移频自动闭塞载频配置与抗干扰机理分析

樱木花道

移频自动闭塞载频配置与抗干扰机理分析

摘要：移频自动闭塞以移频轨道电路为基础，通过频率参数承载控制信息，利用钢轨作为传输通道实现通过信号机的自动控制。本文依据现有技术资料，围绕载频中心频率的选择与配置这一核心问题展开分析，梳理了单线区段与双线区段载频分配的基本规则，阐述了牵引电流谐波干扰、邻线干扰和钢轨绝缘破损干扰的作用机理，分析了载频选择中轨道电路长度、滤波器防卫度与信号能量之间的制约关系，并对低频信息增加后出现的邻线双边干扰问题进行了讨论。研究有助于理解移频自动闭塞频率参数配置的内在逻辑，为设备维护和故障分析提供技术参考。

关键词：移频自动闭塞；载频配置；抗干扰；邻线干扰；轨道电路

一、引言

移频自动闭塞是铁路信号系统中以移频轨道电路为基础的自动闭塞制式。其基本工作原理是：采用频率调制的方法，把低频信号搬移到较高频率的载频上，形成振幅不变、频率随低频信号幅度作周期性变化的调频信号，再以钢轨作为传输通道，用该信号控制通过信号机的显示，从而达到自动指挥列车运行的目的。在这一过程中，低频信号用于控制通过信号机的显示，载频则承担运载低频信号的功能，其核心作用是提高系统的抗干扰能力。

移频自动闭塞能否稳定可靠地工作，关键在于频率参数的合理选择。频率参数不仅决定了信号能量的分布形态，还直接影响接收设备在各种干扰条件下的信噪比。如果频率配置不当，轻则降低系统抗干扰裕量，重则可能导致信号显示错误，危及行车安全。因此，载频中心频率的选择与配置，是移频自动闭塞技术体系中具有基础性意义的问题。

本文依据现有技术资料，聚焦载频中心频率的选择依据与配置规则，从干扰源分析入手，梳理载频配置的技术逻辑，分析低频信息扩展后出现的邻线双边干扰问题，以期为移频自动闭塞设备的维护和故障分析提供参考。本文分析范围限于资料所涉及的移频自动闭塞频率参数选择与抗干扰问题，不涉及具体设备电路细节和施工工艺。

二、干扰源分析与载频配置的基本规则

移频自动闭塞的频率参数选择，首先取决于对干扰源的认识。在不同区段，主要干扰源有所不同。在交流电气化区段，主要是牵引电流工频及其谐波干扰，此外还有邻线干扰和高频电磁波辐射干扰。在非电气化区段，一般存在电传动内燃机车牵引电机干扰、邻线干扰、高频电磁波辐射干扰以及供电电网接地时的50Hz地干扰。其中，以交流牵引电流所引起的干扰最为严重。

在双线区段，移频信号本身既是信号源又是干扰源。上行线的移频信号对于下行线即为干扰，称为邻线干扰。邻线干扰一般远小于主信号，但如果有渡线，则存在绝缘破损带来的较大干扰。在同一线路上，也存在绝缘破损的干扰。这两种干扰通过耦合或传导方式侵入，统称为传导干扰。电磁波辐射干扰主要来自无线电话，以辐射或辐射与传导同时存在的方式，从设备外壳、输入输出导线、馈电导线进入设备。

针对上述干扰，资料给出的防护思路是：对于辐射干扰，采用屏蔽方法防护；对于电气化干扰和邻线干扰，通带外的干扰靠滤波器防护，通带内的干扰则依靠选用合适的制式和频率参数，即提高设备本身的抗干扰能力来防护。

基于上述干扰分析，载频中心频率的选择遵循以下基本规则。第一，载频中心频率不宜选在牵引电流的偶次谐波上，而必须选在奇次谐波上。原因在于，对于需要多种低频信息的制式，若将载频选在偶次谐波上，调制系数无法增大，而调制系数较小的移频制式不能充分发挥抗干扰强的优越性。第二，相邻闭塞分区应采用不同的载频，以防止钢轨绝缘双破损后两相邻轨道电路产生错误动作。第三，在双线区段，上行和下行线路也应采用不同频率，以应对邻线干扰。

根据以上考虑，载频中心频率选为550Hz、650Hz、750Hz和850Hz四种。单线区段采用650Hz和850Hz两种。双线区段，上行线采用650Hz和850Hz，下行线采用550Hz和750Hz。这一配置方案同时兼顾了绝缘破损防护和邻线干扰防护两方面的需求。

三、载频选择中的制约因素与滤波器防护逻辑

载频中心频率的选择并非单一因素决定，而是在多个制约条件之间寻求平衡。资料显示，载频选择需要综合考虑以下因素。

第一，轨道电路长度的限制。载频越高，轨道电路越短。从轨道电路长度不小于2km的原则出发，载频频率不得大于1000Hz。这一约束为载频上限提供了明确边界。

第二，低端干扰与滤波器制造难度的矛盾。载频频率越低，扼流变压器和其他电感元件的体积越大，而且奇次谐波的干扰也相应增加，这要求滤波器对低端干扰频率具有较大的防卫度，因而增加了滤波器制造上的困难。

第三，信号能量与滤波器通带之间的平衡。由于电力牵引区段不平衡牵引电流的奇次谐波干扰量比较大，难以用信号功率来克服，所以必须合理选择频率，以便躲开干扰较大的频率，同时又有足够的功率来压服接收设备的带内干扰。资料指出，用滤波器消除干扰较大的奇次谐波的同时，必然会消除一部分信号能量，使信号波形产生严重失真，也降低移频制式的抗干扰能力。为此，需要合理选择频率参数，使移频能谱中的中心频率所占能量为最小，甚至等于零，这样就可以使滤波器在消除干扰的同时不会或只会少量消除移频信号的能量。

资料进一步说明，载频相对幅值的变化随调制系数增加而急剧下降，并遵循余弦函数的变化规律。当调制系数大于6时，载频分量值小于0.1，即载频所占的分量非常小。对奇次和偶次边频分量，其相对幅值随调制系数增加而增大。这说明随着调制系数的增加，信号能量扩展到较宽的频带中。因此在调制系数较大的情况下，为了不失真地传输移频信号，就要求滤波器必须具有较宽的通带宽度，以使移频信号的主要边带能量通过滤波器。但滤波器通带加宽后，又会增加带内干扰。所以必须根据信息数量和通带宽度，综合考虑调制系数参数。资料提到，对于电气化区段，经过综合分析和比较，确定了五种不同的调制系数值，其中除一种外，载频分量均较小，这就为中心频率选在工频牵引电流的奇次谐波上提供了有利条件。

在接收端，为提高抗干扰能力，资料提出降低带内干扰的主要措施包括：选择频率参数尽量远离能量较大的干扰频率，使滤波器对干扰频率具有足够的防卫度；采取措施保证轨道电路的平衡性，严禁接触网铁塔地线及其他地线直接接入钢轨；使轨道电路接收端输入阻抗在信号频率时阻抗值最大，其他低端和高端频率时阻抗值较小，为此扼流变压器信号线圈采用并接谐振电容的方式。对于机车信号，为降低干扰电压，机车接收线圈的安装位置应尽量远离机车轮对。

四、低频信息扩展与邻线双边干扰问题

移频自动闭塞的低频信息数量，随着列车运行超速防护系统的需要而增加。资料显示，原4信息移频自动闭塞采用11Hz、15Hz、20Hz、26Hz四种低频频率。由于列车运行超速防护系统的需要，移频自动闭塞的低频信息必须由原来的4种增加到18种。增加信息频率的途径有三方面：高端增加信息，中间适当插入若干信息，低端增加信息。

资料指出，当采用分辨率高的数字处理技术时，可在原有信息量之间适当插入若干信息，但各信息之间不得构成倍频关系，两相邻信息之间的差值不得小于0.5Hz，对双线邻线中心频率的差频100Hz不得构成整除关系。在选择低频信息时，应不选用容易混淆而难以识别的信息。

根据这些原则，资料列出了18信息移频自动闭塞曾选用的低频频率，为6Hz至24Hz及28Hz等一系列整数频率。资料同时指出，这些频率信息不存在倍频关系，但有几个信息在邻线双边干扰的抗干扰性能上比较差。资料具体分析了两个典型情况。

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参考资料：
1. 浅谈移频自动闭塞

引用依据：
《浅谈移频自动闭塞浅谈1》

资料使用说明：本文依据已抽取铁路专业原始文本整理，仅供学习参考。涉及规章、技术参数和作业要求时，请以现行有效文件为准。

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