電磁干擾對鐵路信號的影響及應(yīng)對措施

李正文 大秦鐵路股份有限公司侯馬電務(wù)段

前言

列車能否順利安全運行，受多方面因素影響，電磁對鐵路信號的干擾是一個其中一個相對突出的方面。在牽引供電系統(tǒng)、雷電電磁、貫通地線等的影響下，都可能出現(xiàn)電磁干擾。而一旦出現(xiàn)該現(xiàn)象，可能會使得列車無法停止、走上岔路，這些后果將進一步擾亂鐵路運行秩序、影響行車安全，甚至造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失和人員傷亡，因此必須對其進行有效控制。

1 電磁干擾鐵路信號可能造成的后果

鐵路信號對列車的運行具有重要的導(dǎo)向和協(xié)調(diào)作用，如果信號受到外在電磁等因素干擾，很可能出現(xiàn)列車無法停止的問題。比如，受電磁干擾，正常信號可能發(fā)生提前或滯后發(fā)送出去的問題，如果鐵路系統(tǒng)本身不能對這些接收到的信號做正確辨認(rèn)，就可能造成旅客滯留、運輸秩序被擾亂的現(xiàn)象。再者，列車很可能會走岔路，因為電磁干擾會引起正常信號紊亂的問題，列車就無法據(jù)此對行程進行妥善規(guī)劃、對速度做合理設(shè)置，甚至因為收到錯誤指令導(dǎo)致列車偏離軌道，這無疑會對整個列車及其承載的乘客構(gòu)成生命財產(chǎn)的安全，進而引起嚴(yán)重的鐵路交通大范圍癱瘓現(xiàn)象。

2 電磁干擾對鐵路信號影響分析

2.1 牽引供電系統(tǒng)

鐵路信號受干擾，其首要干擾源表現(xiàn)在牽引供電系統(tǒng)方面，其干擾作用的形成包括幾個方面。其一，是牽引傳導(dǎo)性干擾，由于軌道電路與列車牽引回流載體相同，而鐵路信號系統(tǒng)在連接鐵軌時，需要扼流變壓器發(fā)揮媒介作用，鐵軌連接時兩線圈匝數(shù)相一致，牽引電流磁通量方向相反，當(dāng)磁通量大小保持一致時，就不會對信號設(shè)備造成不良影響，但是在鋼軌阻抗大小、對地泄漏等因素影響下，會出現(xiàn)牽引電流不平衡現(xiàn)象，導(dǎo)致電子設(shè)備損壞、信號失真等情況出現(xiàn)。其二，牽引電磁干擾，因為在列車行駛途中存在大量的高負(fù)荷線路，后者極易引起對列車信號進行電磁干擾的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致信號電纜出現(xiàn)感應(yīng)電壓，信號準(zhǔn)確率和質(zhì)量被迫下降、信號線絕緣擊穿等不良后果，這會對整個列車的行車安全性造成損傷。其三，接地電位上升，大地與貫通地線二者間存在漏電流現(xiàn)象，當(dāng)在大地接收漏入電流的環(huán)節(jié)中，周圍的大地電位、電纜接地電位會隨之明顯升高，只要發(fā)生短路問題，便極易誘發(fā)后續(xù)一系列的電氣、信號設(shè)備故障。

2.2 雷電電磁干擾

鐵路在日常運行中，受到外界電磁干擾是極為常見的問題之一，我們不能將原因單純歸結(jié)在外在的電磁本身，還要考慮鐵路系統(tǒng)本身的固有特征。究其本質(zhì)，鐵路信號是將弱電系統(tǒng)作為主要支撐，對信號輻射等問題有高度敏感性，這就埋下了對鐵路行車狀況構(gòu)成安全方面的威脅的隱患。就電磁干擾這一特定情況而言，干擾對象包括了鐵路系統(tǒng)中的電子元器件、信號傳輸通道等多個方面，這會在很大程度上影響列車的整體功能。而鐵軌的建設(shè)、列車的行駛本身就是要跨越廣闊的地域，在列車可經(jīng)過、鐵路信號可覆蓋的這一廣大區(qū)域內(nèi)，不可避免地會受到其所處環(huán)境的各種各樣的影響。雷雨天氣是環(huán)境影響中最突出的方面之一，也是干擾鐵路信號的罪魁禍?zhǔn)住＠纂娞鞖庀?，因為大氣層?nèi)所含雷雨云發(fā)生了極性變化，與極性相反的云層彼此觸碰出現(xiàn)放電現(xiàn)象，進而引發(fā)雷擊問題，特別是出現(xiàn)感應(yīng)雷和直擊雷等情況，將對鐵路信號形成巨大的威脅。感應(yīng)雷指的是云層放電情況下形成相當(dāng)面積的電磁場，導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)的電子元器件、導(dǎo)體等被卷入其中，導(dǎo)致精密元器件發(fā)出電磁脈沖，這些都會對信號的輸送形成擾亂效應(yīng)尤其在鐵路系統(tǒng)中的自檢防護模塊預(yù)應(yīng)力比上述所說的脈沖力更小時，還可能引起信號系統(tǒng)完全癱瘓的嚴(yán)重后果，這將帶來難以估量的損失。而直擊雷則是最容易干擾鐵路信號的一個因素，云層電子在作用于信號系統(tǒng)后，因大量電荷影響，系統(tǒng)設(shè)備可能被損傷，系統(tǒng)不得不面臨衰減式傳輸?shù)木置妗榉乐怪睋衾姿斐傻木薮髶p失，鐵路系統(tǒng)目前采取了在主操控室加裝專業(yè)避雷裝置等手段，但在技術(shù)不斷升級的背景下，信號系統(tǒng)所具備的往往是更為精密的設(shè)施，避雷設(shè)備往往不能如愿發(fā)揮保護作用；為改善避雷效果，借助法拉第籠的原理對設(shè)施做全面防護處理，成為一種全新思路。

2.3 貫通地線的影響

如果鐵路系統(tǒng)中的貫通地線的電流注入點和信號電纜對稱，這時電纜輸入點兩側(cè)的電纜會形成值為0感應(yīng)電動勢，但方向相對。如果二者處于不相對稱的狀況，輸入點電流就會形成大于0感應(yīng)電動勢，特別是位于信號電纜附件的地線，會存在一個峰值最大的感應(yīng)電動勢，這就會對信號設(shè)備構(gòu)成直接而迅速的影響。一般來說，貫通地線若處于順利運轉(zhuǎn)狀態(tài)，就要將感應(yīng)電動勢嚴(yán)格控制在低于60V的數(shù)值范圍。雖然在信號電纜外層所形成的電流并不大，但其內(nèi)部的感應(yīng)電動勢卻往往數(shù)值可觀；而在接觸網(wǎng)異常導(dǎo)致信號受干擾的情況下，所對應(yīng)的感應(yīng)電動勢往往會存在低于30V的情況。

3 電磁干擾解決措施探析

3.1 屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)作為保護鐵路信號的一種基本手段，其在正式使用環(huán)節(jié)，可以劃分為靜電、電磁屏蔽的不同類型。在這兩種技術(shù)中，靜電屏蔽技術(shù)更多是以設(shè)施體系在運轉(zhuǎn)時所形成的電感應(yīng)磁場、恒定型磁場等作為主要對象，對其進行必要的控制處理，避免設(shè)施靜態(tài)下所對應(yīng)的磁場效應(yīng)對信號的正常輸送形成不利影響。與之對應(yīng)的，電磁屏蔽技術(shù)則是將線路信號形成的交變磁場、交變電場作為對象加以妥善處理，為了對系統(tǒng)設(shè)施做必要的電場屏蔽，就要求工作人員把將金屬材料當(dāng)作導(dǎo)體，由其完成信號精準(zhǔn)輸送的任務(wù)，一般來說，金屬導(dǎo)體的一側(cè)會直接和地表相接，以確保電流、信號等可以有效從地表導(dǎo)出；由金屬材料充當(dāng)電導(dǎo)體，可以充分利用其具有的高導(dǎo)電、低導(dǎo)磁優(yōu)勢特征，將其連接到低頻電場、高頻磁場中去，從而達到導(dǎo)體設(shè)備的多形式運用的目的。

3.2 牽引供電系統(tǒng)方面

對牽引供電系統(tǒng)加以處理，工作人員往往會采用在軌道上增設(shè)扼流變壓器從而增大鐵芯電流的方式，或者設(shè)置LC電流從而構(gòu)成并聯(lián)諧振，對外部環(huán)境的電磁干擾形成屏蔽作用。因為ZPW-2000軌道電路給牽引電流基波帶來的影響整體比較小，甚至可能是斷路，這就達到了電流彼此平衡的效果。此外，軌道電流往往選擇較高偶次諧波為載頻盡可能地削弱牽引電流對其的影響。

3.3 雷電方面

通過將避雷網(wǎng)視為接閃器，并在信號樓對避雷帶完成敷設(shè)，有效避免雷電不良影響，在正式操作中，要完全根據(jù)相關(guān)要求落實，保證避雷帶敷設(shè)達到合理標(biāo)準(zhǔn)。其次，可以在外墻位置均勻敷設(shè)引下線，確保電器線路距離處于5~10m之間的范圍，并且滿足綜合接地裝置連接要求；再者對法拉第籠進行應(yīng)用，使之作為信號機房電磁屏蔽形式存在，在保持接地狀態(tài)的同時，對室外信號設(shè)備進行安裝，可以達到屏蔽衰耗空間電磁場效果。

3.4 貫通地線方面

在對貫通地線進行架設(shè)時，必須重點關(guān)注其與信號電纜二者間的間距大小，將此間距合理控制在不低于1米的范圍，此后選擇填砂的方法做正式的防護操作。此外，為避免信號電纜的外層絕緣套被外界損傷，應(yīng)該設(shè)置必要的監(jiān)控設(shè)施，及時把握電纜絕緣狀況，只要有異常發(fā)生，就要迅速加以處理。

4 結(jié)語

綜上所述，加強對電磁干擾對鐵路信號的影響及應(yīng)對措施的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確電磁干擾鐵路信號可能造成的后果，在此基礎(chǔ)上對電磁干擾解決措施展開研究，兼顧屏蔽技術(shù)、牽引供電系統(tǒng)、雷電影響、貫通地線等方面因素。