高速鐵路信號電纜受強電影響的檢測分析

曹磊

（中天射頻電纜有限公司，江蘇 南通 226015）

0 引言

在高速鐵路行業(yè)發(fā)展中，信號電纜主要負責高速鐵路地面信息數(shù)據(jù)之間的傳送，在其各項信息資源傳輸中，會受到電磁因素的影響，若這種問題不能得到及時性的解決，會影響高速鐵路信號傳輸?shù)男Ч鸞1]。在當前高速鐵路信號電纜的信息傳輸中，應(yīng)該認識到受強電影響的因素，針對鐵路運行的狀況，構(gòu)建信息化的電纜傳輸方式，以實現(xiàn)電平低、電流小以及高靈敏度的使用效果，增強電纜信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。研究中，對高速鐵路信號電纜受強電影響的因素進行分析，通過理論模型的構(gòu)建對其檢測方案進行分析，結(jié)果如下。

1 高速鐵路信號系統(tǒng)

高速鐵路信號作為故障-安全的信息化系統(tǒng)，將其運用在機械化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，不僅可以推動高速鐵路行業(yè)的發(fā)展，也可以增強信息技術(shù)的處理效果，滿足高速鐵路的信號傳輸需求。結(jié)合高速鐵路信號電纜的使用狀況，通過現(xiàn)代化信息的傳輸，可以提高信號傳輸?shù)男?，充分保證各項電纜信息資源傳輸?shù)陌踩裕苊鈫我恍孕盘柕某霈F(xiàn)，充分滿足高速鐵路信號電纜的集中性、通信化數(shù)據(jù)使用需求[2]。

高速鐵路信號控制系統(tǒng)的特點如下：第一，在高速鐵路信號控制系統(tǒng)使用中，可以對信息進行集中管理及分散處理，有效增強綜合列車自動系統(tǒng)的控制效率，充分滿足當前高速鐵路的信息傳播需求。第二，在高速鐵路信號系統(tǒng)的控制環(huán)境下，整個系統(tǒng)具有較高的容錯能力以及安全分析能力，也就是在高速鐵路信號系統(tǒng)受到強電干擾以及計算故障的情況下，各個微站系統(tǒng)會及時完成控制功能，避免信號傳輸不及時對系統(tǒng)運行造成的損失。第三，高速鐵路信號系統(tǒng)運行中，存在著較強的信息處理功能，而且，整個系統(tǒng)的靈活性較強，通過對行車指揮、運行控制以及運營管理等方案的落實，實現(xiàn)高速鐵路信號系統(tǒng)的綜合性管理，充分滿足鐵路信息傳輸?shù)男枨?。第四，在高速鐵路信號系統(tǒng)中，通過人-機交互系統(tǒng)的設(shè)計，可以對系統(tǒng)的硬件及軟件進行綜合性的處理，實現(xiàn)一體化的信息操作，以便滿足高速鐵路信號傳輸?shù)男枨骩3]。

2 高速鐵路信號電纜所受到的電磁干擾類型

結(jié)合高速鐵路信號電纜的信息傳輸狀況，存在著受強電影響的問題，具體的電磁干擾類型包括：第一，在雷電電磁干擾中，主要是指大氣放電所產(chǎn)生的，這種電磁在接近雷云之后會產(chǎn)生較為強烈的放電現(xiàn)象，這種干擾雖然會對鐵路信號受到較小的影響，但是，在雷擊的情況下會產(chǎn)生較為嚴重的鐵路信號干擾，無法滿足高速鐵路信號系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行需求。第二，在電氣化牽引供電系統(tǒng)干擾中，其干擾形式主要分為電磁干擾以及傳導(dǎo)干擾兩種形式，這兩種電纜會對影響線路信號的傳輸，嚴重的會擊穿信號電纜絕緣層，無法保證鐵路信號的穩(wěn)定運行。因此，在高速鐵路信號電纜施工中，施工單位需要及時掌握影響信號傳輸?shù)囊蛩兀ㄟ^各個問題的分析以及解決方案的構(gòu)建等，提高電纜受強電影響的檢測效率，并建立有效的系統(tǒng)分析模型，完善具體的處理方案，以便提高電纜受強電影響的檢測效率，滿足高速鐵路信號電纜的傳輸需求[4]。

3 高速鐵路信號電纜受強電影響的檢測

3.1 理論模型

在高速鐵路系統(tǒng)運行中，主要采用AT 供電系統(tǒng)，通過牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)的綜合性運用，形成全并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，各個信號系統(tǒng)通過與導(dǎo)線的連接，形成了復(fù)雜性的結(jié)構(gòu)形式，因此，在高速鐵路信號傳輸中的理論模型構(gòu)建中應(yīng)該做到：第一，為了避免高速鐵路信號電纜受到強電的影響，需要根據(jù)信號的傳輸方式構(gòu)建理論模型，以便充分保證導(dǎo)線結(jié)構(gòu)關(guān)系以及分析方法的合理性，提高高速鐵路信號電纜運行的穩(wěn)定性。而且，在實際的線路設(shè)計中，鐵路信號電纜設(shè)計單位應(yīng)該根據(jù)實際需求，建立完善性的導(dǎo)線分布圖，如圖1 所示[5]。

第二，在高速鐵路信號電纜信號傳輸?shù)倪^程中，可以更好的明確線路的供電區(qū)段導(dǎo)線的分布狀態(tài)，之后按照導(dǎo)線間的位置，建立導(dǎo)線節(jié)點的方程計算模型，以增強節(jié)點線路電流分布的穩(wěn)定性[6]。也應(yīng)該注意的是，在高速鐵路信號電纜受強電的信號檢測中，需要按照電流入地的分布結(jié)果，確定線路各個接地點的點位分布狀態(tài)，以提高對信號干擾狀況的分析效果。

第三，計算線路電流分布狀態(tài)時，需要仔細分析鐵磁性導(dǎo)體的自身抗住狀態(tài)，按照電流數(shù)值的變化狀態(tài)仔細分析接觸網(wǎng)的故障，針對短路電流的狀態(tài)仔細分析鐵磁性材料導(dǎo)率的變化，以便更好的改變鋼軌的阻抗能力，增強信號電纜的干擾狀態(tài)。而且，在高速鐵路信號電纜干擾問題分析中，需要根據(jù)電纜感應(yīng)縱電動勢的運行狀態(tài)，融入到模型系統(tǒng)之后，之后采用節(jié)點法分析電流線路的分布狀態(tài)，以提高高速鐵路信號電纜受強電的干擾能力[7]。一般情況下，在鋼軌單位長度的有效電阻計算中，計算方法如式（1）。

公式（1）中的R是導(dǎo)線中的有效電阻，K是導(dǎo)線中絞線的修正系數(shù)，P是鋼軌橫截面的周長，ρ是電阻率、f是電流頻率；μ是相對磁導(dǎo)率。

第四，在高速鐵路信號電纜故障檢測中，對于故障工況下的鋼軌電流（70A）以及正常工況下的鋼軌電流（776A），之后計算出故障工況以及正常工況中的有效電阻比值式（2）。

第五，在電阻計算完成之后，需要將有效電阻帶入到AT 線路計算模型，模型中需要根據(jù)電纜的長度以及分布的狀態(tài)，并在保證邊界模型狀態(tài)相通的條件下，計算單位線路電流的電纜感應(yīng)縱向電動勢，以便為高速鐵路信號電纜受強電影響的檢測提高支持。

3.2 工況推算

在高速鐵路信號電纜受強電信號影響的檢測分析中，需要按照實際測量的結(jié)果以及理論分析等，按照接觸網(wǎng)工況的具體情況，保證接觸網(wǎng)的正常運行。例如，在本次工程中，單位線路電流對信號電纜所產(chǎn)生的感應(yīng)縱電動勢為1.2 倍的關(guān)系，所以，在計算中需要按照式（3）進行。

公式（3）中的V x是待測信號電纜在基礎(chǔ)網(wǎng)故障中的感應(yīng)縱電動勢，V1以及I1是待測信號接觸網(wǎng)正常工況下的感應(yīng)縱電動勢以及線路電流，Ix是短路電流。

4 高速鐵路信號電纜受強電影響的防護技術(shù)

4.1 電磁信號的補償

在高速鐵路信號電纜受強電影響分析中，應(yīng)該使用武功補償技術(shù)，結(jié)合鐵路信號的傳輸情況，控制電磁信號的使用狀態(tài)，并將整個系統(tǒng)設(shè)置成為集成性的電磁干擾控制系統(tǒng)以及動態(tài)武功補償系統(tǒng)，例如，在電磁信號補償系統(tǒng)中，可以3 個MvarFC 和3M 的SVG組成的集成系統(tǒng)，各個系統(tǒng)根據(jù)電磁信號的干擾狀態(tài)，確定聚合性的分散電磁信號，并準確的完成信號的傳輸信息，有效降低鐵路信號電纜受強電影響，為高速鐵路的運行提供支持[8]。

4.2 防護器件的選擇

在高速鐵路電纜信號線路的信息傳輸中，需要合理確定線路中信號電纜的感應(yīng)區(qū)域，將電纜端部的芯線以及外皮與放電管連接，使整個系統(tǒng)在電纜端部電壓超過容許條件后進行自動放電，提高高速鐵路電纜信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

4.3 絕緣耐高壓電纜的使用

針對高速鐵路電纜信號傳輸特點，為了降低強電對信息傳輸?shù)母蓴_，需要合理使用絕緣耐高壓的電纜材料，通過這種材料的運用，信號在接觸網(wǎng)故障的條件下，會及時發(fā)現(xiàn)電動勢超標的問題，并將超標區(qū)域的電纜及時更換為絕緣性能更好的電纜，充分保證電纜設(shè)備的正常運行，滿足高速鐵路電纜信號傳輸?shù)男枨蟆?/p>

5 結(jié)語

總而言之，在高速鐵路信號電纜受強電影響的問題分析中，為了降低干擾因素的出現(xiàn)，高速鐵路信號電纜施工中，需要及時掌握相關(guān)的影響因素，通過各個問題的分析以及解決方案的落實等，提高電纜受強電影響的檢測效率，并建立有效的系統(tǒng)分析模型，以便提高電纜受強電影響的檢測效率，滿足高速鐵路信號電纜的傳輸需求。而且，在具體的電纜信號防護措施落實中，需要進行雙端接地，并利用防護器件、絕緣高壓材料等，保證電纜信號信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為我國高速鐵路的穩(wěn)步發(fā)展提供支持。