GB∕T 28807.2-2017 轨道交通 机车车辆和列车检测系统的兼容性 第2部分：与轨道电路的兼容性

ICS45.060GB/T28807.2—2017轨道交通机车车辆和列车检测系统的兼容性第2部分：与轨道电路的兼容性IGB/T28807.2—2017 Ⅲ 1 1 1 1 33.3缩略语 44机车车辆干扰电流限值 44.1机车车辆干扰电流限值的确定 44.2干扰电流限值在机车车辆设计中的应用 44.3系统定义 45评估方法 65.1总则 65.2选择的评估方案 65.3机车车辆干扰电流限值和裕量的确定 65.4兼容性准则 76基于互通线路的机车车辆干扰电流限值 8 8 87.2兼容性试验 87.3试验设备要求(硬件) 8列车干扰分析和评估方法 8.1评估方法 8.2对车载干扰的监控要求 8.3文件要求 附录A(规范性附录)机车车辆干扰电流限值 附录B(资料性附录)典型的电压谐振图 附录C(资料性附录)基础数据 ⅢGB/T28807.2—2017GB/T28807《轨道交通机车车辆和列车检测系统的兼容性》分为三个部分：——第2部分：与轨道电路的兼容性； 本部分为GB/T28807的第2部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。1GB/T28807.2—2017轨道交通机车车辆和列车检测系统的兼容性第2部分：与轨道电路的兼容性本部分的限值要求仅适用于与本部分给出的轨道电路配套使用的机车车辆，本部分规定的评估方法可用于评估机车车辆与其他类型轨道电路的兼容性。本部分对机车车辆的干扰电流限值的推导给出指导说明，并规定了干扰电流限值的测量和评估方法。GB/T1402轨道交通牵引供电系统电压(GB/T1402—2010,IEC60850:2007,MOD)IEC62278:2002,IDT)GB/T28027轨道交通供电系统和机车车辆运行匹配(GB/T28027—2011,IEC62313:2009,MOD)GB/T28807轨道交通机车车辆和列车检测系统的兼容性(GB/T28807—2012,IEC62427:2007,IDT)GB/T28808轨道交通通信、信号和处理系统控制和系统防护软件(GB/T28IEC62279:2002,IDT)GB/T28809轨道交通通信、信号和处理系统信号用安全相关电子系统(GB/T28809—2012,IEC62425:2007,IDT)UIC550客车供电装置(Powersupplyinstallationsforpassengerstock)GB/T28807界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1影响单元influencingunit对列车检测系统造成影响的机车车辆。2GB/T28807.2—20171个1个IU1个TU1台机车+货运列车1个IU2个TU2台机车+货运列车1个IU2个TU1台机车+旅客列车1列动车组2列动车组4台机车个IU个IU3.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63GB/T28807.2—20173.1.7列车检测系统traindetectionsystem由列车占用检查设备构成的系统。3.1.8牵引动力单元tractionpowerunit列车中装备变换/逆变及相关控制设备以驱动动力系统的单元。3.1.9牵引子系统tractionsubsystem产生牵引力和电制动力的部分牵引单元。3.1.10用于测试的影响单元。3.1.11由于共用横向连接和/或轨道电路电气不平衡，邻近线路上机车车辆和变电站的谐波在轨道收器上产生的背景干扰。3.1.12重叠率overlap3.2符号下列符号适用于本文件。dB:201g(系数)(例如20dB对应系数10)。fo:轨道电路工作频率或者移频键控(FSK)条件下工作信道的中心频率。△f·:FSK带宽[例如对于UM71,FSK±20Hz(△f取值90Hz)]。△f₃dB:滤波曲线上3dB点对应的高频点和低频点之间的频率间隔。△f₂0B:滤波曲线上20dB点对应的高频点和低频点之间的频率间隔。GInt:轨道电路接收器接收到的干扰信号与评估的干扰信号的比值。I₀RMS:频率为f₀(或△f范围内)的干扰电流限值(方均根值)。Iother:在其他列车受电弓上测量到的电流。SEval:用规定的评估方法所得的干扰信号。STre:由轨道电路上的被试列车形成并在轨道电路接收器接收到的干扰信号。T:干扰电流超出限值的最长时间，根据轨道电路接收器的响应时间而定。Tp:两个允许超出限值的干扰之间的最短时间。Usource:变电所或变流器上测量到的电压(某些铁路系统存在多边供电配置)。UTre:列车占用时轨道电路接收器测量到的电压。U₄g:列车四象限变流器输出的电压。Zmt:从列车角度确定的阻抗，表示机车车辆干扰信号与轨道电路之间的传递函数(耦合系数)。4GB/T28807.2—20173.3缩略语A/D:模数转换(AnaloguetoDigital)FFT:快速傅里叶变换(FastFourierTransforms)FSK:移频键控(FrequencyShiftKeying)PWM:脉宽调制(PluseWidthModulation)RMS:方均根值(RootMeanSquare)RSF:安全侧失效(RightSideFailure)WSF:危险侧失效(WrongSideFailure)4机车车辆干扰电流限值4.1机车车辆干扰电流限值的确定干扰电流限值根据轨道电路类型确定，轨道电路类型由基础设施主管部门根据线路信号系统确定。如果列车运行的线路存在旧型或特殊类型的轨道电路，应按相关主管部门认可的技术标准执行。本部分没有强制规定轨道电路类型，但是给出了适用的轨道电路类型及其兼容性性能指标。附录A给出了部分轨道电路的最高频率范围内、与轨道电路兼容所允许的干扰电流限值。这些限值基于轨道电路最恶劣的失效状态(例如根据主管部门规定的电流不平衡、轨道或接续线的断裂)。4.2干扰电流限值在机车车辆设计中的应用机车车辆的干扰电流限值和相关测试方法适用于单个影响单元。机车车辆干扰电流限值取决于轨道电路可承受的最大稳态干扰信号。机车车辆干扰电流限值包含了针对相关轨道电路的限值裕量，限值裕量考虑了邻近线路上机车车辆已经产生的干扰电流。评估应考虑受影响单元阻抗影响的牵引供电谐波。对运行线路上的单个牵引单元进行测试时，可通过累加方法(见第7章和8.1)将机车车辆干扰电流限值用于影响单元。机车车辆干扰电流限值基于具体频率设置，不考虑频率偏差。车辆满足其所在牵引系统的机车车辆干扰电流限值要求即可。4.3系统定义一个完整系统主要分为四个部分，图2给出了完整系统的示例，附录B给出了对铁路网络进行测试获得的部分系统特性的示例。5GB/T28807.2—2017冷通道冷通道热通道其他牵引单元测量装置轨道电路热通道IReum评估方法变流器或变电所轨道电路接收器轨道电路冷通道UpmoUsounaZNew冷通道——牵引单元和电源间经轨道形成的回流通道；图2用于评估干扰的系统配置”同类型)牵引单元以及辅助设备(在牵引单元中和独立车厢中)。由于牵引变流器和辅助变流器的运行6GB/T28807.2—2017测量和评估方法用于分析影响单元在整条线路的电流(或回流),并确认被试列车产生的干扰是否超出允许的规定限值。测量和评估方法应根据轨道电路的实际情况确定。5评估方法5.1总则轨道电路通过发送并接收轨道上的一定带宽频率信号检查轨道是否被列车占用，因此超出所用频段的传导干扰对轨道占用检查相对影响较小。频段内信号频率或幅值随时间的变化取决于轨道的占用与否(合/开),图3给出了时域分析示例。△f2odBI₀fI/AIIAI/A注1:滑动RMS处理是在时间长度为T;的移动时间窗口内，进行实际RMS计算。注2:阶跃响应时间是针对测量电流从0瞬时上升到1A的反应(响应)时间。图3时域测量5.2选择的评估方案用于验证机车车辆干扰强度的轨道电路特性参数包括运行的中心频率、运行的中心频率对应频段的干扰电流RMS限值和轨道电路接收器的反应时间。附录A对某些特定的轨道电路选择的评估方案还规定了其他参数。5.3机车车辆干扰电流限值和裕量的确定机车车辆干扰电流限值应根据轨道电路可承受电流限值(见附录A)确定，适用于影响单元。7GB/T28807.2—2017轨道电路可承受限值应根据预期的最恶劣失效条件(例如轨道电流不平衡、轨道或接续线的损坏)故障情况下允许的发射值裕量失效(轨道损坏等)条件下的轨道电路可承受值裕量影响单元最大允许发射值影响单元的发射值以上过程适用于轨道电路的安全侧分析和危险侧分析。轨道电路干扰电流限值见附录A中相关RSF等效系数为2、WSF等效系数为3),可根据传递函数的精确模型和关键因素缩小裕量。如果轨道电路采取多种技术手段应对WSF,并具备更高的安全完整性，则干扰通常仅引发RSF,裕量可缩小至10%～50%。不同的裕量适用于不同的轨道电路，评估过程不涉及裕量的选取。单元逐个测量并按8.1.2的累加原则计算。干扰电流不应超出第6章规定的限值，针对每个轨道电路信道，该限值应满足附录A中所列的要求。对于个别非重复性超出限值的现象，如能证兼容性证明应在最恶劣的运行条件(正常模式和降级模式)下，验证列车是否满足规定的干扰电流列车的干扰电流限值是根据最恶劣条件下轨道电路能够承受的干扰电流来定义的，列车应满足本部分中所有工作模式(正常模式和降级模式)下的机车车辆干扰电流限值要求。如果机车车辆干扰电流8GB/T28807.2—20176基于互通线路的机车车辆干扰电流限值轨道电路的机车车辆干扰电流限值适用于不同运营区域。附录A给出了针对特定轨道电路工作7机车车辆干扰测量7.1总则互通线路上机车车辆与轨道电路的兼容性试验方法应符合GB/T28807的规定。互通线路上机车车辆发射干扰的测量和评估方法应区分稳态干扰和突发干扰。评估列车的干扰特性时，如果牵引供电系统扰动导致机车车辆干扰电流超出限值，应与基础设施管理部门协商处理；对于其他超出附录A规定的情况，应开展进一步的研究并尽可能从设计部门获得更多信息。7.2兼容性试验兼容性试验用于确认在不同配置情况(见7.2.2)下的列车干扰满足干扰电流限值要求。列车试验运行条件见7.2.3,基础设施条件见7.2.4。被试列车应配置如下： 全部设备关闭(基准测量);——仅运行辅助设备(如可行);——正常配置下的牵引(包括辅助设备);——正常配置下的牵引(不包括不必要的辅助设备);——运行过程中所有可能发生的降级模式(如一个或多个变流器停止工作，包括主牵引变流器和辅助变流器);——测试过程中被试列车出现故障并且不考虑故障后果；应在下列运行条件下进行测量：●允许的最高速度Vmax;●被试车辆预期电流曲线中任意一点。拟无电区效果。——按可用牵引力或最大功率的100%和50%进行加速和减速。这些循环试验应覆盖可能产生最9GB/T28807.2—2017恶劣干扰的条件并尽量产生最恶劣干扰。 ——在弱黏着情况下进行最大加速和最大减速操作(100%):●测量应包括机车车辆控制系统的空转和滑行工作状态，当试验期间没有发生自然空转或滑行时，宜在下列条件下进行比较。如果不便于控制整个影响单元进入空转或滑行状态，可针对组成影响单元的单个部分进行测量，并按8.1的累加原则计算。●用于降低黏着力的液体应使用含脂肪酸或十碳基非环状脂肪酸(活性成分的总和)的水解清洁剂且不含矿物杂质，其脂肪酸浓度在10%～15%之间。清洁剂应是可分解的、可溶于●稀释剂应能模拟初始制动期0.05≤t.≤0.08的黏着系数，不考虑黏着系数可能存在的首个峰值。混合剂中应含有1%的活性成分，但为实现可用黏着的功能，可改变活性成分浓度且不应低于0.1%。溶液应喷涂在先导轮对中各车轮的前方，并且在10kPa～20kPa的压力下采用8mm直径的喷嘴沿轨道纵向在轨道及车轮上喷涂数厘米。线路供电电压应符合GB/T1402的规定。测量应满足7.2.4.2或7.2.4.3的要求，可在正式运行的轨道交通网络(互连或者独立)或试验轨道(独立)上进行。独立的网络或试验轨道的谐振条件通常是固定的，但为适应试验要求可改变这些谐振7.2.4.2(25kV,50Hz)交流电网的设施要求应在下列设施条件下进行干扰测量：——测量应尽量靠近所处变电所并远离其他变电所； 测量应在开放的线路上并且大容量集中供电的区域(例如大型车站或者敷设电缆的隧道)内进行； 供电网络的最低供电谐振频率fr(计算参见附录C中的C.4)不应超出音频轨道电路最低中心频率frc的80%,即fre≤0.8frc;——供电网络应覆盖具有不同谐振值的多个区段，对于50Hz的网络，应覆盖三个不同长度的相区；——同一供电网络内可共存其他车辆；——独立的供电网络不应通过变频器供电(通常情况下这类干扰并不明显，但可能混淆机车车辆和变频器的技术要求并且令干扰结果复杂化);——对于带容性输入阻抗(例如车顶有供电长电缆)的机车车辆，还应满足7.2.5的要求。7.2.4.3(750V、1500V和3kV)直流电网的设施要求应在下列设施条件下进行干扰测量：——测量应在开放的线路上以及大容量集中供电的区域(例如大型车站或者可供电的隧道)内GB/T28807.2—2017区时形成不同的电网电压；——应通过无任何输出滤波器的变电所供电；——同一供电网络内可共存其他车辆。本条规定带直接容性输入阻抗(例如车顶存在较长供电电缆)的机车车辆应进一步满足的要求。如列车输入端的直接电容(从供电角度考虑)可能与电网电感形成谐振回路，在电路中产生高次谐波电流，并且高次谐波电流会流经与架空网接触的受电弓以及轮轨接触点。电网和其他车辆产生的电容此不可能规定出令各类列车都产生最恶劣干扰的试验条件。可采用下列两种方法证明机车车辆和轨道电路的兼容性：——按照GB/T28807(信号兼容性)和GB/T28027(牵引供电系统影响)进行完整的兼容性研究(理论分析和测量);——或者简化评估，用附录A中的允许干扰电流I。除以表1中的缩减系数KRes。与最近变电所的距离1注1:Cm是从供电侧考虑的影响单元输入阻抗。Cm可根据列车技术数据中的实际电缆长度乘以电缆的单位长度电容值来计算。f。是RST干扰电流限值的中心频率。缩减仅针对音频轨道电路(fo>1000Hz)和输入电容大于10nF的情况。注2:Cm的单位为nF;fo的单位为kHz。如果没有发生剧烈谐振，且在变电所邻近范围内干扰单元满足缩减的限值(I₀/KR)要求，则在各种网络中运行(不是兼容性试验)时产生的各种谐振条件下，列车产生的干扰电流不会超过允许的限值7.3试验设备要求(硬件)——单个影响单元的每个受流点(例如受电弓)应配置单独的电流传感器。应根据8.1考虑相应频率范围内独立电流测量的相位叠加。 ——测量数据的记录方式应便于选择性地提取部分试验结果，可采用广泛使用的数据格式(例如ASCII或Matlab)将测量数据转换为数据文件。——整体测量的精度(考虑到个别限制)在覆盖系数k=2时不应低于10%,并应满足下列要求：●A/D转换分辨率不应低于16位，宜采用24位(根据干扰电流限值与基础电流值的比值而定);●记录的频率带宽不应低于20kHz,采样频率不应低于48kHz。GB/T28807.2—2017在测试中确定电流信号的基准值以便于后续处理和评估。 应在测量开始前检验被试列车上的测量系统，因为任何的背景干扰(杂散场等)都可能影响测量结果的准确性。8列车干扰分析和评估方法8.1评估方法——频域分析：例如快速傅立叶变换。针对线电流宽带频谱分析所用的汉宁窗(或其他类型窗函数)、窗口大小(由T;确定)及重叠比例(75%或80%)的选择见附录A中的各表。采样频率的选取应保证电流频谱涵盖轨道电路的最高运行频率。 ——时域分析侧重于评估与具体轨道电路频率信道的兼容性。在未满足兼容性要求的情况下，对超出限值的时间段应进行频谱分析(FFT),确定超出限值的状况和可能的原因。仅采用带通滤波器进行分析，难以确定超出限值的原因。应证明单一瞬态事件(例如断路、受电弓弹跳等)引起的IInterr(见图3)在事件过后不影响轨道电路工作。所有评估应采用数字化形式。最终的兼容性证明材料应证明系统的可靠性与安全性不受影响。应在新机车车辆的设计阶段提供相关轨道电路的完整信息，以便在机车车辆干扰分析中采用统一的参数进行分析，并且采用统一的方法和评估工具对仿真结果和实际测量数据进行比较。列车可由一个或多个点(受电弓或受电靴)受流的多个干扰源组成。由于多个电流传感器的信号应根据实际相位进行累加，因此测量列车整体干扰电流的难度较大。变电所的功率可能会限制一个区段内列车的数量，因此干扰电流限值可能存在差别。应提前与业主或客户就试验和评估进行协商并取得一致。宜采用下列规则简化评估：——仅测量一个牵引单元的干扰电流，再乘以系数K来得出N个牵引单元产生的总干扰电流。应根据评估频率带宽范围内的谐波类型选用不同的系数K。表2给出了三类列车的谐波，与其对应的系数K的数值见表3。一应针对各评估的频段进行谐波分类，具体划分应根据牵引单元的总体设计和频段内主要干扰1和注2对累加系数K给出更清晰的说明。GB/T28807.2—2017与公共基准同步与独立时钟同步完全无关联Ks=N(见图5的曲线A)K₁=f(N)(见图5的曲线B)Ku=√N(见图5的曲线C)与公共内部时钟或交流电网电压同步与独立时钟和电机角位移同步完全不同步—变电所产生的谐波；-电网电压的跳变；谐波——固定频率的PWM产生的谐波；——相位由电机角位移决定的电机逆变器谐波——与变流器特性相关的高次谐波；产生的谐波N表3系数K的数值N123456789123456789——对于含有两个或更多的牵引单元的组合单元，可通过PWM波形之间的系统性分配(基于交流供电网压或某个时钟)来消除谐波(全部或部分),但系数K不应小于1。如果设计中采取了闭，谐波干扰的消除效果不会完全体现。如果轨道电路一个特定频段内的干扰电流包含无法区分的所有谐波成分，列车制造商应根据采用的技术以及表2中的定义，对正常工作条件和降级条件提出累加原则的建议。——对于二极管和相控型变流器产生的谐波的累加原则，按UIC550执行。注1:完全无关联谐波的Ku值等于单元数量N的平方根值。从数值上看，该值不大于Ku[Ku=f(N)],法等同于轨道交通行业广泛使用的RSS(平方和的平方根)方法。这种方GB/T28807.2—2017注2:与独立时钟同步谐波的K₁值通过类似蒙特卡罗仿真的方法进行计算。尽管与独立时钟同步的谐波可能会直流牵引中整流引起的谐波通常是50Hz的6倍、12倍或18倍频率的典型谐波，但也可能出现其极管工作等同于调节器，会产生其他频率的组合波。评估时应考虑到这些干扰。8.2对车载干扰的监控要求电流监控设备来确保轨道电路的安全工作。安全性证明应满足GB/T21562、GB/T28808和GB/T28809的要求。机车车辆设计单位应在系统投入使用前提供安全完整性材料证明系统满足规定的可用性和安全性8.3文件要求证明机车车辆和轨道电路兼容性的文件应满足下列要求：——以易于处理的数据格式存储测量结果。●完整的电气原理图(包括牵引和辅助设备)以便于确定变流器的数量，以及车辆是否装备●牵引用和辅助供电用变流器的开关频率；——应记录在报告中的测量内容包括：●试验设备和准确度说明；●试验涉及的基础设施说明；●试验条件(负载、行驶方向和天气等);●针对各种配置的典型稳态频谱，并指示相应的工作点；●各试验周期中的峰值分布(排除主要的瞬态干扰),先通过时域分析识别瞬态干扰，然后对没有瞬态干扰的干扰时段进行频谱分布分析；●速度、牵引力、供电电压以及对各试验周期内每个轨道电路信道进行时域分析的结果(根据上述评估方法得到的结果)。(规范性附录)机车车辆干扰电流限值A.1概述的线电流应低于对应的I₀RMS,此要求适用于表中的所有频段。在大多数情况下，可认为3dB和20dB频点足以反映轨道电路特性。线电流指从架空网经受电弓流过机车车辆并流入牵引回流电路的全部电流。应确认在不同地区同一类型线路测量结果的可再现性，以保证测量方法的有效性。A.2FTGS46/FTGS917FTGS46/FTGS917轨道电路采用的滤波器特性和对应干扰电流限值见表A.1。表A.1FTGS46/FTGS917滤波器特性和干扰电流限值类型Ass备注1111A.3UM71/ZPW-2000可采用FFT进行评估，参数定义如下：——1s的汉宁窗；——80%的最小重叠率；——16kHz的最低采样频率。在1500Hz～3000Hz频率范围内，超出规定工作信道带宽范围电流的I₀RMS不大于3A。GB/T28807.2—2017UM71/ZPW-2000轨道电路采用的滤波器特性和对应干扰电流限值见表A.2。表A.2UM71/ZPW-2000滤波器特性和干扰电流限值系统/类型ATs备注表A.3直流3kV线路中FS2500滤波器特性和干扰电流限值系统/类型ATsss备注一—适用1%的不平衡轨道牵引电流 GB/T28807.2—2017(资料性附录)典型的电压谐振图B.1接口电压和电流的测量所有数据采用相同计算方法，带通滤波器的参数及RMS计算所用的参数见表B.1,测量频率见表B.2。表B.1测量参数滤波器类型巴特沃斯阶数中心频率见表B.2中心频率的5%积分时间表B.2测量频率起始频率截止频率分辨率在SNCF网络上运行单个TGVDASYE机车的条件下测得以下特性(详见图B.1):——基波频率的奇次谐波可超过2kHz;——常规线路的最低谐振频率在700Hz～1000Hz之间，高速线路的最低谐振频率在1.2Hz~2kHz之间；GB/T28807.2—2017滤波的电图B.1(25kV,50Hz)网络的电压谐振图B.3直流1500V网络的电压谐振图在SNCF网络上运行单个TGVDASYE机车的条件下测得以下特性(详见图B.2): 供电电源频率的6N次谐波(例如300Hz的整数倍)占主要成分(6脉冲二极管整流桥的特性谐波);——2N次谐波可见但幅值很小(相比50Hz供电网络);——单一频率(例如220Hz)可能来自于网络上的其他设备。这些频率超出轨道电路的频段范围，因而与干扰分析无关；——未见其他车辆的影响； 1.5Hz～2kHz频率的谐振作用不存在；——4kHz或更高频率的谐振作用不明显。波后压0.3V图B.2直流1500V网络的电压谐振图注：图B.1和图B.2源于在欧盟进行的研究性项目“RAILCOM”中，对列车和基础设施之间电气接口特性所进行的GB/T28807.2—2017(资料性附录)C.1供电频率供电频率要求见GB/T1402,其中允许的频率偏差范围比较大，而实际的供电频率偏差比较小。为避免对系统要求过高，检查轨道电路和机车车辆兼容性时可采用表C.1给出的供电频率偏差值。表C.1供电频率系统/标称频率偏差限制备注士0.1%同样适用于由50Hz交流电网供电的直流牵引系统C.2基础设施特性图C.1是对系统最简化的等效电路图。但这种电气简化仅适用于在系统具备充分线性化特性(列车产生谐波干扰电流较小)条件。图C.1基础设施特性图为了描述基础设施(图中左侧部分)的特性，需获取电源电压UNo和阻抗ZNetworl的值。本部分试图采用下列