強電磁干擾抑制技術在鐵路信號中的應用

狄龍 張雨 宋亞奪

摘? 要：當前鐵路信號系統在運行過程中，在外界環境和系統運行過程中，產生的電磁輻射易對鐵路信號系統造成干擾，對鐵路運輸造成一定的影響。文章通過強電磁對鐵路信號系統造成的影響進行分析，一般分為自然環境的雷電電磁影響，電氣系統產生的電磁輻射影響等，并從接地技術、屏蔽技術和濾波技術等，對強電磁干擾抑制技術在鐵路信號中的應用進行研究。

關鍵詞：強電磁干擾? 抑制技術? 鐵路信號

中圖分類號：U284.26 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0034-02

1? 強電磁干擾分析

1.1 雷電電磁

鐵路在實際應用過程中，易受到電磁的影響，主要原因是鐵路信號以弱點傳輸系統為主，對信號輻射原因較為敏感，對列車的運行狀態造成安全隱患。針對電磁干擾來說，一般影響電子元器件、信號傳輸通道、系統性能等，使列車的整體性能降低，鐵路在搭建過程中，由于涉及路程較遠、覆蓋區域較大等原因，易受到外界環境的影響，其中雷雨天氣是對鐵路信號影響最大的原因之一，雷電在產生的過程中，是由于大氣層中的雷雨云存在極性變化，當極性相反的云層互相接觸時，將產生放電現象。當云層接觸放電時，將產生雷擊現象，對鐵路信號具有較大影響，其中以感應雷和直擊雷等為主。

感應雷是指在云層放電時，將產生一定范圍的電磁場，使鐵路信號系統中的電子元器件、導體等造成電磁影響，使精密元器件產生電磁脈沖，降低信號系統內部的聯動性傳輸，當系統內部的自檢防護模塊預應力小于感應雷所帶來的脈沖力時，嚴重情況下將導致鐵路信號系統發生癱瘓，造成一定的損失。直擊雷是對鐵路信號系統影響最大的一種雷擊現象，其指云層在放電時，直接作用于鐵路信號系統中，在龐大的電荷量沖擊下，將對設備等造成傷害，并對信號系統造成衰減式傳輸，嚴重影響信號系統的正常運行。當前為防止直擊雷對信號系統造成直接影響，工作人員在信號系統的主操控室安裝避雷設施，但隨著技術的不斷發展，信號系統一般也逐漸采用精密儀器等，避雷設備等無法完全避免雷擊帶來的影響，因此為提升避雷效果，通過法拉第籠的原理對設備整體采取防護措施，以提升鐵路信號系統在雷雨天氣中的運行效率。

1.2 電氣系統

電氣化鐵路在運行過程中，一般由電路網格和牽引變電所構成，為保證鐵路運輸的完整性，一般在一條線路上設置多個變電站節點，將電力網絡傳輸過來的電壓進行轉換，為電氣化鐵路提供電力傳輸。當前鐵路系統運行過程中，一般由系統內部的牽引網絡實現供電，以接觸導線、鋼軌的連接方式所執行，且牽引變電所的變電設備一般為單相傳輸，將電網傳輸的三相電進行降相轉換，為電氣化鐵路系統提供高質量供電。

鐵路信號系統易受到牽引電的影響，在信號輻射影響中，一般以傳導發射、輻射發射為主，其中傳導發射是指以系統內部的線路為主，信號通過線路的傳輸對設備等造成影響，輻射發射是指在空間維度下，以電波、磁波等方式對設備造成影響。鐵路軌道為保證信號傳輸的穩定性和時效性，一般在鋼軌絕緣處安裝相應的扼流變壓設備，當電路電流信號經過變壓設備的平行線圈時，以設備內的線圈匝數為基準，使線圈產生的磁通量為平等值，以保證電流傳輸的精準性。但電流在實際傳輸過程中，線圈中平行線路產生的牽引電流存在偏差，此時設備中產生的磁通量不平衡，將造成電路設備內的電壓干擾現象。當產生的電流較大時，將對系統內的設備造成回流式影響，嚴重情況下將導致電纜、扼流變壓設備、熔斷器等損壞，進而影響電氣化鐵路的正常運行。在電路信號傳輸過程中，線路一般將產生磁場化電動勢，進而對線路傳輸的頻率造成阻礙，部分情況下將造成電纜線路的擊穿現象，嚴重影響運輸設備的行駛。

2? 強電磁干擾抑制技術在鐵路信號中的應用

2.1 接地技術

接地技術主要是將設備系統的保護輸出線路與地面連接，利用地面的傳導能力將多余電荷載量傳出，以保證設備系統的穩定性運行。在進行線路單端接地時，為提升線路的傳導能力，應對電纜進行基準制定，當單芯線纜單端接地時，其外端的金屬護套感應電壓值輸出范圍應在40～100V之間。如系統設備運行過程中產生的感應電壓大于此基準時，應對節點絕緣、交叉連線等對線路進行處理，以此來減少線纜傳輸電力過程中產生的感應電壓，同時應對線纜護層進行絕緣設置，以不接地的傳輸節點處設置保護器。電務、通信線纜等設施安裝過程中，為避免受到外界環境的影響，一般采取雙端接地的方式，將線纜的屏蔽層、金屬護套等進行雙端接地，此種方式將會使鐵路軌道沿線的線路將以回路方式對電流進行傳輸，其產生的電流將對設備系統進行干擾，為降低信號帶來的干擾，可在線纜屏蔽層的雙端接地時，將電纜與回路電纜進行聯動，將其接地方式聚集在主控制室的一個點上，并可利用雙層式屏蔽方法，以內外兩層的屏蔽方式，將外層設置雙端接地，內層設置單端接地，以保證鐵路信號傳輸的正常性。

2.2 屏蔽技術

屏蔽技術主要是對輻射路徑或受輻射源進行抑制，以保證系統的正常運行，在對電磁干擾進行屏蔽時，應將干擾區域進行劃分，并針對干擾類型采用適當的設備和技術，以將干擾路徑進行阻隔。當前屏蔽技術在實際使用過程中，可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽兩種，其中靜電屏蔽技術，主要是針對設備系統運行過程中產生的電感應磁場、恒定型磁場等進行抑制，防止設備靜態下的磁場效應對內部信號傳輸造成影響;電磁屏蔽主要針對線路信號產生的交變磁場、交變電場等進行抑制。為對系統設備進行電場屏蔽，需將金屬材料作為導體，使其對信號進行精度傳輸，金屬導體的一端應接觸在地面上，以保證電流、信號等可及時由地面進行導出。將金屬材料作為電導體，以其高導電、低導磁的優勢，可將其應用到低頻電場、高頻磁場中，以提升導體設備的多形式利用。

2.3 濾波技術

濾波技術是將設備系統運行中的雜糅性頻率進行過濾，將系統運行所需要的頻率波段進行留存，以保證鐵路信號系統運行的精準性。濾波設備在實際應用過程中，可通過濾波設備系統的基準設定，將其與鐵路信號系統的運行頻率進行設定，同時可通過端口網絡的多形式化選擇，使設備的檢測方式具有智能化。但濾波設備在運行過程中，將存在插入損耗的特性，其作為一個重要參數，插入損耗是針對不同波段的頻率所展現出的程度，以其濾波程度可分為高通、帶通、低通、電阻等類別。當濾波設備在鐵路信號系統中應用時，可安裝到設備系統的節點處，利用信號的節點傳輸方式，對濾波設備進行參數設定，以對系統內部的傳輸信號進行過濾，進而為鐵路信號系統提供安全保障。

3? 結語

綜上所述，文章對鐵路信號系統運行中受到的強電磁干擾現象進行分析，針對雷電現象和電氣系統產生的電磁輻射現象，依據科學技術和設備，以接地技術、屏蔽技術和濾波技術等，為鐵路信號系統構建安全體系，以提升系統的運行效率。

參考文獻

[1] 劉凡.高速鐵路信號系統的抗電磁干擾技術分析[J].中國新通信，2019，21（7）：71.

[2] 汪振海.電氣化供電系統電磁干擾對鐵路信號產生的影響及對策[J].自動化與儀器儀表，2018（9）：55-58.

[3] 郭琳琳.強電磁干擾抑制技術在鐵路信號中的應用[J].民營科技，2018（7）：140.