試析電磁干擾對鐵路信號的影響

朱世雄

摘? 要：鐵路穩(wěn)定、安全建立在整個鐵路系統(tǒng)正常運行基礎(chǔ)上，由于鐵路系統(tǒng)涉及電力設(shè)備較多、電磁環(huán)境也比較復雜，導致鐵路信號受電磁干擾機率升高。為確保鐵路安全運行，就需要通過降低電磁干擾影響、保證鐵路信號穩(wěn)定實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電磁干擾;鐵路信號;影響;分析

中圖分類號：U284.93? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）24-0055-02

Abstract： The stability and safety of the railway is based on the normal operation of the whole railway system. Because the railway system involves more power equipment and the electromagnetic environment is more complex， the probability of electromagnetic interference of railway signal increases. In order to ensure the safe operation of the railway， it is necessary to reduce the influence of electromagnetic interference and ensure the stability of the railway signal.

Keywords： electromagnetic interference; railway signal; influence; analysis

隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)不斷發(fā)展，人們生活水平也得到顯著提升，為更好滿足人們出行需要和增進區(qū)域間經(jīng)濟交流，我國也加快了鐵路運輸系統(tǒng)建設(shè)，尤其是高速鐵路的建設(shè)，使得鐵路運行速度得到極大提升。在鐵路信號系統(tǒng)方面也加入了許多先進技術(shù)和精密電子設(shè)備，所引發(fā)的電磁干擾問題也對鐵路運行安全和穩(wěn)定構(gòu)成嚴重威脅，也制約著鐵路事業(yè)進一步發(fā)展，需要對該項問題引起重視[1]。在本文中，結(jié)合電磁干擾鐵路信號的危害性，對導致鐵路信號出現(xiàn)異常的牽引傳導性、雷電電磁、貫通地線等干擾因素進行詳細分析，并在此基礎(chǔ)上提出有效應對策略，以降低電磁干擾影響，保證鐵路運行安全和穩(wěn)定。

1 電磁干擾鐵路信號的危害性

在鐵路系統(tǒng)運行過程中，一旦出現(xiàn)電磁干擾情況，就會導致鐵路信號紊亂，不僅會威脅到鐵路系統(tǒng)正常運行，還會引發(fā)安全事故。電磁干擾鐵路信號的危害性主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）列車無法停止，出現(xiàn)電磁干擾情況對鐵路正常信號發(fā)送造成影響，出現(xiàn)提前發(fā)送或推遲發(fā)送情況，當鐵路系統(tǒng)無法準確對發(fā)送信號進行準確識別時，就容易出現(xiàn)旅客滯留、鐵路交通混亂等情況;（2）列車走岔路，電磁干擾不但會導致鐵路信號無法準確發(fā)送，還會導致鐵路信號出現(xiàn)紊亂情況，列車就無法根據(jù)制定行程行駛，甚至會因為錯誤指令偏離軌道，也會對乘客生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅，致使鐵路交通大面積癱瘓[2]。

2 電磁干擾對鐵路信號影響分析

2.1 牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)對鐵路信號造成影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）牽引傳導性干擾，導致這一電磁干擾出現(xiàn)的原因在于牽引電流不夠平衡，由于軌道電路與列車牽引回流載體相同，而鐵路信號系統(tǒng)在連接鐵軌時，需要扼流變壓器發(fā)揮媒介作用，鐵軌連接時兩線圈匝數(shù)相一致，牽引電流磁通量方向相反，當磁通量大小保持一致時，就不會對信號設(shè)備造成不良影響。但是在鋼軌阻抗大小、對地泄漏等因素影響下，則會出現(xiàn)牽引電流不平衡現(xiàn)象，導致電子設(shè)備損壞、信號失真等情況出現(xiàn)。（2）牽引電磁干擾，鐵路沿線高負荷線路中出現(xiàn)電磁干擾情況較多，進而引發(fā)信號電纜出現(xiàn)感應電壓，導致信號傳輸質(zhì)量降低、信號線絕緣擊穿等問題出現(xiàn)，也會對列車運行安全構(gòu)成威脅[3]。（3）接地電位上升，大地與貫通地線之間出現(xiàn)漏電流情況，在大地接收漏入電流過程中，也會使周邊大地電位、電纜接地電位急劇升高，一旦出現(xiàn)短路現(xiàn)象，就會引發(fā)電氣、信號設(shè)備故障。

2.2 雷電干擾

由于雷電因素所引發(fā)的電磁干擾，對鐵路信號系統(tǒng)也會產(chǎn)生較強的破壞力，主要包含以下類型：（1）直擊雷，一旦保護物被直擊雷擊中，就會對其造成嚴重損壞，如：鐵路信息系統(tǒng)中電子設(shè)備，在直擊雷影響下會導致設(shè)備直接破壞，雖然現(xiàn)階段系統(tǒng)設(shè)備基本上會采用避雷針進行防雷，但是運用這一方式只能夠削弱直擊雷所造成的損害，不能實現(xiàn)完全消除;（2）感應雷，一般情況感應雷不會對被保護物造成直接影響，然而當雷電進行放電時，導體線路在受到強電磁場影響以后，所形成的電磁脈沖信號會對信號設(shè)備造成損壞[3-4]。尤其是近幾年我國加大了鐵路系統(tǒng)建設(shè)和完善力度，鐵路系統(tǒng)所涵蓋的范圍也越來越廣泛，許多設(shè)備也需要長期在外界環(huán)境中運行，一旦鐵路軌道中出現(xiàn)過電流情況，連接設(shè)備就會形成感應電流，導致設(shè)備損壞。

2.3 貫通地線

貫通地線對鐵路信號造成不良影響，主要通過以下方式實現(xiàn)：（1）當貫通地線與信號電纜中存在電流呈現(xiàn)對稱、方向相反狀態(tài)時，兩者產(chǎn)生的感應電動勢大小也相同，那么信號電纜感應電動勢為0;（2）當貫通地線與信號電纜中存在電流呈現(xiàn)不對稱狀態(tài)時，信號電纜感應電動勢也會呈現(xiàn)上升趨勢，而針對接近貫通地線的電纜感應電動勢值達到最大[4]。

3 電磁干擾解決措施探析

3.1 電磁干擾抑制技術(shù)利用

3.1.1 預防電磁干擾原理

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)不斷進步和發(fā)展，列車電磁干擾抑制技術(shù)已經(jīng)十分成熟，較常運用的抑制技術(shù)主要有接地、屏蔽和濾波3種類型，并且每一種技術(shù)應用均能夠取得較好效果。結(jié)合當前應用實際，屏蔽技術(shù)應用比較廣泛，而對預防電磁干擾原理進行分析，主要包含以下內(nèi)容：（1）導流型，由于電磁干擾所產(chǎn)生的電流具有不規(guī)律特征，對其干擾性進行有效預防，就可以通過導流的方式，確保導體穩(wěn)定和安全，這種方法與避雷針設(shè)計思路基本相同;（2）隔離型，即借助某一介質(zhì)，阻擋電磁干擾進入導體，維護導體穩(wěn)定、安全。

3.1.2 屏蔽技術(shù)運用

屏蔽技術(shù)在鐵路信號防電磁干擾中進行應用，主要是通過切斷輻射途徑的方式實現(xiàn)，實際操作時主要是借助金屬、磁性材料等將容易遭受電磁干擾的區(qū)域圍繞起來，達到內(nèi)外相互隔離效果。這里所運用的屏蔽技術(shù)又分為：（1）靜電屏蔽，對這項技術(shù)進行應用主要發(fā)揮避免靜電場、恒定磁場影響作用;（2）電磁屏蔽，通過這項技術(shù)，可以避免交變電場、交變電磁場影響。需要注意的是，實現(xiàn)電場屏蔽需要建立在金屬體和接地基礎(chǔ)上，針對低頻磁場可以通過高頻導率鐵磁性材料運用達到屏蔽效果;高頻磁場則可以通過高電導率金屬材料運用滿足屏蔽要求;低頻電場則采用低磁導率金屬材料實現(xiàn)屏蔽[5]。

3.1.3 濾波技術(shù)運用

將濾波技術(shù)應用到防電磁干擾中，主要是借助濾波器對存在的電磁干擾進行全面過濾，其中濾波器又分為以下類型：（1）按照功能劃分，包含高通和低通濾波器兩種類型，其中低通濾波器應用比較多;（2）根據(jù)銅帶大小劃分，包含寬帶和窄帶濾波器兩種類型，窄帶濾波器較常應用[5-6]。

3.2 具體應用

3.2.1 牽引供電系統(tǒng)方面

以25Hz 軌道電路為例，通過在軌道電路中增設(shè)扼流變壓器，在促進鐵芯飽和的同時，增強電流強度。也可以采取增加抗干擾線圈方式，使之與扼流變壓器次級保持相同水平，以達到抗電磁干擾要求。與此同時，對LC 震蕩電路優(yōu)化設(shè)計，在避免出現(xiàn)并聯(lián)諧振情況的同時，提升信號抗干擾能力。除此之外，在軌道電路中對空心線圈進行運用，會形成較小的牽引電流阻抗，可以將其視為斷路實現(xiàn)電流平衡，需要注意的是奇次諧波、偶次諧波等同樣存在于牽引電流中，因此在對載頻進行選擇時，為降低牽引電流影響，應盡量選擇較高偶次諧波。

3.2.2 雷電方面

為避免雷電對鐵路信號造成干擾，就需要提前做好防雷措施，以往多通過在信號機房中設(shè)置避雷針方式進行防雷干擾，但是效果有待提高。而通過將避雷網(wǎng)視為接閃器，并在信號樓對避雷帶進行敷設(shè)，可以降低雷電影響，實際開展工作時，也要嚴格遵循相關(guān)規(guī)定，確保避雷帶敷設(shè)符合標準要求。為進一步提高防雷電干擾效果，可以通過做好以下工作實現(xiàn)：（1）在外墻位置均勻敷設(shè)引下線，使其于電器線路距離保持在5～10m之間，并且滿足綜合接地裝置連接要求;（2）對法拉第籠進行應用，使之作為信號機房電磁屏蔽形式存在，在保持接地狀態(tài)的同時，對室外信號設(shè)備進行安裝，可以達到屏蔽衰耗空間電磁場效果;（3）在信號設(shè)備端口處安裝浪涌保護器，可以發(fā)揮削弱雷電電壓、維持信號設(shè)備穩(wěn)定作用[6]。

3.2.3 貫通地線方面

為減少線路中感應電動勢，需要確保地線外套材質(zhì)，通常情況下會選擇質(zhì)量較高的環(huán)保型材料，在減小接地電阻的基礎(chǔ)上，使漏泄能力得到進一步提高。同時，在對信號電纜、貫通地線敷設(shè)過程中，也要注意兩者之間距離。此外，通過室內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建，可以對電纜絕緣指標進行檢查和監(jiān)控，避免信號電纜絕緣層出現(xiàn)損壞情況，并維護信號系統(tǒng)安全和穩(wěn)定[6]。

4 結(jié)束語

隨著鐵路事業(yè)不斷發(fā)展，電磁干擾問題也引發(fā)社會各界密切關(guān)注，受到電磁干擾影響也會對鐵路系統(tǒng)正常運行造成不良影響。也要求高度重視這一問題，并通過電磁干擾對鐵路信號影響系統(tǒng)分析，從雷電電磁、牽引供電系統(tǒng)等方面出發(fā)，利用有效電磁干擾方法，確保鐵路系統(tǒng)安全和穩(wěn)定。

參考文獻：

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[6]胡洋.高速鐵路信號系統(tǒng)的抗電磁干擾技術(shù)研究[J].通訊世界，2019，26（3）：106-107.