交流電氣化鐵道通信電磁防護的研究

余飛

摘要：本文分電影響、磁影響、地電流影響三點論述了交流電氣化鐵道通信的電磁影響機理，并從電纜防護、光纜防護兩個方面來就交流電氣化鐵道的通信電磁防護措施進行分析，意在為交流電氣化鐵道通信的實際電磁防護提供借鑒與支持。

關鍵詞：電氣化鐵道通信電磁防護影響機理措施

中圖分類號：U285 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0133-01

1交流電氣化鐵道通信的電磁影響機理

電氣化鐵路產生的電磁干擾主要可分為三大類：脈沖干擾、交流聲干擾及電磁輻射方式干擾。

1.1 電影響

在電氣化鐵路同通信線路相接近時，鐵道與通信線路的接觸網間、通信線路同大地間便會有一定電容的存在。而這兩個電容便會同接觸網中的高電壓構成一個回路，電流進而產生。此時，通信導線上便會有對地電壓的出現，也就是電影響。通常來講，電因素同以下因素相關：對地電壓及耦合電容的大小、接觸網與線路的平行長度、接觸網工作電壓等。一般情況下，此類影響并不會對地下埋設的線纜構成影響，只會對未配備金屬防護套的架空明線和架空電纜構成影響。

1.2 磁影響

對電場、磁場屏蔽的物理含義，是為電子裝置配備合適的屏蔽體（外殼、罩子等）。當干擾信號到達屏蔽體的外界時，通過屏蔽體的吸收、反射或多次反射，產生能量損耗，屏蔽體內界面上干擾信號顯著減弱。因受交流電氣化鐵道的牽引作用，而使電流通過接觸網導線時，便會在導線周圍有交變磁場的產生，也就是磁影響。當通信線路位于該磁場范圍內時，通信導線受電磁作用，便會有感應電動勢的產生，并沿導線軸進行分布。因交流電氣化鐵道的牽引網為不對稱的單相供電系統，故無論運行正常或接地故障，在通信導體中的接觸網電流磁場必將有很大電流和感應電壓的產生，進而嚴重影響通信線路。

1.3 地電流影響

大地是作為交流電氣化鐵道的第二根導線而存在的，在地中電流的作用下，會有地電位的產生，從而嚴重影響通信線路，也就是地電流影響，也可稱為阻性耦合影響。認為通信電纜芯線為零電位，通信電纜芯線同機架、地下通信電纜金屬保護層間便會有電位差的產生，當存在很大電位差時，便會對人員、通信線路、通信設備造成嚴重影響。

2交流電氣化鐵道的通信電磁防護措施分析

2.1 交流電氣化鐵道的通信電纜防護措施

采用配有金屬護套的電（光）纜線路，是電影響防護的一個有效措施，從金屬護套的接地電阻著手，接地電阻越小越好，如每公里的平均電阻低于一歐姆，則其屏蔽系數就越接近理想值。因此，可通過降低金屬護套接地電阻的方式，來促進其屏蔽性能的提高；在金屬回線引入車站或通信站時，通過絕緣變壓器的加設，便可隔開設備于外線側導線感應縱電勢，從而使通信設備不會受到感應電勢的直接作用；在電氣化鐵道區段，感應電壓經常存在于線纜金屬護套上，故在引入車站室或通信機械室時，應在線纜上進行氣閉絕緣套管的裝設，來防止室內感應電流的引入，保障人員和設備的安全；因金屬護套的接地電阻越小越好，故線纜每隔一段距離便可進行一處防護地線的設置，且密度應同電氣化鐵路區段通信設計要求相符。同時，因工頻電流經常通過屏蔽地線，其電流隨著牽引電流的變化而發生變化，從而威脅到人員和設備安全。因此，應單獨設置屏蔽地線，不能同保護地線、聯合地線進行合用；通信站受強電干擾，而造成低電位升高時，可在相對較遠處進行輔助接地體的敷設，并將其同通信站地網相連，來實現通信站內對地電位的強制性降低。

2.2 交流電氣化鐵道的通信光纜防護措施

對光纜金屬構件作絕緣連接處理，來使得電氣影響積累長度減少，進而促進感應縱電動勢的降低；在交流電氣化鐵道接近處檢修線纜時，應通過臨時的金屬構件接地，來為人身安全提供保障；在牽引變電站的接地網附近，不能進行光纜金屬構件的直接接地，從而避免光纜內的高電位引入；對于銅線光纜應進行放電管的安裝，并將防護濾波器接入到銅線遠供回路中，來實現對遠供組成的調整，進而促進強電影響積累長度的縮短；通信系統中，SPD的采用十分普遍，其作用在對雷電浪涌沖擊的防護。將SPD接入到光纜銅線遠供系統中即可防雷，也可抑制強電系統引起的電位瞬間升高；對于改建或新建的通信系統，盡量采用無金屬光纜，如ADSS（全介質自承式光纜），特別應避免對銅線光纜的使用。

2.3 改善電磁兼容性能的措施

在干擾源上，也可以在傳播途徑上或受擾體上予以考慮。對于電力電子裝置和牽引系統來說，電磁兼容措施可以分為電路技術方面的措施、防護措施和計算方面的措施。通過應用信號處理方法來編制軟件即是計算方面的措施之一。

防護措施的考慮則有所不同，因為它常常與電子裝置在一個系統中或在一個一定的電磁環境中應用的條件有關，所以，對于一個確定的電子裝置來說，其防護措施只有在系統開發時才進行規劃。防護措施大體上分為兩類：一類是起限制作用的，如采用充氣避雷器、火花間隙、壓敏元件或半導體器件（齊納二極管）來限制某些干擾量的大小；另一類是起抑制作用的，如用屏蔽、接地、濾波、隔離等措施來削弱各種耦合通道的耦合度。

2.4 減少干擾源

從干擾源方面來說，通過由更多的沿鐵路線分布的小的牽引變電所向接觸網供電，并盡量縮短開斷時間（<0.5s）來限制接觸網中短路電流的大小及其持續時間；另外，在接觸網供電方面，雙側供電是有好處的。在正常運行時，基波電流感應的電壓按照機車所處位置的不同可以部分補償，特別是在供電區段的分界區中，更是這樣。

從受擾體方面來說，必須采取措施防止長時性干擾；對短時性干擾，通常并不要求特殊的措施。

對于通信設備，為了改善其抵抗干擾的能力，在受接觸網及有關設備影響的區域中，應當采用電纜通信線路，而且不允許產生過高的感應電壓。從原理上說這將能夠可靠地避免與運行電流無關的電容性干擾。

3結語

交流電氣化鐵道的通信安全同行車安全密切相關。借鑒上述內容，結合交流電氣化鐵道新建或改建的實際情況，針對性地采取電磁防護措施，從而有效規避電磁干擾，為鐵路的安全行車提供有力保障。

參考文獻

[1] 王玢.電氣化鐵道地電位升對鐵路通信信號的影響[J].電信科學，2010（24）.

[2] 陳樂林.關于電氣化鐵道通信電磁防護措施的研究[J].黑龍江科技信息，2012（3）.

[3] 馬其祥.電氣化鐵道供電系統對通信線路的影響與防護[J].中國鐵路，2009（5）.

[4] 張溢強.電氣化鐵道無線電干擾傳播特性仿真研究[J].環境工程，2010（3）.