電磁干擾對鐵路信號的影響探究

熊聲海

摘要：近些年我國鐵路行業發展較快，高鐵等鐵路運輸形式已經成為當下人們中長途出行的主要交通工具，因此對于鐵路系統的安全性以及工作可靠性要求極高。鐵路信號作為整個鐵路系統重要組成部分，其可靠性受到多方面因素影響。此次首先就牽引供電系統中存在的電磁干擾影響鐵路信號的方式進行分析。隨后詳細闡述該牽引供電系統對于鐵路信號系統的主要干擾形式，并針對性提出相關應對措施。

關鍵詞：電磁干擾；鐵路信號；應對措施

隨著現代化鐵路技術的發展，鐵路信號技術也得到了較快發展。基于計算機聯鎖系統以及區間無絕緣移頻自動閉塞系統是常用的鐵路牽引供電系統，而實際該兩個系統極易受到各種牽引供電系統的干擾，最終對設備的正常運行等造成影響。故此次就不同角度展開分析，探討干擾信號影響鐵路系統的方式以及形式，并針對性提出相關應對措施，保障鐵路信號設備的可靠、穩定運行。

1.牽引供電系統電磁干擾影響途徑分析

通常所說的電磁干擾其實質為一種常見電磁現象，其可以造成設備以及相關系統等工況性能大大降低，輻射干擾以及傳導干擾是電磁干擾的兩種主要形式。輻射干擾主要是將干擾源基于空間來對電網絡產生干擾，而傳導干擾的形式則主要是基于導電介質從而對電網絡產生干擾。此外，對于輻射干擾而言，輻射途徑主要為基于輻射介質，利用電磁波的形式來進行傳播，參照電磁場的傳播規律等使得相關干擾信號可以在空間內進行發射，從而對電子設備等造成輻射干擾；牽引電流會對整個車組帶來電磁噪聲，相關干擾信號傳播至車組內部相關電子元件以及一些信號設備等并產生影響。而基于傳導干擾時，干擾信號傳導路徑主要基于敏感器件、導電構件以及電容、電阻等元器件，干擾信號基于連接電路從而對敏感器件產生影響，最終降低其工況性能。如下圖所示，圖中1表示為牽引變電所、2 表示為接觸網、3表示為機車、4代表鋼軌、5表示為信號電纜，I表示為接觸網電流，E表示為感應縱電動勢。

由上圖可以看出，電流會在信號電纜上產生一感應縱電動勢，尤其當接觸網線路發生故障時，位于信號電纜的金屬護套上通常會產生較強的感應縱電動勢，繼而擊穿絕緣介質，并時間產生大量熱量，進一步融化介質層，從而造成線纜短路等情況。嚴重甚至可能造成室內燒毀。

2.常見電磁干擾形式分析

2.1電流回流所造成的傳導性干擾

通常對于鐵路信號系統而言，其主要依托扼流變壓器實現與鋼軌之間的鏈接，基于理想情況下通過鋼軌的牽引電流往往會先后經過兩個扼流變壓器的上下部線圈，隨后流入鋼軌中。如若扼流變壓器上下部線圈匝數一致，則相對應的會出現大小相同但方向相反的磁通量，由于牽引電流產生實際總的磁通量為0，對于信號線圈而言往往不會因此產生感動勢，對于一些信號好設備而言也不會受到該牽引電流影響。而實際環境下，牽引電流流經兩個鋼軌時的大小并不一致，因此線圈內總的磁通量也不為0，相對應的在信號線圈內會產生感應電動勢，不平衡的電流最終會對信號設備造成干擾影響。同時，不平衡的牽引電流也是當前導致故障以及電子元件損壞的主要原因，因此當前對于該牽引電流不平衡系數進行明確規定，其值不得低于5%，否則會對整個信號系統產生干擾。除此之外，因為工程相關措施不合理，包括重載、雙機牽引以及列車提速等，會造成扼流變壓器以及線纜等的過載發熱損毀，電路熔斷器熔斷與箱盒引接線斷開，最終對整個鐵路信號系統可靠性產生影響，而這也是常見的電流回流所造成的傳導性干擾。

2.2輻射以及電磁感應干擾

包括閉塞電子設備的干擾、信號輸送通道連鎖計算機系統的干擾等均是鐵路信號系統輻射以及電磁干擾形式。基于基礎網而造成的電磁場通過輻射等形式會在信息輸送的途徑上產生相關感應電動勢，進而產生一系列噪聲，影響正常信號的傳輸。與此同時，牽引電流等驟變，會使相關相位發生變化，脈沖噪聲、信號終端等突變影響，最終影響輸出的信息。

3.抗干擾技術分析

3.1基于信號系統抑制干擾信號

實際在設計列車信號系統過程中，應當對相關器材信號、電磁兼容性效果以及角度等進行綜合分析。首先，選用抗干擾性更強的設備元器件等對于提高整個信號系統的抗干擾性意義重大，例如在扼流變壓器的選擇上選用BES新型的扼流變壓器可以很好的對電流進行緩沖，從而大大削弱潛在不平衡電流帶來的干擾。該新型扼流變壓器的適配器為一種較為高效的濾波器裝置，可以對大部分的干擾因素進行有效過濾，包括對信號系統中電磁的干擾因素削弱。此外，在對角度進行設計分析時，應當將電氣化干擾納入考量范疇，例如扼流線圈的容量、軌道的長度以及信號點位置部署等。最后，針對電磁兼容性方面，務必確保所選用的設備元器件互相之間、電子線路設計以及電子系統等不會彼此產生影響，此外在電磁角度方面又有一定的相容性效果。

3.2基于牽引供電系統削弱干擾信號

基于該方案在削弱干擾信號時，對于牽引供電的設備應當進行充分甄別擇取。首先可以在列車內部搭載濾波設備以及電容補償裝置，并對機車類型等進行充分合理選擇，為了進一步規避諧波信號等的影響，可以將相關電容補償裝置安裝于變電所內，在線路供電形式選擇上則盡量以AT、BT以及同軸電纜來供電，從而提高整個回路的對稱性效果。此外，對于牽引供電設備工程措施選擇上，實際如若選擇直流供電形式，則應當假設一定的架空回流線，并在該架空回流線與接觸網線的互相影響下，回路的對稱性得到進一步提高，相當一部分回流電流得以回流至變電所內。而基于另一方面，對于具有軌道電路的區域，應當嚴格禁止鋼軌和吸上線、接地線以及橫向線路等之間的連接接觸，而應當預先和空心線圈中點以及扼流變壓器的中心端子相連接。

4.結束語

隨著高鐵技術的推廣應用，鐵路運輸的安全性逐漸受到社會大眾關注。而對于鐵路信號電磁干擾等問題則一直以來是電路建設以及維護的重要內容，唯有確保相關信號傳輸系統的可靠與穩定，才能進一步提高鐵路系統的正常運行。此次就當前鐵路信號系統電磁干擾相關問題進行探討，并針對性提出相關應對措施。此外，對于鐵路系統技術人員而言，應當就造成信號干擾因素進行深入分析與研究，從而探討更為有效的應對措施，為我國鐵路運輸事業做出貢獻。

參考文獻

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