牽引供電系統(tǒng)對鐵路信號系統(tǒng)的電磁干擾分析

胡 帥 溫小林

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

鐵路信號系統(tǒng)是鐵路的組成部分之一，具有十分關(guān)鍵的作用，并直接關(guān)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(tǒng)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(shè)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(tǒng)電磁干擾進入鐵路信號系統(tǒng)的途徑

電磁干擾指的是一種電磁現(xiàn)象，能夠?qū)е略O(shè)備、系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)進行干擾，而傳導干擾則是通過導電介質(zhì)干擾電網(wǎng)絡(luò)的。輻射干擾的輻射傳輸途徑即是通過輻射介質(zhì)，以電磁波形式進行傳播的，按照電磁場的規(guī)律使干擾信號在空間發(fā)射，包括了對電子、電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射；牽引電流對機車電動機產(chǎn)生電磁噪聲，干擾信號傳導到機車信號電子設(shè)備，或者不平衡牽引電流沿著軌道進入信號設(shè)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?shù)耐緩郊词窃诟蓴_源、敏感器間的電路中傳遞，包括導電構(gòu)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(fā)生干擾。

二、電磁干擾的方式

（一）電流回流時產(chǎn)生的傳導性干擾。鐵路信號系統(tǒng)的信號設(shè)備通過裝設(shè)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(tài)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(shè)備產(chǎn)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(chǎn)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(shè)計中牽引電流的不平衡系數(shù)不應超過5%。此外，另一個造成電流回流的原因為工程設(shè)計，由于列車重載、雙機牽引和提速使原設(shè)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(tǒng)對軌道產(chǎn)生的干擾。當電網(wǎng)發(fā)生波動、電機發(fā)生升弓時電壓波就會產(chǎn)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(fā)生錯誤吸起，這種錯誤的吸起屬于一種危險的狀態(tài)，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(qū)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(tǒng)喪失了安全作用，導致該區(qū)間列車不能夠進行正常的運行。此外，電磁場由于接觸網(wǎng)與軌道電流較大（400A），而增大，使得線路信號設(shè)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(tǒng)的輻射、電磁感應干擾包括了對閉塞電子設(shè)備、信息傳輸通道連鎖計算機部分干擾。由接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁場經(jīng)輻射等形式在信息的傳輸通道上產(chǎn)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(fā)生急劇的變化，就會產(chǎn)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(tǒng)本身產(chǎn)生與機車斬波器分段電流產(chǎn)生的諧波干擾兩種。由于大功率電子開關(guān)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(chǎn)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(chǎn)生電火花，瞬時電流的大變化就會產(chǎn)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(jiān)測信號異常，控制臺、微機監(jiān)測系統(tǒng)顯示器的木紋、網(wǎng)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(tǒng)對信號系統(tǒng)的電磁干擾的目的，應從牽引供電系統(tǒng)本身著手，可通過三個方面的措施來實現(xiàn)。首先，選擇合適的設(shè)備。供電系統(tǒng)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(wǎng)感應電流影響；同時還可在牽引變電所中安裝并聯(lián)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(shè)架空回流線，使回流電流經(jīng)架空線回到變電所，提高供電回路的對稱性。在設(shè)有軌道電路的區(qū)段，應避免橫向等電位連接線與軌道的連接，增設(shè)扼流變壓器。此外，對牽引供電系統(tǒng)進行合理的設(shè)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(shè)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(guān)規(guī)定和要求在電力牽引區(qū)段設(shè)計PW保護線接向軌道。

結(jié)語

通過牽引供電系統(tǒng)對鐵路信號系統(tǒng)的電磁干擾分析發(fā)現(xiàn)，對信號系統(tǒng)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(tǒng)的安全與可靠，使機車穩(wěn)定運行。

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