在找不到两路电源的情况下普遍采用了从地方供电系统找一路10KV电源，第二路电源从牵引变电站27.5KV 侧再加装一台降压变压器，将27.5KV降压为10KV作为10KV配电站的第二路电源。由于降压变压器27.5KV侧与牵引变压器为同一变压器，所以电源内谐波含量很高，电压波动剧烈。所供出去的10KV电力线路经常会因谐波含量打大发生烧损用电设备的问题。比较容易烧损的用电设备有：贯通线分段控制器、时间继电器内的压敏电阻、铺配电站呢直流电源柜和微机继电保护装置及沿线车站的充电机电源、不间断电源UPS、照明灯具、信号机械室设备等。



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