電磁干擾對鐵路信號的影響及防范對策分析

趙云波

（中鐵九局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 吉林省吉林市 132000）

伴隨著中國在科技、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，以鐵路工程為代表的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處在快速發(fā)展的階段，同時，在電子元件精密化以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，讓鐵路工程中的數(shù)據(jù)信號系統(tǒng)也正朝著更加智能、更加精密的方向發(fā)展。但是值得注意的是，在鐵路系統(tǒng)日常運(yùn)行的過程中，電磁干擾現(xiàn)象會經(jīng)常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了鐵路信號數(shù)據(jù)在傳輸過程中的穩(wěn)定性，并帶來不可預(yù)知的嚴(yán)重后果，因此，作為相關(guān)領(lǐng)域工作人員，了解鐵路信號之于鐵路工程的重要意義、認(rèn)識電磁干擾對鐵路信號所帶來的潛在危害、認(rèn)識常見的對鐵路信號造成電磁干擾的種類，并且制定科學(xué)有效的鐵路信號電磁干擾防范措施，是從事相關(guān)領(lǐng)域的工作人員所必須要關(guān)注的重要課題。

1 保障鐵路信號穩(wěn)定的重要價值

整體來講，在鐵路工程當(dāng)中，保障鐵路信號以及相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定，是保證鐵路系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要前提。伴隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，在鐵路系統(tǒng)當(dāng)中，使用了大量的高精密儀表設(shè)備，但是仍然會出現(xiàn)各種類型的安全事故。實際上，鐵路安全事故的形成絕大部分是因為外界因素所導(dǎo)致的，例如雷電等惡劣氣候環(huán)境。另外，在鐵路系統(tǒng)當(dāng)中，機(jī)械室當(dāng)中的儀器設(shè)備之間也可能形成電磁干擾，而鐵路信號一旦在傳輸過程中存在有較為明顯的電磁干擾，將會對鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來巨大負(fù)面影響，甚至?xí)嚿铣丝偷纳敭a(chǎn)安全帶來嚴(yán)重的威脅。

2 電磁干擾對鐵路信號帶來的威脅

鐵路工程作為中國交通系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵構(gòu)成部門，其在日常運(yùn)行的過程中一旦受到較為強(qiáng)烈的電磁干擾，鐵路系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)便會受到電磁波的影響，讓鐵路系統(tǒng)對相關(guān)指令的反應(yīng)速度降低，在嚴(yán)重狀態(tài)下，還會對列車運(yùn)行的安全性帶來影響，造成安全隱患，威脅列車上人民群眾的生命財產(chǎn)安全。根據(jù)筆者經(jīng)驗，把電磁干擾對鐵路信號所帶來的影響歸納為以下幾個方面：

（1）是列車在行駛過程中的，電磁干擾會對列車軌跡造成影響，當(dāng)前，我國列車在行駛階段基本上都是依靠列車內(nèi)的精密儀表設(shè)備進(jìn)行控制，一旦存在有較為強(qiáng)烈的電磁干擾時，列車系統(tǒng)當(dāng)中的精密元器件的功能將會紊亂或失效，導(dǎo)致列車不能夠按照原有指令進(jìn)行正常行駛，甚至可能導(dǎo)致列車在行駛過程中接收到錯誤的運(yùn)行制定而偏離正常路線，對列車上乘客的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅；

（2）在強(qiáng)電磁干擾的情況下，鐵路系統(tǒng)的部分功能將會出現(xiàn)失靈，導(dǎo)致列車上的控制人員無法針對列車的錯誤進(jìn)行糾正，另外在電磁干擾的情況下，信號在傳輸過程中將會出現(xiàn)延遲、丟包等情況，這對于列車駕駛員了解列車運(yùn)行的真實情況，會帶來巨大的干擾。總的來說，電磁干擾對鐵路信號所帶來的危害是巨大的，因此必須要針對其進(jìn)行科學(xué)防范，才能讓其所帶來的危害降至最低。

3 常見的鐵路信號電磁干擾種類分析

實際上，形成對鐵路信號造成影響的電磁干擾原因是多元化的，相關(guān)工作人員必須要對一些常見的電磁干擾產(chǎn)生原因進(jìn)行了解，才能夠在源頭和傳輸過程中，對其進(jìn)行切斷。

3.1 牽引供電對鐵路信號造成的電磁干擾

在我國的鐵路系統(tǒng)當(dāng)中，牽引供電系統(tǒng)的干擾主要涵蓋牽引傳輸與牽引電流所形成的電磁干擾。其中牽引傳輸所引起的電磁干擾主要是因為電流在傳輸過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定所導(dǎo)致的，這同時也是鐵路信號受到影響的作為核心原因之一，在此之中，鐵路系統(tǒng)之中的信號連接儀表設(shè)備與牽引電流規(guī)定的抗阻力較強(qiáng)，將會導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的線圈發(fā)生不對稱的情況，引起鐵路工程中軌道電流的不穩(wěn)定，除此以外，電磁干擾還可能引發(fā)鐵路軌道周邊線路產(chǎn)生高負(fù)荷路線，所形成的電磁波將會對鐵路數(shù)據(jù)信號的傳輸帶來巨大的影響，所以針對鐵路接地方式的選取必須要科學(xué)化、合理化。

3.2 雷電現(xiàn)象對鐵路信號造成的電磁干擾

作為一種常見的自然現(xiàn)象，雷電同樣會對鐵路信號造成電磁干擾，而且同其他原因相比，雷電現(xiàn)象對鐵路信號所造成的電磁干擾會更加具有破壞性，雷電現(xiàn)象對鐵路信號造成的電磁干擾主要包含以下幾大種類：

（1）直擊雷，即鐵路工程被直擊雷直接擊中，不僅其帶來的瞬間巨大電流會對列車上的精密儀表設(shè)備造成巨大破壞，同時還可能導(dǎo)致周邊地理環(huán)境的變化；

（2）感應(yīng)電流，通常情況下，雷電所帶來的感應(yīng)電流不太可能引發(fā)周邊地理環(huán)境的變化，但是在雷電開展放電的過程中，線路導(dǎo)圖會在受到強(qiáng)磁場干擾后，產(chǎn)生電磁脈沖信號，鐵路工程中相關(guān)設(shè)備造成直接巨大破壞，實際上，在我國鐵路工程當(dāng)中，有大量設(shè)備時必須要長時間在外部環(huán)境中使用的，一旦在鐵路軌道上形成大電流，對應(yīng)連接設(shè)備就會形成大電流，對這些設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。

3.3 貫通地線對鐵路信號造成的電磁干擾

如果貫通地線的電流注入點(diǎn)與鐵路工程中的信號電纜相互對稱，那么在電纜的輸入點(diǎn)兩邊的電纜就會形成數(shù)值為0 的感應(yīng)電動勢，但是兩者方向相反，如果兩者之間方向不對稱，電纜輸入點(diǎn)兩邊的電流會形成數(shù)值不為0 的感應(yīng)電動勢，特別是針對信號電纜一端的地線來講，其感應(yīng)電動勢會達(dá)到最大值，對鐵路信號設(shè)備造成巨大的負(fù)面影響。一般情況下，貫通地線在正常使用的過程中，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確要求其形成的感應(yīng)電動勢不能夠超過60V，雖然在信號電纜外部所形成的電流較小，此刻在電纜內(nèi)部形成的感應(yīng)電動勢較大，如果是接觸網(wǎng)異常造成的問題，則一般情況下，其感應(yīng)電動勢會在30V 以下。

整體來講，以上便是最為常見的鐵路信號電磁干擾種類，因為產(chǎn)生原因的不同，這些電磁干擾在危害程度、持續(xù)時間、控制難度上都存在有一定程度的差異，所以在今后防范的過程中，必須要對這些電磁干擾種類進(jìn)行有效了解，并且有針對性的進(jìn)行防范。

4 針對鐵路信號電磁干擾的有效防范措施

從上文的分析中不難發(fā)現(xiàn)，在電磁干擾對鐵路信號的影響往往是十分致命的，輕則可能導(dǎo)致列車延誤，重則可能對車上乘客的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，因此，研究鐵路信號電磁干擾的有效防范措施，對于保障列車正常運(yùn)行，保護(hù)車上乘客的生命財產(chǎn)安全，降低安全事故發(fā)生的概率，都會帶來十分積極的意義。

針對于鐵路工程信號系統(tǒng)來說，為了最大限度保障其在使用過程中的完整性，通常需要對鐵路信號系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的各種問題進(jìn)行逐一分析，其中作為主要的抑制類型涵蓋接地措施、濾波措施以及屏蔽措施等。

4.1 針對雷電現(xiàn)象對鐵路信號電磁干擾的有效防范

為了有效預(yù)防雷電等自然因素對鐵路信號系統(tǒng)帶來的電磁干擾，需要在信號設(shè)備機(jī)械室上構(gòu)建相關(guān)的雷防設(shè)備。一般情況下，采用假設(shè)避雷針的方式，若未按照實際狀況，基于真實位置和科學(xué)方法進(jìn)行避雷針假設(shè)，不僅無法有效預(yù)防雷擊對鐵路信號系統(tǒng)的破壞，反而會大幅度增加鐵路信號設(shè)備遭受雷擊的概率，因此，需要選擇使用避雷網(wǎng)作為接閃器來對雷擊進(jìn)行有效防范，在列車機(jī)械室頂部進(jìn)行避雷帶搭建，同時在進(jìn)行有關(guān)防雷設(shè)備鋪設(shè)的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，例如：避雷網(wǎng)的規(guī)格應(yīng)選擇3m*3m，另外，還需要在鐵路工程外墻位置埋設(shè)5 根或以上的引下線，并保證引下線和其他設(shè)備之間至少有5m 以上的間隔距離，同時全部與結(jié)合接地設(shè)備連接。針對鐵路信號系統(tǒng)中的鐵磁物質(zhì)盒需要檢查并確認(rèn)其有效接地，只有這樣，才能夠有效屏蔽掉雷電所產(chǎn)生的電磁場，在室外信號設(shè)備中成功進(jìn)行接地體設(shè)備的安裝作業(yè)。

4.2 合理使用屏蔽技術(shù)

當(dāng)前，屏蔽技術(shù)同樣是鐵路信號防范電磁干擾的一項重要技術(shù)，該技術(shù)的原理是依靠對輻射的傳播途徑的形式來實現(xiàn)的，在實踐當(dāng)中，主要是憑借金屬與磁性材料等物質(zhì)，把鐵路信號系統(tǒng)當(dāng)中容易受到電磁干擾影響的區(qū)域進(jìn)行包圍，實現(xiàn)內(nèi)外有效隔離的效果。目前在國內(nèi)，常用的屏蔽技術(shù)可以劃分為以下幾種類型：第一，靜電屏蔽，該技術(shù)的主要功能是預(yù)防靜電場、恒定磁場對鐵路信號系統(tǒng)所帶來的電磁干擾；第二，靜電屏蔽，依靠該技術(shù)，能夠有效預(yù)防交變電場、交變電磁場對鐵路信號系統(tǒng)所帶來的電磁干擾，但值得注意的是，完成電場屏蔽需要構(gòu)建在金屬體與接地基礎(chǔ)上，針對低頻磁場需要憑借高頻導(dǎo)率鐵磁性材料的使用來實現(xiàn)對電磁干擾的屏蔽目的，高頻磁場則可以使用高電導(dǎo)率金屬材料使用符合屏蔽要求；低頻電場則使用低磁導(dǎo)率金屬材料達(dá)到屏蔽的作用。

4.3 貫通地線對鐵路信號電磁干擾的有效防范方法

為了能夠有效降低鐵路線路中的電影電動勢數(shù)值，鐵路部門需要重點(diǎn)開展對鐵路信號系統(tǒng)中地線材質(zhì)的檢查工作。一般情況下，應(yīng)選用質(zhì)量較好，環(huán)保性能優(yōu)越的地線外套材料。在最大限度降低接地電阻的大背景下，讓導(dǎo)線自身的泄電能力。貫通地線以及信號線纜進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)的過程中，需要重點(diǎn)就兩者之間的距離進(jìn)行關(guān)注，即兩者之間的距離既不能太近，也不能太遠(yuǎn)。另外，依靠室內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，來實現(xiàn)對鐵路信號系統(tǒng)當(dāng)中各部分電纜的絕緣能力的檢查和有效控制，有效預(yù)防信號電纜絕緣層發(fā)生破壞等狀況，并最大限度保障鐵路信號系統(tǒng)自身的安全性和穩(wěn)定性。

4.4 正確使用濾波技術(shù)

在鐵路信號系統(tǒng)對電磁干擾進(jìn)行防范的過程中，濾波技術(shù)也是其中一項十分關(guān)鍵的技術(shù)，該技術(shù)同時還是一項較為先進(jìn)的技術(shù)。在實踐過程中，工作人員使用濾波器來對鐵路信號系統(tǒng)當(dāng)中所出現(xiàn)的電磁干擾現(xiàn)象進(jìn)行全方位的過濾。在目前國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)對濾波技術(shù)進(jìn)行使用的過程中，主要使用高通濾波器和低通濾波器兩種類型。在此之中，低通濾波器在預(yù)防鐵路信號系統(tǒng)電磁干擾當(dāng)中最為常用，低通濾波器還能夠基于銅帶的種類開展劃分，分成寬帶與窄帶兩種類型，目前國內(nèi)針對窄帶濾波器的使用比較普遍。在實踐過程中，濾波器主要可以保障鐵路信息系統(tǒng)當(dāng)中所使用的高精度儀表設(shè)備在使用過程中所形成的噪音不會被泄漏，依靠篩選性攔截或者對有害的電磁波進(jìn)行分流，可以顯著降低進(jìn)入到鐵路信號系統(tǒng)中的精密元器件中的有害噪音信息。首先，濾波器的作用是對鐵路信號系統(tǒng)電子儀表設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行隔離，因為鐵路信號設(shè)備中精密儀表設(shè)備的電子元器件體積極小，非常容易導(dǎo)致彼此電路之間出現(xiàn)相互干擾的情況，因此有必要對不同種類的電路開展隔離，依靠互聯(lián)線對這些信號進(jìn)行濾波處理，由此實現(xiàn)隔離效果。其次，濾波器還能夠?qū)﹁F路信號系統(tǒng)當(dāng)中的電纜進(jìn)行濾波處理，在鐵路信號系統(tǒng)當(dāng)中，電纜是接受干擾與輻射干擾最為有效的設(shè)施，工作人員依靠在屏蔽電纜兩端進(jìn)行濾波器的使用，使得電磁波的輻射強(qiáng)度得到明顯的削弱，濾波器一般是做成連接器的樣式，在工作人員對其進(jìn)行安裝時能夠?qū)Ρ舜说奈恢眠M(jìn)行相互置換，濾波能力表現(xiàn)整體較為優(yōu)異，可以把形成的高頻電磁波進(jìn)行迅速有效的過濾，保障鐵路信號系統(tǒng)在正常使用的過程中受到干擾的概率會大幅度降低，同時擁有良好的接地能力，可以保障射頻抗組。

5 結(jié)束語

整體來講，作為中國交通系統(tǒng)的重要構(gòu)成板塊之一，鐵路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對于保障我國經(jīng)濟(jì)的快速平穩(wěn)增長將會帶來十分重要的作用。而為了保障鐵路的正常使用，針對鐵路信號系統(tǒng)的電磁干擾防范自然成為了相關(guān)部門工作人員所必須要關(guān)注的重要問題，所以，有關(guān)部門工作人員必須要認(rèn)識到鐵路信號系統(tǒng)的重要意義以及電磁干擾對鐵路信號的正常傳輸所帶來的負(fù)面影響，有針對性的采取相關(guān)有效措施，對電磁干擾進(jìn)行及早防范，保障鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及車上乘客的生命財產(chǎn)安全。通過對合理措施的運(yùn)用，減少鐵路信號受到的干擾，從而確保鐵路交通運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。