试析电磁干扰对铁路信号的影响

摘  要：铁路稳定、安全建立在整个铁路系统正常运行基础上，由于铁路系统涉及电力设备较多、电磁环境也比较复杂，导致铁路信号受电磁干扰机率升高。为确保铁路安全运行，就需要通过降低电磁干扰影响、保证铁路信号稳定实现。

关键词：电磁干扰;铁路信号;影响;分析

中图分类号：U284.93       文献标志码：A         文章编号：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

随着社会经济和科学技术不断发展，人们生活水平也得到显著提升，为更好满足人们出行需要和增进区域间经济交流，我国也加快了铁路运输系统建设，尤其是高速铁路的建设，使得铁路运行速度得到极大提升。在铁路信号系统方面也加入了许多先进技术和精密电子设备，所引发的电磁干扰问题也对铁路运行安全和稳定构成严重威胁，也制约着铁路事业进一步发展，需要对该项问题引起重视[1]。在本文中，结合电磁干扰铁路信号的危害性，对导致铁路信号出现异常的牵引传导性、雷电电磁、贯通地线等干扰因素进行详细分析，并在此基础上提出有效应对策略，以降低电磁干扰影响，保证铁路运行安全和稳定。

1 电磁干扰铁路信号的危害性

在铁路系统运行过程中，一旦出现电磁干扰情况，就会导致铁路信号紊乱，不仅会威胁到铁路系统正常运行，还会引发安全事故。电磁干扰铁路信号的危害性主要体现在以下几方面：（1）列车无法停止，出现电磁干扰情况对铁路正常信号发送造成影响，出现提前发送或推迟发送情况，当铁路系统无法准确对发送信号进行准确识别时，就容易出现旅客滞留、铁路交通混乱等情况;（2）列车走岔路，电磁干扰不但会导致铁路信号无法准确发送，还会导致铁路信号出现紊乱情况，列车就无法根据制定行程行驶，甚至会因为错误指令偏离轨道，也会对乘客生命财产安全构成严重威胁，致使铁路交通大面积瘫痪[2]。

2 电磁干扰对铁路信号影响分析

2.1 牵引供电系统

牵引供电系统对铁路信号造成影响，主要体现在以下几方面：（1）牵引传导性干扰，导致这一电磁干扰出现的原因在于牵引电流不够平衡，由于轨道电路与列车牵引回流载体相同，而铁路信号系统在连接铁轨时，需要扼流变压器发挥媒介作用，铁轨连接时两线圈匝数相一致，牵引电流磁通量方向相反，当磁通量大小保持一致时，就不会对信号设备造成不良影响。但是在钢轨阻抗大小、对地泄漏等因素影响下，则会出现牵引电流不平衡现象，导致电子设备损坏、信号失真等情况出现。（2）牵引电磁干扰，铁路沿线高负荷线路中出现电磁干扰情况较多，进而引发信号电缆出现感应电压，导致信号传输质量降低、信号线绝缘击穿等问题出现，也会对列车运行安全构成威胁[3]。（3）接地电位上升，大地与贯通地线之间出现漏电流情况，在大地接收漏入电流过程中，也会使周边大地电位、电缆接地电位急剧升高，一旦出现短路现象，就会引发电气、信号设备故障。

2.2 雷电干扰

由于雷电因素所引发的电磁干扰，对铁路信号系统也会产生较强的破坏力，主要包含以下类型：（1）直击雷，一旦保护物被直击雷击中，就会对其造成严重损坏，如：铁路信息系统中电子设备，在直击雷影响下会导致设备直接破坏，虽然现阶段系统设备基本上会采用避雷针进行防雷，但是运用这一方式只能够削弱直击雷所造成的损害，不能实现完全消除;（2）感应雷，一般情况感应雷不会对被保护物造成直接影响，然而当雷电进行放电时，导体线路在受到强电磁场影响以后，所形成的电磁脉冲信号会对信号设备造成损坏[3-4]。尤其是近几年我国加大了铁路系统建设和完善力度，铁路系统所涵盖的范围也越来越广泛，许多设备也需要长期在外界环境中运行，一旦铁路轨道中出现过电流情况，连接设备就会形成感应电流，导致设备损坏。

2.3 贯通地线

贯通地线对铁路信号造成不良影响，主要通过以下方式实现：（1）当贯通地线与信号电缆中存在电流呈现对称、方向相反状态時，两者产生的感应电动势大小也相同，那么信号电缆感应电动势为0;（2）当贯通地线与信号电缆中存在电流呈现不对称状态时，信号电缆感应电动势也会呈现上升趋势，而针对接近贯通地线的电缆感应电动势值达到最大[4]。

3 电磁干扰解决措施探析

3.1 电磁干扰抑制技术利用

3.1.1 预防电磁干扰原理

随着现代科学技术不断进步和发展，列车电磁干扰抑制技术已经十分成熟，较常运用的抑制技术主要有接地、屏蔽和滤波3种类型，并且每一种技术应用均能够取得较好效果。结合当前应用实际，屏蔽技术应用比较广泛，而对预防电磁干扰原理进行分析，主要包含以下内容：（1）导流型，由于电磁干扰所产生的电流具有不规律特征，对其干扰性进行有效预防，就可以通过导流的方式，确保导体稳定和安全，这种方法与避雷针设计思路基本相同;（2）隔离型，即借助某一介质，阻挡电磁干扰进入导体，维护导体稳定、安全。

3.1.2 屏蔽技术运用

屏蔽技术在铁路信号防电磁干扰中进行应用，主要是通过切断辐射途径的方式实现，实际操作时主要是借助金属、磁性材料等将容易遭受电磁干扰的区域围绕起来，达到内外相互隔离效果。这里所运用的屏蔽技术又分为：（1）静电屏蔽，对这项技术进行应用主要发挥避免静电场、恒定磁场影响作用;（2）电磁屏蔽，通过这项技术，可以避免交变电场、交变电磁场影响。需要注意的是，实现电场屏蔽需要建立在金属体和接地基础上，针对低频磁场可以通过高频导率铁磁性材料运用达到屏蔽效果;高频磁场则可以通过高电导率金属材料运用满足屏蔽要求;低频电场则采用低磁导率金属材料实现屏蔽[5]。

3.1.3 滤波技术运用

将滤波技术应用到防电磁干扰中，主要是借助滤波器对存在的电磁干扰进行全面过滤，其中滤波器又分为以下类型：（1）按照功能划分，包含高通和低通滤波器两种类型，其中低通滤波器应用比较多;（2）根据铜带大小划分，包含宽带和窄带滤波器两种类型，窄带滤波器较常应用[5-6]。

3.2 具体应用

3.2.1 牵引供电系统方面

以25Hz 轨道电路为例，通过在轨道电路中增设扼流变压器，在促进铁芯饱和的同时，增强电流强度。也可以采取增加抗干扰线圈方式，使之与扼流变压器次级保持相同水平，以达到抗电磁干扰要求。与此同时，对LC 震荡电路优化设计，在避免出现并联谐振情况的同时，提升信号抗干扰能力。除此之外，在轨道电路中对空心线圈进行运用，会形成较小的牵引电流阻抗，可以将其视为断路实现电流平衡，需要注意的是奇次谐波、偶次谐波等同样存在于牵引电流中，因此在对载频进行选择时，为降低牵引电流影响，应尽量选择较高偶次谐波。

3.2.2 雷电方面

为避免雷电对铁路信号造成干扰，就需要提前做好防雷措施，以往多通过在信号机房中设置避雷针方式进行防雷干扰，但是效果有待提高。而通过将避雷网视为接闪器，并在信号楼对避雷带进行敷设，可以降低雷电影响，实际开展工作时，也要严格遵循相关規定，确保避雷带敷设符合标准要求。为进一步提高防雷电干扰效果，可以通过做好以下工作实现：（1）在外墙位置均匀敷设引下线，使其于电器线路距离保持在5～10m之间，并且满足综合接地装置连接要求;（2）对法拉第笼进行应用，使之作为信号机房电磁屏蔽形式存在，在保持接地状态的同时，对室外信号设备进行安装，可以达到屏蔽衰耗空间电磁场效果;（3）在信号设备端口处安装浪涌保护器，可以发挥削弱雷电电压、维持信号设备稳定作用[6]。

3.2.3 贯通地线方面

为减少线路中感应电动势，需要确保地线外套材质，通常情况下会选择质量较高的环保型材料，在减小接地电阻的基础上，使漏泄能力得到进一步提高。同时，在对信号电缆、贯通地线敷设过程中，也要注意两者之间距离。此外，通过室内监测系统的构建，可以对电缆绝缘指标进行检查和监控，避免信号电缆绝缘层出现损坏情况，并维护信号系统安全和稳定[6]。

4 结束语

随着铁路事业不断发展，电磁干扰问题也引发社会各界密切关注，受到电磁干扰影响也会对铁路系统正常运行造成不良影响。也要求高度重视这一问题，并通过电磁干扰对铁路信号影响系统分析，从雷电电磁、牵引供电系统等方面出发，利用有效电磁干扰方法，确保铁路系统安全和稳定。

参考文献：

[1]杨惠博.电磁干扰与铁路信号安全的相关性研究[J].消费导刊，2018（44）：127.

[2]李晓亮.铁路信号系统受牵引供电系统的电磁干扰分析[J].数字通信世界，2019（4）：156.

[3]李生锋.关于电磁干扰对铁路信号的影响[J].建筑工程技术与设计，2018（34）：2414.

[4]任韬.牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析[J].通信电源技术，2018，35（9）：265-266.

[5]韩晓宇.试析电气化铁路电力电缆故障电流对信号电缆的电磁影响[J].智能城市，2018，4（23）：142-143.

[6]胡洋.高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术研究[J].通讯世界，2019，26（3）：106-107.

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