牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾分析

單鐸年

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的干擾也越來(lái)越嚴(yán)重。其常常讓鐵路電磁信號(hào)的發(fā)射出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而影響電磁系統(tǒng)的整體運(yùn)行。為了能夠讓牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾得到降低，需要采用多種方式對(duì)其電磁信號(hào)體系進(jìn)行優(yōu)化。本文主要針對(duì)牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng)；鐵路信號(hào)；電磁干擾；分析

中圖分類號(hào)： U224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）06-187-2

引言

鐵路信號(hào)系統(tǒng)對(duì)于鐵路的通信十分關(guān)鍵，其不僅能夠讓整體的通信效率得到提升，還能讓列車的運(yùn)行更為安全。鐵路牽引供電是一種較好地供電方式，其供電系統(tǒng)具有供電速率快，供電效率高等特點(diǎn)，但時(shí)常也受到電磁信號(hào)的嚴(yán)重干擾。從而讓信號(hào)的傳遞出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以，為了能夠有效地提升牽引供電的效率，需要對(duì)其電磁供電體系進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，讓牽引供電系統(tǒng)抗電磁干擾能力持續(xù)增強(qiáng)。

1 牽引供電系統(tǒng)電磁干擾進(jìn)入鐵路信號(hào)系統(tǒng)的途徑

從理論上來(lái)說(shuō)，電磁干擾是指一種能夠在一定程度上導(dǎo)致設(shè)備、系統(tǒng)性能降低的一種電磁現(xiàn)象。從專業(yè)的層面來(lái)看，電磁干擾主要分為輻射干擾和傳導(dǎo)干擾這兩種形式，接下來(lái)我們就來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析：

1.1 輻射干擾

從理論性的角度進(jìn)行分析，輻射干擾對(duì)網(wǎng)絡(luò)干擾的原理是將干擾源通過(guò)空間來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，在傳輸?shù)倪^(guò)程中需要通過(guò)輻射介質(zhì)，并以電磁波的形式，來(lái)進(jìn)行傳播，在此過(guò)程中，會(huì)對(duì)一些電子設(shè)備造成一定的干擾，例如，在學(xué)生進(jìn)行考試的時(shí)候，會(huì)用到的屏蔽儀，這就是以輻射干擾作為基本原理而制造的一種信號(hào)干擾的工具。輻射干擾所產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)，除了會(huì)對(duì)信號(hào)造成干擾，還會(huì)在一些機(jī)電類的設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流，這些電流都會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)作造成一定的影響。

1.2 傳導(dǎo)干擾

與輻射干擾有所不同的是，傳導(dǎo)干擾主要是以導(dǎo)電介質(zhì)作為傳導(dǎo)的基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的干擾，而進(jìn)行傳播的途徑也非常有限，其傳輸?shù)闹饕緩绞窃诟蓴_源、敏感器間的電路中來(lái)進(jìn)行傳遞，必須通過(guò)電路才能夠進(jìn)行傳輸。這種干擾方式在牽引供電體系中十分常見，而且還很難避免。其只能采取電磁補(bǔ)償?shù)姆绞剑岆娦盘?hào)處于一種平衡的狀態(tài)。但想要完全消除傳導(dǎo)干擾難度較大。[1]

2 牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾方式

2.1 電流回流時(shí)產(chǎn)生的傳導(dǎo)性干擾

一般來(lái)說(shuō)，鐵路信號(hào)系統(tǒng)的信號(hào)主要就是通過(guò)電磁干擾的方式來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。為了能夠更加方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，相關(guān)的設(shè)備通常都安裝在鋼軌與雙軌道條電路的扼流變壓器之間，從理論上來(lái)看，牽引電流在變壓器中，所產(chǎn)生的通磁量為零，在這種狀態(tài)下，所產(chǎn)生的牽引力電流不會(huì)對(duì)相關(guān)的信號(hào)設(shè)備造成一定的影響。而在實(shí)際工作的過(guò)程中，就會(huì)遇到一些問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)在一定程度上影響設(shè)備的正常運(yùn)作，例如，在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)作的過(guò)程中，兩軌的牽引電流就會(huì)各不相同，這個(gè)時(shí)候，所產(chǎn)生的通磁量不為零，產(chǎn)生的干擾電壓就會(huì)對(duì)軌道中的一些元件造成一定的影響，最終影響設(shè)備的正常運(yùn)作。除此之外，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)其中的變壓器的電容量進(jìn)行充分地考慮，避免發(fā)生電路燒毀等方面的問(wèn)題。

2.2 運(yùn)行中的感應(yīng)干擾

在機(jī)車進(jìn)行運(yùn)作的過(guò)程中，電力系統(tǒng)就會(huì)對(duì)軌道造成一定的干擾，這種干擾就稱之為感應(yīng)干擾。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生電流的波動(dòng)時(shí)，就會(huì)對(duì)其中的控制信號(hào)造成一定的影響，從而導(dǎo)致信號(hào)繼電器發(fā)生錯(cuò)誤，從原則性的調(diào)度來(lái)看，這種信號(hào)是一種極其危險(xiǎn)的信號(hào)，不僅僅會(huì)使信號(hào)繼電器處于一個(gè)非常危險(xiǎn)的狀態(tài)，還會(huì)對(duì)軌道電路造成一定的影響?？梢哉f(shuō)，這種感應(yīng)電流對(duì)鐵路的安全造成了很大的影響。

2.3 輻射、電磁感應(yīng)干擾

關(guān)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)中輻射、電測(cè)感應(yīng)的干擾，主要包括對(duì)信息傳輸通道聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)、閉塞電子設(shè)備這兩個(gè)方面的干擾。而在接觸網(wǎng)中所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，可以通過(guò)輻射的形式，在傳輸?shù)耐ǖ郎洗├K感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而對(duì)傳輸?shù)馁|(zhì)量造成一定程度的影響。除此之外，當(dāng)牽引電流發(fā)生非常急劇的變化時(shí)，就會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸造成一定的影響，從而造成信息輸出的錯(cuò)誤。電磁感應(yīng)干擾主要與電流的磁效應(yīng)具有很大的聯(lián)系，其電力磁場(chǎng)會(huì)對(duì)信號(hào)的頻率作出相應(yīng)的改變，從而讓鐵路信號(hào)的頻率對(duì)接造成一定的影響。

2.4 電火花脈沖與諧波干擾

一般情況下，諧波干擾主要分為兩種情況：電力系統(tǒng)本身產(chǎn)生與機(jī)車斬波分?jǐn)嚯娏?。一般?lái)說(shuō)，大功率電子開關(guān)在進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，都會(huì)采用一定的控制系統(tǒng)。而通常情況下，鐵路機(jī)車通常都是采用斬波器來(lái)進(jìn)行相關(guān)的控制，因此，在進(jìn)行實(shí)際工作的過(guò)程中，工作的效率非常高。但是在電流非常大的情況下，就會(huì)依靠斬波器來(lái)進(jìn)行相關(guān)的控制，并進(jìn)行分割，而在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波由此可見，電火花與諧波干擾就是指大電流電路電源被切斷或者是電流突然發(fā)生很大的比那護(hù)士，所產(chǎn)生的電火花，而在這個(gè)過(guò)程中，所產(chǎn)生的瞬時(shí)電流就會(huì)發(fā)生很大的比變化，并形成強(qiáng)大的電磁干擾。[2]而通常這種類型的電磁干擾，會(huì)造成信號(hào)異常、軌道信號(hào)輸送錯(cuò)誤等問(wèn)題。

3 牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的抗干擾應(yīng)對(duì)策略

3.1 選擇適合的設(shè)備

為了能夠達(dá)到減少牽引力供電系統(tǒng)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾的目的，我們需要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題，來(lái)進(jìn)行仔細(xì)分析，并制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。首先我們可以通過(guò)設(shè)備的選擇，來(lái)做好相應(yīng)的基礎(chǔ)工作。選擇一個(gè)適合的設(shè)備，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此在進(jìn)行設(shè)備選擇的過(guò)程中，盡量考慮到供電系統(tǒng)的供電方式，以提高供電回路的對(duì)稱性；與此同時(shí)，還需要采用適合的機(jī)車類型，在繼承上進(jìn)行適合的安裝。

3.2 電磁信號(hào)的體系平衡

選擇一個(gè)適合的設(shè)備非常重要，同樣在進(jìn)行實(shí)際工作的過(guò)程中，還需要對(duì)相應(yīng)的工程措施進(jìn)行一個(gè)比較適合的選擇。在采用直供的方式進(jìn)行供電的時(shí)候，需要對(duì)回流線進(jìn)行一定的處理，例如，為了能夠提高供電回路的對(duì)稱性，可以通過(guò)架設(shè)空間回流線的方式，來(lái)進(jìn)行電流回流的工作。在進(jìn)行牽引供電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)其電磁系統(tǒng)進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)。這樣，其信號(hào)頻率在進(jìn)行對(duì)接的過(guò)程中就不會(huì)出現(xiàn)混亂。而且還要做好相應(yīng)的電流補(bǔ)償工作，讓電磁干擾的影響逐步降低，讓牽引供電系統(tǒng)的供電效率得到持續(xù)提升。

3.3 對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)

3.3.1 干擾信號(hào)的濾出設(shè)計(jì)

在進(jìn)行供電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，其必然會(huì)面臨各種信號(hào)的干擾。因此，為了能夠讓電磁信號(hào)的輸出效率得到提升，需要對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行整體的濾出。其通常會(huì)使用無(wú)源并聯(lián)濾波器，對(duì)每一種頻率的諧波需要使用一組濾波器，通常需要使用多組濾波器用以濾除不同頻率的電磁信號(hào)。多組濾波器的使用造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增高，并且由于通常的系統(tǒng)中含有無(wú)限多種頻率的諧波成分，因此無(wú)法將電磁信號(hào)全部濾除。通常會(huì)使電磁源產(chǎn)生更大的諧波電流，諧振在不同頻率的濾波器還會(huì)互相干擾。[3]所以，在進(jìn)行電磁信號(hào)的體系設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)諧波電流進(jìn)行整體的濾出，讓各種電磁信號(hào)之間能夠形成體系平衡，最終實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)的準(zhǔn)確輸出。

3.3.2 電磁信號(hào)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)

為了能夠讓鐵路信號(hào)的抗干擾能力得到加強(qiáng)，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其電磁信號(hào)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。這種裝置是由3MvarFC和3M型號(hào)的SVG組成的電磁干擾綜合治理與動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其能夠?qū)o(wú)源濾波和有源濾波結(jié)合在一起使用。其不僅能夠有效地抑制外來(lái)電磁信號(hào)的干擾，而且還能對(duì)已經(jīng)分散的鐵路電磁信號(hào)進(jìn)行聚集，從而讓電信號(hào)的各種信息得到準(zhǔn)確的傳達(dá)，最終讓牽引供電系統(tǒng)的功率因數(shù)得到相應(yīng)的提升。當(dāng)運(yùn)行時(shí)的平均功率因數(shù)在0.95以上時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，解決了因負(fù)荷而帶來(lái)的電磁干擾問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾十分常見。在進(jìn)行牽引供電的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)其電磁干擾的途徑進(jìn)行具體的分析，然后結(jié)合其電磁信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式。對(duì)其電磁干擾體系進(jìn)行全面地探討。最后還要制定出合適的抗干擾策略，對(duì)其電磁信號(hào)體系進(jìn)行相應(yīng)地平衡，并做好無(wú)功補(bǔ)償以及干擾電磁的信號(hào)濾除工作。從而讓牽引供電系統(tǒng)的供電效率得到提升。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 閆勝春.探討供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的干擾[J].黑龍江科技信息，2016（33）.

[2] 劉霄.我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].四川建筑，2016（01）.

[3] 張慶梓.淺談我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].電子測(cè)試，2016（10）.