電磁干擾對鐵路信號的影響及防范對策分析

趙云波

（中鐵九局集團電務工程有限公司 吉林省吉林市 132000）

伴隨著中國在科技、經濟等領域的迅速發展，以鐵路工程為代表的基礎設施建設正處在快速發展的階段，同時，在電子元件精密化以及數據傳輸技術快速發展的當下，讓鐵路工程中的數據信號系統也正朝著更加智能、更加精密的方向發展。但是值得注意的是，在鐵路系統日常運行的過程中，電磁干擾現象會經常出現，嚴重影響了鐵路信號數據在傳輸過程中的穩定性，并帶來不可預知的嚴重后果，因此，作為相關領域工作人員，了解鐵路信號之于鐵路工程的重要意義、認識電磁干擾對鐵路信號所帶來的潛在危害、認識常見的對鐵路信號造成電磁干擾的種類，并且制定科學有效的鐵路信號電磁干擾防范措施，是從事相關領域的工作人員所必須要關注的重要課題。

1 保障鐵路信號穩定的重要價值

整體來講，在鐵路工程當中，保障鐵路信號以及相關設備的穩定，是保證鐵路系統安全正常運行的重要前提。伴隨著我國基礎設施建設科學技術水平的不斷進步，在鐵路系統當中，使用了大量的高精密儀表設備，但是仍然會出現各種類型的安全事故。實際上，鐵路安全事故的形成絕大部分是因為外界因素所導致的，例如雷電等惡劣氣候環境。另外，在鐵路系統當中，機械室當中的儀器設備之間也可能形成電磁干擾，而鐵路信號一旦在傳輸過程中存在有較為明顯的電磁干擾，將會對鐵路系統的正常運轉帶來巨大負面影響，甚至會對車上乘客的生命財產安全帶來嚴重的威脅。

2 電磁干擾對鐵路信號帶來的威脅

鐵路工程作為中國交通系統當中的關鍵構成部門，其在日常運行的過程中一旦受到較為強烈的電磁干擾，鐵路系統當中的數據信息傳輸系統便會受到電磁波的影響，讓鐵路系統對相關指令的反應速度降低，在嚴重狀態下，還會對列車運行的安全性帶來影響，造成安全隱患，威脅列車上人民群眾的生命財產安全。根據筆者經驗，把電磁干擾對鐵路信號所帶來的影響歸納為以下幾個方面：

（1）是列車在行駛過程中的，電磁干擾會對列車軌跡造成影響，當前，我國列車在行駛階段基本上都是依靠列車內的精密儀表設備進行控制，一旦存在有較為強烈的電磁干擾時，列車系統當中的精密元器件的功能將會紊亂或失效，導致列車不能夠按照原有指令進行正常行駛，甚至可能導致列車在行駛過程中接收到錯誤的運行制定而偏離正常路線，對列車上乘客的生命財產安全造成嚴重威脅；

（2）在強電磁干擾的情況下，鐵路系統的部分功能將會出現失靈，導致列車上的控制人員無法針對列車的錯誤進行糾正，另外在電磁干擾的情況下，信號在傳輸過程中將會出現延遲、丟包等情況，這對于列車駕駛員了解列車運行的真實情況，會帶來巨大的干擾。總的來說，電磁干擾對鐵路信號所帶來的危害是巨大的，因此必須要針對其進行科學防范，才能讓其所帶來的危害降至最低。

3 常見的鐵路信號電磁干擾種類分析

實際上，形成對鐵路信號造成影響的電磁干擾原因是多元化的，相關工作人員必須要對一些常見的電磁干擾產生原因進行了解，才能夠在源頭和傳輸過程中，對其進行切斷。

3.1 牽引供電對鐵路信號造成的電磁干擾

在我國的鐵路系統當中，牽引供電系統的干擾主要涵蓋牽引傳輸與牽引電流所形成的電磁干擾。其中牽引傳輸所引起的電磁干擾主要是因為電流在傳輸過程中出現不穩定所導致的，這同時也是鐵路信號受到影響的作為核心原因之一，在此之中，鐵路系統之中的信號連接儀表設備與牽引電流規定的抗阻力較強，將會導致變壓器內部的線圈發生不對稱的情況，引起鐵路工程中軌道電流的不穩定，除此以外，電磁干擾還可能引發鐵路軌道周邊線路產生高負荷路線，所形成的電磁波將會對鐵路數據信號的傳輸帶來巨大的影響，所以針對鐵路接地方式的選取必須要科學化、合理化。

3.2 雷電現象對鐵路信號造成的電磁干擾

作為一種常見的自然現象，雷電同樣會對鐵路信號造成電磁干擾，而且同其他原因相比，雷電現象對鐵路信號所造成的電磁干擾會更加具有破壞性，雷電現象對鐵路信號造成的電磁干擾主要包含以下幾大種類：

（1）直擊雷，即鐵路工程被直擊雷直接擊中，不僅其帶來的瞬間巨大電流會對列車上的精密儀表設備造成巨大破壞，同時還可能導致周邊地理環境的變化；

（2）感應電流，通常情況下，雷電所帶來的感應電流不太可能引發周邊地理環境的變化，但是在雷電開展放電的過程中，線路導圖會在受到強磁場干擾后，產生電磁脈沖信號，鐵路工程中相關設備造成直接巨大破壞，實際上，在我國鐵路工程當中，有大量設備時必須要長時間在外部環境中使用的，一旦在鐵路軌道上形成大電流，對應連接設備就會形成大電流，對這些設備造成嚴重損壞。

3.3 貫通地線對鐵路信號造成的電磁干擾

如果貫通地線的電流注入點與鐵路工程中的信號電纜相互對稱，那么在電纜的輸入點兩邊的電纜就會形成數值為0 的感應電動勢，但是兩者方向相反，如果兩者之間方向不對稱，電纜輸入點兩邊的電流會形成數值不為0 的感應電動勢，特別是針對信號電纜一端的地線來講，其感應電動勢會達到最大值，對鐵路信號設備造成巨大的負面影響。一般情況下，貫通地線在正常使用的過程中，國家相關標準明確要求其形成的感應電動勢不能夠超過60V，雖然在信號電纜外部所形成的電流較小，此刻在電纜內部形成的感應電動勢較大，如果是接觸網異常造成的問題，則一般情況下，其感應電動勢會在30V 以下。

整體來講，以上便是最為常見的鐵路信號電磁干擾種類，因為產生原因的不同，這些電磁干擾在危害程度、持續時間、控制難度上都存在有一定程度的差異，所以在今后防范的過程中，必須要對這些電磁干擾種類進行有效了解，并且有針對性的進行防范。

4 針對鐵路信號電磁干擾的有效防范措施

從上文的分析中不難發現，在電磁干擾對鐵路信號的影響往往是十分致命的，輕則可能導致列車延誤，重則可能對車上乘客的生命財產安全造成嚴重威脅，因此，研究鐵路信號電磁干擾的有效防范措施，對于保障列車正常運行，保護車上乘客的生命財產安全，降低安全事故發生的概率，都會帶來十分積極的意義。

針對于鐵路工程信號系統來說，為了最大限度保障其在使用過程中的完整性，通常需要對鐵路信號系統在正常運行過程中所產生的各種問題進行逐一分析，其中作為主要的抑制類型涵蓋接地措施、濾波措施以及屏蔽措施等。

4.1 針對雷電現象對鐵路信號電磁干擾的有效防范

為了有效預防雷電等自然因素對鐵路信號系統帶來的電磁干擾，需要在信號設備機械室上構建相關的雷防設備。一般情況下，采用假設避雷針的方式，若未按照實際狀況，基于真實位置和科學方法進行避雷針假設，不僅無法有效預防雷擊對鐵路信號系統的破壞，反而會大幅度增加鐵路信號設備遭受雷擊的概率，因此，需要選擇使用避雷網作為接閃器來對雷擊進行有效防范，在列車機械室頂部進行避雷帶搭建，同時在進行有關防雷設備鋪設的過程中，需要嚴格按照相關的施工技術標準進行作業，例如：避雷網的規格應選擇3m*3m，另外，還需要在鐵路工程外墻位置埋設5 根或以上的引下線，并保證引下線和其他設備之間至少有5m 以上的間隔距離，同時全部與結合接地設備連接。針對鐵路信號系統中的鐵磁物質盒需要檢查并確認其有效接地，只有這樣，才能夠有效屏蔽掉雷電所產生的電磁場，在室外信號設備中成功進行接地體設備的安裝作業。

4.2 合理使用屏蔽技術

當前，屏蔽技術同樣是鐵路信號防范電磁干擾的一項重要技術，該技術的原理是依靠對輻射的傳播途徑的形式來實現的，在實踐當中，主要是憑借金屬與磁性材料等物質，把鐵路信號系統當中容易受到電磁干擾影響的區域進行包圍，實現內外有效隔離的效果。目前在國內，常用的屏蔽技術可以劃分為以下幾種類型：第一，靜電屏蔽，該技術的主要功能是預防靜電場、恒定磁場對鐵路信號系統所帶來的電磁干擾；第二，靜電屏蔽，依靠該技術，能夠有效預防交變電場、交變電磁場對鐵路信號系統所帶來的電磁干擾，但值得注意的是，完成電場屏蔽需要構建在金屬體與接地基礎上，針對低頻磁場需要憑借高頻導率鐵磁性材料的使用來實現對電磁干擾的屏蔽目的，高頻磁場則可以使用高電導率金屬材料使用符合屏蔽要求；低頻電場則使用低磁導率金屬材料達到屏蔽的作用。

4.3 貫通地線對鐵路信號電磁干擾的有效防范方法

為了能夠有效降低鐵路線路中的電影電動勢數值，鐵路部門需要重點開展對鐵路信號系統中地線材質的檢查工作。一般情況下，應選用質量較好，環保性能優越的地線外套材料。在最大限度降低接地電阻的大背景下，讓導線自身的泄電能力。貫通地線以及信號線纜進行鋪設作業的過程中，需要重點就兩者之間的距離進行關注，即兩者之間的距離既不能太近，也不能太遠。另外，依靠室內監測系統的建設，來實現對鐵路信號系統當中各部分電纜的絕緣能力的檢查和有效控制，有效預防信號電纜絕緣層發生破壞等狀況，并最大限度保障鐵路信號系統自身的安全性和穩定性。

4.4 正確使用濾波技術

在鐵路信號系統對電磁干擾進行防范的過程中，濾波技術也是其中一項十分關鍵的技術，該技術同時還是一項較為先進的技術。在實踐過程中，工作人員使用濾波器來對鐵路信號系統當中所出現的電磁干擾現象進行全方位的過濾。在目前國內鐵路信號系統對濾波技術進行使用的過程中，主要使用高通濾波器和低通濾波器兩種類型。在此之中，低通濾波器在預防鐵路信號系統電磁干擾當中最為常用，低通濾波器還能夠基于銅帶的種類開展劃分，分成寬帶與窄帶兩種類型，目前國內針對窄帶濾波器的使用比較普遍。在實踐過程中，濾波器主要可以保障鐵路信息系統當中所使用的高精度儀表設備在使用過程中所形成的噪音不會被泄漏，依靠篩選性攔截或者對有害的電磁波進行分流，可以顯著降低進入到鐵路信號系統中的精密元器件中的有害噪音信息。首先，濾波器的作用是對鐵路信號系統電子儀表設備內部進行隔離，因為鐵路信號設備中精密儀表設備的電子元器件體積極小，非常容易導致彼此電路之間出現相互干擾的情況，因此有必要對不同種類的電路開展隔離，依靠互聯線對這些信號進行濾波處理，由此實現隔離效果。其次，濾波器還能夠對鐵路信號系統當中的電纜進行濾波處理，在鐵路信號系統當中，電纜是接受干擾與輻射干擾最為有效的設施，工作人員依靠在屏蔽電纜兩端進行濾波器的使用，使得電磁波的輻射強度得到明顯的削弱，濾波器一般是做成連接器的樣式，在工作人員對其進行安裝時能夠對彼此的位置進行相互置換，濾波能力表現整體較為優異，可以把形成的高頻電磁波進行迅速有效的過濾，保障鐵路信號系統在正常使用的過程中受到干擾的概率會大幅度降低，同時擁有良好的接地能力，可以保障射頻抗組。

5 結束語

整體來講，作為中國交通系統的重要構成板塊之一，鐵路系統的穩定運行對于保障我國經濟的快速平穩增長將會帶來十分重要的作用。而為了保障鐵路的正常使用，針對鐵路信號系統的電磁干擾防范自然成為了相關部門工作人員所必須要關注的重要問題，所以，有關部門工作人員必須要認識到鐵路信號系統的重要意義以及電磁干擾對鐵路信號的正常傳輸所帶來的負面影響，有針對性的采取相關有效措施，對電磁干擾進行及早防范，保障鐵路系統的安全運行以及車上乘客的生命財產安全。通過對合理措施的運用，減少鐵路信號受到的干擾，從而確保鐵路交通運行的安全與穩定。