電磁干擾對鐵路信號的影響范文

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摘要：整個鐵路系統運行中，鐵路沿線信號、機車與鐵路各個站點之間信號的正常運行都需要以鐵路信號設備為基礎，由此可見，保證鐵路信號穩定性能夠從根本上提升鐵路信息系統的安全運行。然而，近年來我國在積極進行鐵路運輸系統建設的過程中，產生了嚴重的鐵路沿線電磁干擾問題，嚴重威脅著我國鐵路運營安全性。鑒于此，本文首先對鐵路信號重要性進行了簡要分析，并探討了電磁干擾對鐵路信號的影響，最后有針對性的提出了解決措施，以供參考。

關鍵詞：電磁干擾；鐵路信號；影響

近年來，我國鐵路運輸系統建設速度加快，在鐵路信號系統中開始廣泛采用先進的精密電子設備，盡管一定程度上提升了該系統的運行效率，但是在此基礎上形成的電磁干擾是不容忽視的。在這種情況下，有關部門開始高度關注鐵路系統信號安全問題，并對鐵路信號電磁干擾源進行了深入分析，為從根本上提升我國鐵路運營安全性奠定了良好基礎。

1鐵路信號重要性

近年來，我國在積極加強鐵路運輸建設的過程中，在鐵路信號系統中開始應用各種先進的微電子技術，包括智能化技術、網絡化技術和信息化技術等。然而，部分微電子器件和集成電路在鐵路信號系統中的運行，呈現出了較弱的抗干擾能力，電磁脈沖輻射侵入現象嚴重，導致整個系統無法長期穩定運行[1]。鐵路信號在電磁干擾下會產生極大的安全隱患，甚至會威脅到人們的生命及財產安全。在這種情況下，積極展開電磁干擾對鐵路信號的影響分析勢在必行。

2電磁干擾對鐵路信號的影響

2.1牽引供電系統對鐵路信號的干擾

（1）牽引傳導性干擾。干擾鐵路軌道電氣回路的主要途徑是牽引傳導性干擾，產生這一干擾的原因是牽引電流不平衡。鐵路信號系統內部，通過軌道電路檢測可以掌握列車的占用情況，因此軌道電路與列車牽引回流之間存在相同載體。信號設備在鐵路信號系統中，在同鐵軌進行連接的過程中，通常需要經過扼流變壓器這一媒介，最佳狀態下，扼流變壓器在分別連接兩個鐵軌時，會形成相同的兩線圈匝數，同時牽引電流會產生方向相反的磁通量，但是大小一致，這就會形成0總磁通量，信號設備不會受到牽引電流的影響[2]。然而牽引電流在兩條軌道上通常因扼流變壓器線圈對稱度、對地泄漏、鋼軌本身阻抗大小等因素的影響，會產生不平衡現象，這就為不平衡電壓的形成提供了條件，在此基礎上會導致信號失真、軌道電子設備損壞等問題的產生。一般來講，5%為最大牽引電流不平衡系數。（2）牽引電磁干擾。電磁影響在鐵路沿線高負荷線路中是客觀存在的，在此基礎上感應電壓會產生于信號電纜中，嚴重影響信號傳輸質量與效果，部分情況下還會出現信號線絕緣擊穿等問題，此時列車在運行的過程中就會產生嚴重的安全隱患。在屏蔽層接地中對帶屏蔽層的信號電纜進行應用，可以有效提升信號線電磁抗干擾能力。但是采用雙端接地或單端接地等不同的方式，給系統造成的影響也會存在差異。（3）接地電位上升的影響。漏電導存在于大地與貫通地線之間，在這種情況下，當大地接收到地線中的漏入的電流時，會導致周邊大地電位提升，促使對應位置電纜接地電位提升。在產生短路現象時，會形成電氣設備邏輯輸出混亂、信號設備燒毀等故障，嚴重威脅信號系統的穩定有效運行。

2.2雷電電磁干擾

雷電所具有的能量是巨大的，所能夠造成的破壞性也極大。通常情況下包含3種形式的雷擊，如直擊雷、感應雷和球形雷。其中球形雷出現時間較短，所造成的危害也相對較小，因此以下針對直擊雷和感應雷展開了雷電電磁干擾研究：（1）直擊雷。被保護物通常會被直擊雷直接放電，在此基礎上會形成巨大的破壞性，針對信息系統電子設備來講，設備會直接被破壞。為了避免直擊雷造成的破壞，目前會廣泛采用避雷針，但是該設備僅可以將直擊雷帶來的損害削弱，無法從根本上將這一破壞性因素完全消除，因此要想更加高效的保護相關系統，通常在進行相關建筑物構建的過程中，應對法拉第籠結構進行充分的應用，即全面焊接鋼結構，如鋼筋、柱、板和梁等，實現等電位連接的目標。而建筑中的避雷器引下線可以采用鋼筋這一媒介，向大地直接引入雷擊電流。（2）感應雷。通常情況下，被保護物不同受感應雷的直接影響，但是雷電的整個放電過程是非常劇烈的，在這一背景下，導體回路、線路中會受強電磁場的影響形成電磁脈沖信號，這一信號較強，會嚴重損壞回路中信號設備[3]。近年來，我國在積極進行現代化建設的過程中，鐵路系統形成了較廣的覆蓋面積，多數設備需要長期在外邊環境中運行，當過電流在軌道中產生時，與之相連的信號設備內部就會出現感應電動勢，嚴重損壞設備，甚至會威脅工作人員的生命安全。目前，為了避免感應雷的影響，工作人員所采取的避雷措施以增加避雷線、采用耐壓強的設備為主。

2.3貫通地線影響

當貫通地線電流輸入點同信號電纜相對稱時，那么感應電動勢在貫通地線注入點兩邊信號電纜中的方向相反，但是大小相同，此時會形成0信號電纜感應電動勢；當二者處于非對稱狀態時，且感應電流存在于信號電纜中，很容易導致感應電動勢生成，尤其是信號電纜一端的貫通地線，此時感應電動勢在信號電纜中會達到峰值。通常情況下，處于正常聯通狀態下的貫通地線，感應電動勢在線路中最大值僅限于60V。微小電流變化會產生于信號電纜外皮中，其也會導致較大的感應電動勢產生于電纜中。當故障產生于接觸網中，電路中僅應擁有30V以下的反應電動勢；貫通地線故障通常斷線，電纜外皮會對電場耦合產生屏蔽作用。

3解決電磁干擾對鐵路信號的影響措施

3.1牽引供電系統方面

針對25Hz軌道電路來講，可以將扼流變壓器氣隙增加到軌道電路中，促使鐵芯飽和電流強度有效增加；將繞抗干擾線圈增加到扼流變壓器次級；對LC震蕩電路進行有效設計，有效防止并聯諧振現象，并預防信號干擾的增強。將空心線圈應用于ZPW-2000軌道電路當中，其會形成較小的50Hz牽引電流阻抗，幾乎可以看做為斷路，因此可以形成平衡電流的效果。由于奇次諧波、50Hz基波、偶次諧波等共同存在于牽引電流當中，所以ZPW-2000在載頻選擇過程中，應以高的偶次諧波為主，才能夠有效減少牽引電流的影響。

3.2雷電電磁方面

要想有效預防直擊雷以及雷電電磁干擾，應將相應的防雷擊措施應用于信號機房中，傳統的措施是應用避雷針，然而如果將金屬避雷針盲目設置在機房建筑物上部，反而會導致雷擊概率的增加。因此應以避雷網充當接閃器，同時將避雷帶敷設于信號樓頂，促使雷擊幾率的增加。在實際進行避雷網接閃器、避雷帶敷設的過程中，應嚴格遵守有關規定，以3m×3m為敷設網格大小標準。同時，應將4~6根引下線均勻垂直敷設于外墻，確保其同相關電器線路之間擁有5m以上的距離，同時能夠連接綜合接地裝置。將法拉第籠應用于信號機房建筑物中作為電磁屏蔽。鐵磁物質箱盒應保持接地狀態，并安裝室外信號設備，鐵磁物質接地情況下，可以對衰耗空間電磁場進行有效屏蔽，并將獨立接地體設置于室外信號箱盒中。將浪涌保護器SPD安裝于信號設備端口，從而有效削弱傳輸線傳導雷電電壓，確保信號設備能夠承受。

3.3貫通地線電路方面

要想將電線路中的感應電動勢減小，通常所采用的地線外套材質應為新型環保材料，促使貫通地線接地電阻可以進一步減小，并促進漏泄能力的提升。在并行敷設信號電纜和貫通地線時，二者之間應保持1m以上的距離，并對填砂防護模式進行充分應用，通常將絕緣材質應用于電纜槽中。在預防信號電纜絕緣層被損壞時，應有效構建室內監測系統，充分檢測電纜絕緣指標，確保貫通地線相關指標與相關規定相符。

4結束語

綜上所述，電磁干擾是鐵路現場運行過程中的常見問題，形成干擾的因素較多，且會給鐵路系統的安全穩定運行造成極大影響。在這種情況下，新時期我國在積極加強鐵路系統建設的過程中，必須全面分析電磁干擾對鐵路信號的影響，并從牽引供電系統、雷電電磁、貫通地線電路等多個角度出發，有針對性的制定解決措施，只有這樣，才能夠不斷提升我國鐵路系統運行穩定性和安全性。

參考文獻：

[1]趙亮,陳新,李紅敏.海外鐵路信號市場特征與鐵路信號“走出去”策略建議[J].中國鐵路,2018(03):35-39.

[2]楊連報,李平,薛蕊等.基于不平衡文本數據挖掘的鐵路信號設備故障智能分類[J].鐵道學報,2018(02):59-66.

[3]蘭麗,張友鵬.鐵路地面信號設備時間同步系統可靠性分析[J].蘭州交通大學學報,2017(04):138-144.

作者：李月全 單位：中鐵十二局集團電氣化工程有限公司