試析電磁干擾對鐵路信號的影響

朱世雄

摘? 要：鐵路穩定、安全建立在整個鐵路系統正常運行基礎上，由于鐵路系統涉及電力設備較多、電磁環境也比較復雜，導致鐵路信號受電磁干擾機率升高。為確保鐵路安全運行，就需要通過降低電磁干擾影響、保證鐵路信號穩定實現。

關鍵詞：電磁干擾;鐵路信號;影響;分析

中圖分類號：U284.93? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）24-0055-02

Abstract： The stability and safety of the railway is based on the normal operation of the whole railway system. Because the railway system involves more power equipment and the electromagnetic environment is more complex， the probability of electromagnetic interference of railway signal increases. In order to ensure the safe operation of the railway， it is necessary to reduce the influence of electromagnetic interference and ensure the stability of the railway signal.

Keywords： electromagnetic interference; railway signal; influence; analysis

隨著社會經濟和科學技術不斷發展，人們生活水平也得到顯著提升，為更好滿足人們出行需要和增進區域間經濟交流，我國也加快了鐵路運輸系統建設，尤其是高速鐵路的建設，使得鐵路運行速度得到極大提升。在鐵路信號系統方面也加入了許多先進技術和精密電子設備，所引發的電磁干擾問題也對鐵路運行安全和穩定構成嚴重威脅，也制約著鐵路事業進一步發展，需要對該項問題引起重視[1]。在本文中，結合電磁干擾鐵路信號的危害性，對導致鐵路信號出現異常的牽引傳導性、雷電電磁、貫通地線等干擾因素進行詳細分析，并在此基礎上提出有效應對策略，以降低電磁干擾影響，保證鐵路運行安全和穩定。

1 電磁干擾鐵路信號的危害性

在鐵路系統運行過程中，一旦出現電磁干擾情況，就會導致鐵路信號紊亂，不僅會威脅到鐵路系統正常運行，還會引發安全事故。電磁干擾鐵路信號的危害性主要體現在以下幾方面：（1）列車無法停止，出現電磁干擾情況對鐵路正常信號發送造成影響，出現提前發送或推遲發送情況，當鐵路系統無法準確對發送信號進行準確識別時，就容易出現旅客滯留、鐵路交通混亂等情況;（2）列車走岔路，電磁干擾不但會導致鐵路信號無法準確發送，還會導致鐵路信號出現紊亂情況，列車就無法根據制定行程行駛，甚至會因為錯誤指令偏離軌道，也會對乘客生命財產安全構成嚴重威脅，致使鐵路交通大面積癱瘓[2]。

2 電磁干擾對鐵路信號影響分析

2.1 牽引供電系統

牽引供電系統對鐵路信號造成影響，主要體現在以下幾方面：（1）牽引傳導性干擾，導致這一電磁干擾出現的原因在于牽引電流不夠平衡，由于軌道電路與列車牽引回流載體相同，而鐵路信號系統在連接鐵軌時，需要扼流變壓器發揮媒介作用，鐵軌連接時兩線圈匝數相一致，牽引電流磁通量方向相反，當磁通量大小保持一致時，就不會對信號設備造成不良影響。但是在鋼軌阻抗大小、對地泄漏等因素影響下，則會出現牽引電流不平衡現象，導致電子設備損壞、信號失真等情況出現。（2）牽引電磁干擾，鐵路沿線高負荷線路中出現電磁干擾情況較多，進而引發信號電纜出現感應電壓，導致信號傳輸質量降低、信號線絕緣擊穿等問題出現，也會對列車運行安全構成威脅[3]。（3）接地電位上升，大地與貫通地線之間出現漏電流情況，在大地接收漏入電流過程中，也會使周邊大地電位、電纜接地電位急劇升高，一旦出現短路現象，就會引發電氣、信號設備故障。

2.2 雷電干擾

由于雷電因素所引發的電磁干擾，對鐵路信號系統也會產生較強的破壞力，主要包含以下類型：（1）直擊雷，一旦保護物被直擊雷擊中，就會對其造成嚴重損壞，如：鐵路信息系統中電子設備，在直擊雷影響下會導致設備直接破壞，雖然現階段系統設備基本上會采用避雷針進行防雷，但是運用這一方式只能夠削弱直擊雷所造成的損害，不能實現完全消除;（2）感應雷，一般情況感應雷不會對被保護物造成直接影響，然而當雷電進行放電時，導體線路在受到強電磁場影響以后，所形成的電磁脈沖信號會對信號設備造成損壞[3-4]。尤其是近幾年我國加大了鐵路系統建設和完善力度，鐵路系統所涵蓋的范圍也越來越廣泛，許多設備也需要長期在外界環境中運行，一旦鐵路軌道中出現過電流情況，連接設備就會形成感應電流，導致設備損壞。

2.3 貫通地線

貫通地線對鐵路信號造成不良影響，主要通過以下方式實現：（1）當貫通地線與信號電纜中存在電流呈現對稱、方向相反狀態時，兩者產生的感應電動勢大小也相同，那么信號電纜感應電動勢為0;（2）當貫通地線與信號電纜中存在電流呈現不對稱狀態時，信號電纜感應電動勢也會呈現上升趨勢，而針對接近貫通地線的電纜感應電動勢值達到最大[4]。

3 電磁干擾解決措施探析

3.1 電磁干擾抑制技術利用

3.1.1 預防電磁干擾原理

隨著現代科學技術不斷進步和發展，列車電磁干擾抑制技術已經十分成熟，較常運用的抑制技術主要有接地、屏蔽和濾波3種類型，并且每一種技術應用均能夠取得較好效果。結合當前應用實際，屏蔽技術應用比較廣泛，而對預防電磁干擾原理進行分析，主要包含以下內容：（1）導流型，由于電磁干擾所產生的電流具有不規律特征，對其干擾性進行有效預防，就可以通過導流的方式，確保導體穩定和安全，這種方法與避雷針設計思路基本相同;（2）隔離型，即借助某一介質，阻擋電磁干擾進入導體，維護導體穩定、安全。

3.1.2 屏蔽技術運用

屏蔽技術在鐵路信號防電磁干擾中進行應用，主要是通過切斷輻射途徑的方式實現，實際操作時主要是借助金屬、磁性材料等將容易遭受電磁干擾的區域圍繞起來，達到內外相互隔離效果。這里所運用的屏蔽技術又分為：（1）靜電屏蔽，對這項技術進行應用主要發揮避免靜電場、恒定磁場影響作用;（2）電磁屏蔽，通過這項技術，可以避免交變電場、交變電磁場影響。需要注意的是，實現電場屏蔽需要建立在金屬體和接地基礎上，針對低頻磁場可以通過高頻導率鐵磁性材料運用達到屏蔽效果;高頻磁場則可以通過高電導率金屬材料運用滿足屏蔽要求;低頻電場則采用低磁導率金屬材料實現屏蔽[5]。

3.1.3 濾波技術運用

將濾波技術應用到防電磁干擾中，主要是借助濾波器對存在的電磁干擾進行全面過濾，其中濾波器又分為以下類型：（1）按照功能劃分，包含高通和低通濾波器兩種類型，其中低通濾波器應用比較多;（2）根據銅帶大小劃分，包含寬帶和窄帶濾波器兩種類型，窄帶濾波器較常應用[5-6]。

3.2 具體應用

3.2.1 牽引供電系統方面

以25Hz 軌道電路為例，通過在軌道電路中增設扼流變壓器，在促進鐵芯飽和的同時，增強電流強度。也可以采取增加抗干擾線圈方式，使之與扼流變壓器次級保持相同水平，以達到抗電磁干擾要求。與此同時，對LC 震蕩電路優化設計，在避免出現并聯諧振情況的同時，提升信號抗干擾能力。除此之外，在軌道電路中對空心線圈進行運用，會形成較小的牽引電流阻抗，可以將其視為斷路實現電流平衡，需要注意的是奇次諧波、偶次諧波等同樣存在于牽引電流中，因此在對載頻進行選擇時，為降低牽引電流影響，應盡量選擇較高偶次諧波。

3.2.2 雷電方面

為避免雷電對鐵路信號造成干擾，就需要提前做好防雷措施，以往多通過在信號機房中設置避雷針方式進行防雷干擾，但是效果有待提高。而通過將避雷網視為接閃器，并在信號樓對避雷帶進行敷設，可以降低雷電影響，實際開展工作時，也要嚴格遵循相關規定，確保避雷帶敷設符合標準要求。為進一步提高防雷電干擾效果，可以通過做好以下工作實現：（1）在外墻位置均勻敷設引下線，使其于電器線路距離保持在5～10m之間，并且滿足綜合接地裝置連接要求;（2）對法拉第籠進行應用，使之作為信號機房電磁屏蔽形式存在，在保持接地狀態的同時，對室外信號設備進行安裝，可以達到屏蔽衰耗空間電磁場效果;（3）在信號設備端口處安裝浪涌保護器，可以發揮削弱雷電電壓、維持信號設備穩定作用[6]。

3.2.3 貫通地線方面

為減少線路中感應電動勢，需要確保地線外套材質，通常情況下會選擇質量較高的環保型材料，在減小接地電阻的基礎上，使漏泄能力得到進一步提高。同時，在對信號電纜、貫通地線敷設過程中，也要注意兩者之間距離。此外，通過室內監測系統的構建，可以對電纜絕緣指標進行檢查和監控，避免信號電纜絕緣層出現損壞情況，并維護信號系統安全和穩定[6]。

4 結束語

隨著鐵路事業不斷發展，電磁干擾問題也引發社會各界密切關注，受到電磁干擾影響也會對鐵路系統正常運行造成不良影響。也要求高度重視這一問題，并通過電磁干擾對鐵路信號影響系統分析，從雷電電磁、牽引供電系統等方面出發，利用有效電磁干擾方法，確保鐵路系統安全和穩定。

參考文獻：

[1]楊惠博.電磁干擾與鐵路信號安全的相關性研究[J].消費導刊，2018（44）：127.

[2]李曉亮.鐵路信號系統受牽引供電系統的電磁干擾分析[J].數字通信世界，2019（4）：156.

[3]李生鋒.關于電磁干擾對鐵路信號的影響[J].建筑工程技術與設計，2018（34）：2414.

[4]任韜.牽引供電系統對鐵路信號系統的電磁干擾分析[J].通信電源技術，2018，35（9）：265-266.

[5]韓曉宇.試析電氣化鐵路電力電纜故障電流對信號電纜的電磁影響[J].智能城市，2018，4（23）：142-143.

[6]胡洋.高速鐵路信號系統的抗電磁干擾技術研究[J].通訊世界，2019，26（3）：106-107.