電磁干擾對鐵路信號的影響分析

徐輝XU Hui

（中鐵一局集團電務工程有限公司，西安710025）

0 引言

我國近年來鐵路運輸系統建設速度持續上升，為了保證鐵路信號的穩定性，開始積極引進各類以電子技術和信息技術為基礎的鐵路信號設備，雖然改變了鐵路信號運輸過程中存在的原有問題，提升了信號傳輸質量，然而卻會產生一定的電磁干擾，容易影響信號傳輸穩定性。鐵路系統需要通過網絡信號完成相應的指令，然而由于在實際運行過程中出現各種電磁干擾，會給鐵路列車的正常運行造成影響，因此應當采取適當的處理措施和防護措施，才能夠減輕電磁干擾造成的影響，屏蔽外界電磁所造成的干擾問題，確保鐵路運行的安全性。

1 鐵路信號在鐵路運行中的重要性

在鐵路領域會將鐵路信號系統或者鐵路信號設備稱之為鐵路信號，可以提升鐵路系統行車作業安全和調車作業安全，可以發射出有關于行車和調車的命令或者信號，對于提升鐵路系統運行有序性有著重要的意義和作用，如圖1 所示即為不同鐵路信號所表示的含義。隨著信息技術和智能化技術的快速發展，在鐵路運輸系統中開始引進各種新型技術，例如微電子技術、自動化技術等，可以提升鐵路信號設備的工作水平，加強信號傳輸質量，促進鐵路運輸安全性的提升。但是，個別應用了微電子器件的鐵路信號設備或者應用了集成電路的設備抵抗干擾的能力較弱，當電磁脈沖輻射情況逐漸嚴重之后，會使得設備運行出現問題。電磁干擾會被鐵路信號的正常傳輸和運行造成不良影響，進而給鐵路運行的安全性造成不良影響，威脅到人們的生命安全和財產安全，因此對于電磁干擾進行處理是極其必要的。

圖1 不同鐵路信號所代表的含義

2 電磁干擾對鐵路信號產生的影響

2.1 雷電信號干擾對鐵路信號產生的影響

雷電信號具有較高的能量，一旦對設備、物品造成影響，則會產生較強的破壞性，因此雷電信號在鐵路信號運輸中也會造成較為嚴重的干擾問題。一般來說，有三種形式的閃電，第一種是直接閃電，第二種是感應閃電，第三種是球形閃電。第一種和第二種雷擊形式較為常見，會出現雷電電磁干擾，第三種球形雷出現的時間較短，并不會造成過于嚴重的損傷，因此在探討雷電信號干擾對鐵路信號產生的影響主要針對前兩種雷擊形式進行分析[1]。首先，直擊雷會直接作用在被保護物之上，造成較為嚴重的破壞，如果直擊雷作用在鐵路信號設備中則會給設備的正常運行帶來嚴重的影響，設備甚至會直接破壞。當雷暴和鐵路信號設備進行接觸之后，會在瞬間產生超強電壓，瞬時電流甚至可以超過200kA。避雷針是保護鐵路信號設備的主要方式，但是只能夠將直擊雷的影響減輕，削弱其所帶來的損害，無法真正的消除雷電信號所導致的電磁干擾的問題。其次，感應雷并不會直接給鐵路信號設備造成影響，會在雷擊的過程后只能出現極強的感應類電磁場，這一電磁場會給鐵路信號系統造成嚴重的影響和作用，并且會在鐵路信號系統中出現強度極高的脈沖信號，影響到鐵路信號設備之間的精密元器件，導致設備的正常運行出現問題。近年來隨著鐵路運輸系統建設水平持續提升，作為有關鐵路部門的人員應當對鐵路信號系統進行不斷的完善，以此來提高鐵路信號傳輸質量。

2.2 牽引供電對鐵路信號產生的影響

牽引供電會對鐵路信號產生較大的影響，具體干擾情況可以分為牽引傳導性干擾、牽引電磁干擾以及接地電位上升三種。

第一，牽引傳導性干擾是因為牽引電流處于不平衡狀態所導致的，會給鐵路軌道的電氣回路正常運行造成影響。在鐵路系統的內部，對軌道電路實施有效檢測能夠合理掌握不同列車的具體占用情況，使得軌道電路、列車牽引回流兩者之間出現了一樣的載體。信號設備在和同一鐵軌相連接的時候需要通過扼流變壓器作為媒介，這一媒介會和兩個不同的鐵軌相連接，之后會出現相同的兩線圈匝數，在此基礎上會出現方向不同、大小相同的磁通量，導致磁通總量為0，此時鐵路信號設備不會被牽引電流所影響。如果在實際的運行過程中，扼流變壓器線圈處于不平衡、不對稱的狀態，或者存在對地泄漏以及鋼軌阻抗異常等因素，則會出現不平衡電壓的問題，進而對鐵路信號造成影響，導致信號出現丟失和失真的現象，嚴重時甚至會給電子設備造成損傷。通過對長期鐵路信號管理工作經驗進行分析，可發現5%屬于牽引電流不平衡系數的最大值。

第二，接地電位上升是指當大地和貫通地線兩者存在漏電的現象之后，會使得大地可以接收地線所漏入的部分電流，進而導致該區域的周圍出現電位上升的情況，在此位置的電纜接地電位也會出現相應的提升現象。當因漏電而出現短路問題之后，則會導致電氣設備的邏輯輸出變得逐漸混亂，嚴重時會導致信號設備出現燒毀的問題，給鐵路信號系統的穩定運行造成影響。牽引電磁干擾是高負荷線路中常見的干擾，這種干擾會使信號電纜產生感應電壓，影響鐵路信號傳輸的質量和效果。個別時候甚至會導致絕緣擊穿的現象出現，給鐵路列車系統的正常運行造成較為嚴重的影響。通過對屏蔽層接地中對帶有屏蔽層的信號電纜實施應用，能夠提高電纜抵抗電磁干擾的水平，然而如果使用的接地方式不同，則會給鐵路信號系統的運行造成不同的影響[2]。

2.3 電磁干擾對貫通地線產生的影響

貫通地線具體是指鐵路運輸系統接地電纜的那一部分，其內部包括纜芯主要是由金屬圓線構成，通過層絞的方式來將其結合在一起，在貫通地線的外部會使用鑄鉛護套，以此來作為保護措施。如果貫通地線電流輸入點和相同信號的電纜處于相對稱狀態的時候，會使得感應電動勢在地線注入點左右信號電纜出現方向不同、大小一樣的現象。當產生干擾電流之后，則會導致系統中正在傳輸的信號受到影響，如果此時兩者處于方向不同、電位相等的狀態則會相互抵消，會使得電纜電動勢變為空值。微小電流的具體變化在發生在信號電纜的外皮之中，并且增加電纜的電動勢。如果故障在接觸網之中出現，則在電路中反應電動勢應當處于30V 之下，出現這一故障之后會產生斷線的問題，電纜外皮會屏蔽電場耦合作用。

3 減少電磁干擾對鐵路信號產生影響的有效措施

3.1 從雷電電磁角度出發進行處理

要想預防直擊雷對鐵路信號的影響，或者預防雷電電磁干擾問題的出現，需要對防雷擊措施進行改進和完善，以此來提高雷電電磁干擾的預防效果。有關人員應當在信號機房設置防雷措施，改變單一的避雷針防雷措施，可以選擇將避雷網作為接閃器，在信號樓的樓頂放置避雷帶，可以起到減少電磁干擾的效果，但是在實際的設計過程中應當嚴格按照相應的規定進行施工，其中避雷網的網格大小標準應當符合要求，否則會影響到最終的使用效果。

3.2 從牽引供電系統角度出發進行處理

如果軌道電路屬于25Hz，可以在軌道電路之中放置扼流變壓器，能夠明顯提升鐵芯飽和電流的強度，進而提高抵抗電磁感染的能力。在對LC 振蕩電路進行設計的過程中，應當對其設計方案進行不斷的調整和優化，避免出現并聯諧振的問題以及信號干擾增強的問題?？梢栽谲壍离娐分蟹胖每招木€圈，空心線圈會使得其形成一個較小的牽引電流阻抗，大約為50Hz，因此也可以將其作為斷路，進而保證電流的平衡狀態。由于在牽引電流之中同時存在多種不同的電磁波，如奇次諧波、50Hz 基波、偶次諧波等，均有可能會同時存在，因此在對載頻進行選擇的時候，應當將偶次諧波作為主要選項，以此可以減少牽引電流對鐵路信號造成的影響。

3.3 從貫通地線電路角度出發進行處理

為了減少感應電動勢對直通接地電路的影響，有必要采用新型的接地線護套對其進行保護。同時，必須確保保護材料的環保性，以確?？梢詼p小接地對地電阻。當在信號電纜敷設以及貫通地線敷設過程中，信號電纜和貫通地線兩者之間需要保持一定的距離，距離應當控制在1m 之上，同時需要利用填砂的模式對其進行防護，在電纜槽之中使用絕緣材質。電纜絕緣層也極其容易被破壞，在預防這一現象的時候，應當采取監測技術，在室內打造完善的監測系統，對電纜絕緣指標進行全面的檢測和評估，保證貫通地線的指標和實際鐵路系統的標準相匹配。在鐵路信號的運輸過程中勢必會受到各種電磁信號的干擾，因此應當加強相應的處理措施，這樣才能夠保證鐵路信號的傳輸質量[3]。

4 結束語

鐵路運輸系統是我國目前主要建設的重要基礎項目，其運行安全性是鐵路管理工作中的重點內容，為了提升運行安全性，必須要對鐵路信號實施管理，這樣才能夠保證信號傳遞的準確性，防止出現鐵路列車運行事故。當產生電磁干擾后鐵路信號設備內部會出現電位差以及電動勢的現象，進而影響了通信信號的正常運行情況，導致列車運行安全事故發生幾率有所提升。在今后的鐵路信號質量控制過程中應當采取多元化的屏蔽技術、濾波技術對電磁干擾情況進行處理，以此來降低電磁干擾導致的影響，確保鐵路信號設備的有序運行。未來鐵路列車對于信號傳輸的精準度要求會持續提高，相關領域人員應當加強鐵路信號傳輸管理力度，不斷研發新型的屏蔽技術和信號設備。