牽引供電系統對鐵路信號系統的電磁干擾分析

胡 帥 溫小林

（內蒙古呼和浩特鐵路局包頭電務段烏拉特前旗車間，內蒙古 巴彥淖爾 014400）

鐵路信號系統是鐵路的組成部分之一，具有十分關鍵的作用，并直接關系到列車運行的安全和有效。鐵路機車電力牽引是目前較為理想的一種牽引方式。但是這種牽引供電系統對鐵路信號卻是非常強的一個干擾源，如果缺少抗干擾措施，將極易造成信號設備的燒毀、影響運輸，甚至輸出錯誤信號，導致安全事故等。

一、牽引供電系統電磁干擾進入鐵路信號系統的途徑

電磁干擾指的是一種電磁現象，能夠導致設備、系統的性能降低，電磁干擾包括了兩種形式，即輻射干擾與傳導干擾。輻射干擾將干擾源通過空間對電網絡進行干擾，而傳導干擾則是通過導電介質干擾電網絡的。輻射干擾的輻射傳輸途徑即是通過輻射介質，以電磁波形式進行傳播的，按照電磁場的規律使干擾信號在空間發射，包括了對電子、電器設備產生的電磁輻射；牽引電流對機車電動機產生電磁噪聲，干擾信號傳導到機車信號電子設備，或者不平衡牽引電流沿著軌道進入信號設備；牽引電流對鄰近電纜線路感應出干擾電流或電壓等。在傳導干擾中，傳導傳輸的途徑即是在干擾源、敏感器間的電路中傳遞，包括導電構件、電源、電阻、電容等等，干擾信號通過連接電路到達敏感器，進而發生干擾。

二、電磁干擾的方式

（一）電流回流時產生的傳導性干擾。鐵路信號系統的信號設備通過裝設在雙軌條軌道電路的扼流變壓器與鋼軌進行連接，理想狀態下，牽引電流在變壓器的線圈中的總磁通量為零，此時牽引電流不會對信號設備產生影響。但是在實際運行中，兩軌的牽引電流不等，因此磁通量不為零，所以產生電流不平衡的干擾電壓，這種干擾電壓的存在極易造成軌道電路元件的故障。通常情況下，軌道電路的設計中牽引電流的不平衡系數不應超過5%。此外，另一個造成電流回流的原因為工程設計，由于列車重載、雙機牽引和提速使原設計中的扼流電壓器的電容不夠，從而造成軌道電路的熔斷，變壓器、電纜的燒毀等。

（二）運行中的感應干擾。這種感應干擾是在機車運行時，電力系統對軌道產生的干擾。當電網發生波動、電機發生升弓時電壓波就會產生畸變，當其中的高次諧波感應到電路中，就會造成控制信號相位的變化，導致信號繼電器發生錯誤吸起，這種錯誤的吸起屬于一種危險的狀態，同時高次諧波感應電流還會造成軌道電路顯示列車某個區間軌道繼電器錯誤落下，但軌道繼電器并未落下。這種感應干擾使鐵路信號系統喪失了安全作用，導致該區間列車不能夠進行正常的運行。此外，電磁場由于接觸網與軌道電流較大（400A），而增大，使得線路信號設備應力的增大，從而使故障率增加。

（三）輻射、電磁感應干擾。鐵路信號系統的輻射、電磁感應干擾包括了對閉塞電子設備、信息傳輸通道連鎖計算機部分干擾。由接觸網產生的電磁場經輻射等形式在信息的傳輸通道上產生感應電動勢，增強隨機噪聲，從而使鐵路信號的正常傳輸受到影響。此外，牽引電流發生急劇的變化，就會產生如相位抖動、脈沖噪聲、信號突跳、中斷的瞬時突變干擾，使信息輸出錯誤。

（四）電火花脈沖與諧波干擾。諧波干擾分為電力系統本身產生與機車斬波器分段電流產生的諧波干擾兩種。由于大功率電子開關元件的應用，鐵路機車采用斬波器控制，因此具有較高的效率和可靠性，但是大電流依靠斬波器進行分判，就會產生大量的諧波。電火花與諧波干擾即是大電流電路被切斷或者電流突然增大產生電火花，瞬時電流的大變化就會產生很強的電磁干擾。這種電磁干擾會造成軌道繼電器的錯誤吸起、落下，監測信號異常，控制臺、微機監測系統顯示器的木紋、網紋干擾和圖像的破壞等。

三、抗干擾應對策略

為了達到減少牽引供電系統對信號系統的電磁干擾的目的，應從牽引供電系統本身著手，可通過三個方面的措施來實現。首先，選擇合適的設備。供電系統的供電方式盡量選擇AT、BT等方式，提高牽引供電回路的對稱性，減少接觸網感應電流影響；同時還可在牽引變電所中安裝并聯電容補償裝置，降低諧波的干擾；采用合適的機車類型，在機車上安裝濾波裝置等。其次，采取合理的工程措施。在進行直供方式供電時架設架空回流線，使回流電流經架空線回到變電所，提高供電回路的對稱性。在設有軌道電路的區段，應避免橫向等電位連接線與軌道的連接，增設扼流變壓器。此外，對牽引供電系統進行合理的設計。牽引電流回流線應與行車室、信號機房應保持15m以上的距離。牽引變電所的吸上線應設置兩處，吸上線每增加一臺扼流變壓器，就需要減少軌道電路極限長度的200m。并按照相關規定和要求在電力牽引區段設計PW保護線接向軌道。

結語

通過牽引供電系統對鐵路信號系統的電磁干擾分析發現，對信號系統的電磁干擾主要包括了電流回流傳導性干擾，運行中的感應干擾，輻射、電磁感應干擾，電火花脈沖與諧波干擾。由于電磁干擾造成的后果比較嚴重，因此我們應對其引起高度的重視，并采取有效的應對策略，從而保證鐵路信號系統的安全與可靠，使機車穩定運行。

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