強(qiáng)電磁干擾抑制技術(shù)在鐵路信號中的應(yīng)用

狄龍 張雨 宋亞奪

摘? 要：當(dāng)前鐵路信號系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，在外界環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行過程中，產(chǎn)生的電磁輻射易對鐵路信號系統(tǒng)造成干擾，對鐵路運(yùn)輸造成一定的影響。文章通過強(qiáng)電磁對鐵路信號系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行分析，一般分為自然環(huán)境的雷電電磁影響，電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射影響等，并從接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)和濾波技術(shù)等，對強(qiáng)電磁干擾抑制技術(shù)在鐵路信號中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)電磁干擾? 抑制技術(shù)? 鐵路信號

中圖分類號：U284.26 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0034-02

1? 強(qiáng)電磁干擾分析

1.1 雷電電磁

鐵路在實際應(yīng)用過程中，易受到電磁的影響，主要原因是鐵路信號以弱點(diǎn)傳輸系統(tǒng)為主，對信號輻射原因較為敏感，對列車的運(yùn)行狀態(tài)造成安全隱患。針對電磁干擾來說，一般影響電子元器件、信號傳輸通道、系統(tǒng)性能等，使列車的整體性能降低，鐵路在搭建過程中，由于涉及路程較遠(yuǎn)、覆蓋區(qū)域較大等原因，易受到外界環(huán)境的影響，其中雷雨天氣是對鐵路信號影響最大的原因之一，雷電在產(chǎn)生的過程中，是由于大氣層中的雷雨云存在極性變化，當(dāng)極性相反的云層互相接觸時，將產(chǎn)生放電現(xiàn)象。當(dāng)云層接觸放電時，將產(chǎn)生雷擊現(xiàn)象，對鐵路信號具有較大影響，其中以感應(yīng)雷和直擊雷等為主。

感應(yīng)雷是指在云層放電時，將產(chǎn)生一定范圍的電磁場，使鐵路信號系統(tǒng)中的電子元器件、導(dǎo)體等造成電磁影響，使精密元器件產(chǎn)生電磁脈沖，降低信號系統(tǒng)內(nèi)部的聯(lián)動性傳輸，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部的自檢防護(hù)模塊預(yù)應(yīng)力小于感應(yīng)雷所帶來的脈沖力時，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致鐵路信號系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，造成一定的損失。直擊雷是對鐵路信號系統(tǒng)影響最大的一種雷擊現(xiàn)象，其指云層在放電時，直接作用于鐵路信號系統(tǒng)中，在龐大的電荷量沖擊下，將對設(shè)備等造成傷害，并對信號系統(tǒng)造成衰減式傳輸，嚴(yán)重影響信號系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)前為防止直擊雷對信號系統(tǒng)造成直接影響，工作人員在信號系統(tǒng)的主操控室安裝避雷設(shè)施，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，信號系統(tǒng)一般也逐漸采用精密儀器等，避雷設(shè)備等無法完全避免雷擊帶來的影響，因此為提升避雷效果，通過法拉第籠的原理對設(shè)備整體采取防護(hù)措施，以提升鐵路信號系統(tǒng)在雷雨天氣中的運(yùn)行效率。

1.2 電氣系統(tǒng)

電氣化鐵路在運(yùn)行過程中，一般由電路網(wǎng)格和牽引變電所構(gòu)成，為保證鐵路運(yùn)輸?shù)耐暾?，一般在一條線路上設(shè)置多個變電站節(jié)點(diǎn)，將電力網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為電氣化鐵路提供電力傳輸。當(dāng)前鐵路系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一般由系統(tǒng)內(nèi)部的牽引網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)供電，以接觸導(dǎo)線、鋼軌的連接方式所執(zhí)行，且牽引變電所的變電設(shè)備一般為單相傳輸，將電網(wǎng)傳輸?shù)娜嚯娺M(jìn)行降相轉(zhuǎn)換，為電氣化鐵路系統(tǒng)提供高質(zhì)量供電。

鐵路信號系統(tǒng)易受到牽引電的影響，在信號輻射影響中，一般以傳導(dǎo)發(fā)射、輻射發(fā)射為主，其中傳導(dǎo)發(fā)射是指以系統(tǒng)內(nèi)部的線路為主，信號通過線路的傳輸對設(shè)備等造成影響，輻射發(fā)射是指在空間維度下，以電波、磁波等方式對設(shè)備造成影響。鐵路軌道為保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和時效性，一般在鋼軌絕緣處安裝相應(yīng)的扼流變壓設(shè)備，當(dāng)電路電流信號經(jīng)過變壓設(shè)備的平行線圈時，以設(shè)備內(nèi)的線圈匝數(shù)為基準(zhǔn)，使線圈產(chǎn)生的磁通量為平等值，以保證電流傳輸?shù)木珳?zhǔn)性。但電流在實際傳輸過程中，線圈中平行線路產(chǎn)生的牽引電流存在偏差，此時設(shè)備中產(chǎn)生的磁通量不平衡，將造成電路設(shè)備內(nèi)的電壓干擾現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)生的電流較大時，將對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備造成回流式影響，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致電纜、扼流變壓設(shè)備、熔斷器等損壞，進(jìn)而影響電氣化鐵路的正常運(yùn)行。在電路信號傳輸過程中，線路一般將產(chǎn)生磁場化電動勢，進(jìn)而對線路傳輸?shù)念l率造成阻礙，部分情況下將造成電纜線路的擊穿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響運(yùn)輸設(shè)備的行駛。

2? 強(qiáng)電磁干擾抑制技術(shù)在鐵路信號中的應(yīng)用

2.1 接地技術(shù)

接地技術(shù)主要是將設(shè)備系統(tǒng)的保護(hù)輸出線路與地面連接，利用地面的傳導(dǎo)能力將多余電荷載量傳出，以保證設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行。在進(jìn)行線路單端接地時，為提升線路的傳導(dǎo)能力，應(yīng)對電纜進(jìn)行基準(zhǔn)制定，當(dāng)單芯線纜單端接地時，其外端的金屬護(hù)套感應(yīng)電壓值輸出范圍應(yīng)在40～100V之間。如系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大于此基準(zhǔn)時，應(yīng)對節(jié)點(diǎn)絕緣、交叉連線等對線路進(jìn)行處理，以此來減少線纜傳輸電力過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，同時應(yīng)對線纜護(hù)層進(jìn)行絕緣設(shè)置，以不接地的傳輸節(jié)點(diǎn)處設(shè)置保護(hù)器。電務(wù)、通信線纜等設(shè)施安裝過程中，為避免受到外界環(huán)境的影響，一般采取雙端接地的方式，將線纜的屏蔽層、金屬護(hù)套等進(jìn)行雙端接地，此種方式將會使鐵路軌道沿線的線路將以回路方式對電流進(jìn)行傳輸，其產(chǎn)生的電流將對設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行干擾，為降低信號帶來的干擾，可在線纜屏蔽層的雙端接地時，將電纜與回路電纜進(jìn)行聯(lián)動，將其接地方式聚集在主控制室的一個點(diǎn)上，并可利用雙層式屏蔽方法，以內(nèi)外兩層的屏蔽方式，將外層設(shè)置雙端接地，內(nèi)層設(shè)置單端接地，以保證鐵路信號傳輸?shù)恼Ｐ浴?/p>

2.2 屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)主要是對輻射路徑或受輻射源進(jìn)行抑制，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在對電磁干擾進(jìn)行屏蔽時，應(yīng)將干擾區(qū)域進(jìn)行劃分，并針對干擾類型采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和技術(shù)，以將干擾路徑進(jìn)行阻隔。當(dāng)前屏蔽技術(shù)在實際使用過程中，可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽兩種，其中靜電屏蔽技術(shù)，主要是針對設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電感應(yīng)磁場、恒定型磁場等進(jìn)行抑制，防止設(shè)備靜態(tài)下的磁場效應(yīng)對內(nèi)部信號傳輸造成影響;電磁屏蔽主要針對線路信號產(chǎn)生的交變磁場、交變電場等進(jìn)行抑制。為對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行電場屏蔽，需將金屬材料作為導(dǎo)體，使其對信號進(jìn)行精度傳輸，金屬導(dǎo)體的一端應(yīng)接觸在地面上，以保證電流、信號等可及時由地面進(jìn)行導(dǎo)出。將金屬材料作為電導(dǎo)體，以其高導(dǎo)電、低導(dǎo)磁的優(yōu)勢，可將其應(yīng)用到低頻電場、高頻磁場中，以提升導(dǎo)體設(shè)備的多形式利用。

2.3 濾波技術(shù)

濾波技術(shù)是將設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行中的雜糅性頻率進(jìn)行過濾，將系統(tǒng)運(yùn)行所需要的頻率波段進(jìn)行留存，以保證鐵路信號系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性。濾波設(shè)備在實際應(yīng)用過程中，可通過濾波設(shè)備系統(tǒng)的基準(zhǔn)設(shè)定，將其與鐵路信號系統(tǒng)的運(yùn)行頻率進(jìn)行設(shè)定，同時可通過端口網(wǎng)絡(luò)的多形式化選擇，使設(shè)備的檢測方式具有智能化。但濾波設(shè)備在運(yùn)行過程中，將存在插入損耗的特性，其作為一個重要參數(shù)，插入損耗是針對不同波段的頻率所展現(xiàn)出的程度，以其濾波程度可分為高通、帶通、低通、電阻等類別。當(dāng)濾波設(shè)備在鐵路信號系統(tǒng)中應(yīng)用時，可安裝到設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)處，利用信號的節(jié)點(diǎn)傳輸方式，對濾波設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，以對系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸信號進(jìn)行過濾，進(jìn)而為鐵路信號系統(tǒng)提供安全保障。

3? 結(jié)語

綜上所述，文章對鐵路信號系統(tǒng)運(yùn)行中受到的強(qiáng)電磁干擾現(xiàn)象進(jìn)行分析，針對雷電現(xiàn)象和電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁輻射現(xiàn)象，依據(jù)科學(xué)技術(shù)和設(shè)備，以接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)和濾波技術(shù)等，為鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)建安全體系，以提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

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