淺談電氣化鐵路對儀表著陸系統的干擾影響

鄒杰

（中國民用航空局第二研究所，四川 成都 610041）

淺談電氣化鐵路對儀表著陸系統的干擾影響

鄒杰

（中國民用航空局第二研究所，四川 成都 610041）

目前，隨著我國機場建設和城市交通建設的飛速發展，綜合交通樞紐的建設將會越來越多，但在規劃和建設過程中，時常會遇到周邊電氣化鐵路建設和運行影響儀表著陸系統正常運行的情況。介紹了電氣化鐵路對機場儀表著陸系統的影響，提出了電氣化鐵路對儀表著陸系統有源干擾的分析方法，以協助評估電氣化鐵路在機場周邊建設的可行性。

儀表著陸系統；電氣化鐵路；航向信標臺；下滑信標臺

目前，儀表著陸系統是應用最廣泛的飛機精密進近和著陸導航系統，對飛機的安全下降至關重要，但易受到場地及周邊電磁環境的影響。在當前綜合交通樞紐機場中，高速電氣化鐵路主要采用AT自耦變壓器供電方式。本文分析了AT供電方式電氣化鐵路對儀表著陸系統的有源干擾影響，并提出分析方法，以協助評估鐵路建設與機場建設的可行性。

1 電氣化鐵路（AT供電方式）的有源干擾

電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，所需能源由電力牽引供電系統提供。牽引供電系統主要是指牽引變電所和接觸網兩大部分，是主要的有源干擾源。

AT方式牽引供電系統主要由接觸懸掛、鋼軌、自耦變壓器、饋線和保護線組成，能產生干擾信號的部位主要有高壓輸電線、錨段關節、牽引變電所、AT所。電氣化鐵路各關鍵干擾設施設備分布在整體鐵路沿線，在電氣化鐵路的整個運營期間，高壓電流貫穿在各個設施設備中，尤其是在列車運行時會產生電壓波動和電磁干擾信號。本文將測試、分析各干擾關鍵設施設備（高壓輸電線、錨段關節、牽變所和AT所）在鐵路運行中對儀表著陸系統的干擾影響，以計算電氣化鐵路對儀表著陸系統的防護距離，即電氣化鐵路與儀表著陸系統信號作用區域之間的安全距離。

2 對電氣化鐵路的防護距離分析

2.1 儀表著陸系統的覆蓋和服務范圍

儀表著陸系統主要由航向信標、下滑信標設備組成，負責向指定區域發射調制的電磁信號，引導飛機進近著陸。當有源干擾信號落入儀表著陸系統的關鍵工作區域并超過其電磁保護限制時，會影響航空器對航道信號的接收和判斷，進而影響飛行安全。儀表著陸系統的天線具有方向性，其工作區域即為一定范圍內發射信號的覆蓋范圍，相同頻率干擾信號落入系統工作區域時應滿足設備電磁環境的防護規定。對于航向信標設備，其工作頻率范圍為108.1～111.95 MHz，發射一水平極化的扇型合成場型，信號覆蓋區內的最低信號場強為40 μV/m（32 dBμV/m）。下滑信標臺工作頻段為328.6～335.4 MHz，其發射一水平極化的扇型合成場型，下滑信標天線正前方（與跑道平行）水平方向、垂直方向0.45θ～1.75θ（θ為下滑角）之間，信號覆蓋不小于18.5 km，信號覆蓋區內最低信號場強為400 μV/m（52 dBμV/m）。

2.2 高壓輸電線的干擾影響分析

高壓輸電線是電氣化鐵路的主要組成部分，貫穿著整體鐵路，其無線電干擾主要是由電暈引起的，干擾電平隨頻率增加而減小，隨距離增加而衰減。根據我國運行線路實測的3 800個數據綜合分析表明，無線電干擾水平隨著橫向距離的增加而迅速減弱，一般情況下，距線路邊相導線100 m處，無線電干擾水平已降到很弱的程度，在50 m左右衰減到導線正下方水平的50%（1 MHz），而在1 km以外即可忽略。其綜合橫向衰減曲線如圖1所示。

圖1 無線電干擾橫向衰減曲線

從頻率與干擾水平的關系曲線圖（圖2）中可見，當干擾頻率在0.5 MHz以下時數據比較分散，但隨著頻率的提升，干擾水平逐漸下降。當頻率在0.5～30 MHz范圍內，干擾水平隨著頻率的增加而急劇衰減。

一般情況下，無線電干擾對中波頻率的影響較大，而對30 MHz以上的信號影響不大。

圖2 頻率特性曲線

根據圖2中高壓輸電線的頻率特性曲線，在高于20 MHz頻段，高壓輸電線的干擾場強小于10 dBμV/m。儀表著陸系統的干擾防護率為20 dB，高壓輸電線造成的干擾滿足以下公式：

式（1）中：E干擾為高壓輸電線的干擾場強，dB μV/m，場強單位下同；D為儀表著陸系統的干擾防護率，dB；ES最低為儀表著陸系統的最低覆蓋場強。

因此，高壓輸電線對儀表著陸系統的電磁干擾可忽略。

2.3 錨段關節的干擾影響分析

錨段關節在未通過列車時與高壓輸電線干擾相近，在列車通過時會產生電弧引起瞬時干擾信號。通常在儀表著陸系統使用頻段范圍內，有列車經過時鐵路產生的干擾信號會比無列車經過時產生的干擾信號強10～20 dB。

航向信標和下滑信標信號覆蓋區最低信號場強分別為32 dBμV/m和52 dBμV/m，根據國家標準GB 6364中對航向信標臺、下滑信標臺電磁環境的要求，航向信標臺和下滑信標臺對各種有源干擾的防護率均為20 dB，即干擾信號分別到達航向信標和下滑信標工作區域時不應超過12 dBμV/m、32 dBμV/m。

電磁波傳播的信號場強計算公式為：

式（2）中：ES為信號場強；P為有效發射功率，W；d為計算點至下滑臺的距離，km。

由于有效發射功率相同，對式（2）擴展得出ES1+20lgd1=ES2+20lgd2.根據現場測試所得出的工作頻段內的最大干擾場強，依據電磁波傳播的信號場強計算公式和國家標準GB 6364，可以計算出錨段關節對航向信標和下滑信標信號的干擾防護間距。

2.4 AT所和牽引變電所的干擾影響分析

在AT供電方式中，鐵路沿線每隔10～15 km會有自耦變壓器（即AT所），牽引變電所中主要設備為牽引變壓器。變壓器在工作時通過的牽引負荷會產生劇烈變化，外部線路也會產生頻繁短路情況，具有較強的電磁干擾輻射。利用上述公式可分別計算出AT所、牽引變電所對航向信標和下滑信標信號的干擾防護間距。

2.5 儀表著陸系統分析

航向信標臺和下滑信標臺相比，更易受到電氣化鐵路的干擾影響，同時，航向信標臺與下滑信標臺的工作覆蓋區相互重合，且航向信標臺工作覆蓋區更大，當電氣化鐵路對航向信標的防護距離滿足時，下滑信標臺也滿足干擾防護要求。本文中以儀表著陸系統標準的覆蓋作為分析范圍，在實際情況下可根據飛行程序以儀表著陸系統的有效服務區作為分析范圍，同時，以實際的電測數據計算和分析電氣化鐵路的防護間距。

3 結束語

隨著機場交通綜合樞紐的增多，鐵路運輸將與機場運輸實現無縫對接，通過外場測試，電氣化鐵路會在儀表著陸工作頻段產生干擾信號。同時，根據現場的測試數據和分析，在機場和鐵路線路建設時，應充分考慮電氣化鐵路各設施設備對儀表著陸系統的防護距離的影響，以保障飛行安全和綜合樞紐的順利建設。

［1］房連玉.輸電線路電氣技術［M］.吉林：東北電力學院，1994.

TN961

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.026

2095－6835（2017）21－0026－02

〔編輯：張思楠〕