淺析電磁干擾對(duì)鐵路信號(hào)的影響及措施

摘要：在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域，鐵路信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)運(yùn)輸安全非常重要。鐵路信號(hào)系統(tǒng)中各種元器件種類繁多，精密度高，非常容易受到各種電磁干擾。本文從牽引供電、雷電以及貫通地線三個(gè)方面對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討，并逐一提出了相應(yīng)的對(duì)策，最終為鐵路信號(hào)的安全及提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量有所幫助。筆者希望通過自身的努力，提高鐵路信號(hào)的安全和傳輸質(zhì)量，為我國(guó)鐵路技術(shù)工作者的決策提供一點(diǎn)參考。

關(guān)鍵詞：電磁干擾;鐵路信號(hào)系統(tǒng);安全性

一、引言

近年來，隨著我國(guó)逐漸加快城市化進(jìn)程的腳步，為了滿足人們出行的需要，增進(jìn)區(qū)域間經(jīng)濟(jì)交流的需要，以高速鐵道為代表的鐵路建設(shè)，正在極大提升鐵路的運(yùn)行速度和客貨運(yùn)輸量。但值得我們深入關(guān)注的是，電磁干擾對(duì)鐵路系統(tǒng)的日常運(yùn)行帶來了危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響了鐵路信號(hào)在傳輸過程中的穩(wěn)定性，對(duì)信號(hào)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生了危害，進(jìn)而可能帶來不可預(yù)知的嚴(yán)重后果。因此，通過采取有效的措施，盡可能的減少電磁干擾對(duì)信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生的影響。在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，一旦有較明顯電磁干擾，有很大幾率對(duì)鐵路系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來不可想象的負(fù)面影響，甚至?xí)斐蓪?duì)乘客的生命安全和財(cái)產(chǎn)帶來威脅，電磁干擾已經(jīng)成為制約我國(guó)鐵路行業(yè)未來發(fā)展的不可忽視的因素，保證鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要的戰(zhàn)略意義。

二、分析電磁干擾對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的主要影響

鐵路信號(hào)系統(tǒng)中存在大量的精密元器件，集成度也比較高，因此，電磁干擾會(huì)鐵路信號(hào)的紊亂，嚴(yán)重影響鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行安全，引發(fā)安全事故。

（一）牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)造成的電磁干擾

在我國(guó)的鐵路系統(tǒng)中，牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，牽引電流不夠平衡產(chǎn)生的牽引傳導(dǎo)性干擾。軌道電路與列車牽引回流載體相同，在鐵路信號(hào)系統(tǒng)與鐵軌連接的時(shí)候，需要扼流變壓器發(fā)揮作用，鐵軌連接時(shí)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(shí)，就不會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備造成不良影響。但是在鋼軌阻抗大小、對(duì)地泄漏等因素影響下，則會(huì)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(hào)失真等情況出現(xiàn)。第二，牽引電磁干擾。鐵路沿線高負(fù)荷電路中出現(xiàn)電磁干擾較多，導(dǎo)致信號(hào)電纜出現(xiàn)感應(yīng)電壓，降低了信號(hào)的傳輸質(zhì)量，更有可能擊穿絕緣信號(hào)線，威脅到列車的運(yùn)行安全。第三，有時(shí)接地電位急劇上升，會(huì)出現(xiàn)大地與貫通地線間出現(xiàn)漏電的情況，造成電路短路，進(jìn)而引發(fā)電氣信號(hào)設(shè)備的故障。

（二）雷電對(duì)鐵路信號(hào)造成的電磁干擾

當(dāng)正負(fù)兩種電荷互相接近時(shí)，并在空氣摩擦過程中產(chǎn)生閃電和較強(qiáng)大的電力保護(hù)。由于雷源離鐵路較遠(yuǎn)，因此，并不會(huì)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，然而，雷源產(chǎn)生的雷擊，可以對(duì)信號(hào)產(chǎn)生兩種影響，即感應(yīng)電擊和直接電擊。感應(yīng)電擊是在放電的過程中會(huì)引起周圍磁場(chǎng)的變化，形成變化的電磁脈沖，電磁脈沖沿著外部的有效介質(zhì)損壞電路中的靈敏部件。直接電擊是雷電所發(fā)出的電荷會(huì)直接作用到鐵路的信號(hào)傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，在放電的過程中也會(huì)產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，引起周圍通行環(huán)境的改變，鐵路信號(hào)運(yùn)行系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。

（三）貫通地線對(duì)信號(hào)造成的電磁干擾

在現(xiàn)有的鐵路系統(tǒng)運(yùn)行過程中，貫通地線對(duì)地鐵信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生的影響主要分為以下兩點(diǎn) ：第一，信號(hào)電纜中的電流注入與貫通地線相對(duì)稱，方向相反，這時(shí)候兩者產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相一致的，信號(hào)設(shè)備的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。第二，信號(hào)電纜設(shè)備和貫通地線的電流不對(duì)稱，在這樣的情況下，一般信號(hào)電纜會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在靠近貫通地線的位置，其電動(dòng)勢(shì)會(huì)達(dá)到最大值。

三、針對(duì)鐵路信號(hào)電磁干擾的有效防范措施

通過前面的分析，我們了解了鐵路信號(hào)系統(tǒng)中最為常見的電磁干擾種類，這些電磁干擾在危害程度、持續(xù)時(shí)間、控制難度等方面上都存在一定的差異，因此，提出有效的防范措施，降低安全事故發(fā)生的概率，保障列車正常運(yùn)行，都會(huì)帶來十分積極的意義。

（一）針對(duì)牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)造成的電磁干擾的措施

降低牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)造成的影響，第一，可以設(shè)置安全防雷或者接地設(shè)施，保證整個(gè)鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)行。利用鐵路牽引供電系統(tǒng)的供電環(huán)節(jié)，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)電路，然后選擇合適的電氣設(shè)備，以此來降低電池和電流的干擾。第二，使用最科學(xué)的方式對(duì)牽引系統(tǒng)進(jìn)行供電，為了能夠保證回流線的對(duì)稱性，盡量延長(zhǎng)供電回路，確?；亓鞴ぷ髂軌蝽樌倪M(jìn)行，防止電流在回流的過程中受到電磁的干擾。第三，優(yōu)化施工工藝和規(guī)范的操作流程，保證整體項(xiàng)目的建設(shè)能夠符合防電磁干擾技術(shù)的相關(guān)要求。第四，在鐵路運(yùn)輸過程中使用正確的連接方式，對(duì)貫穿地線進(jìn)行連接，防止使用連接或者替代的方式進(jìn)行電纜的施工，工作人員需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求和規(guī)定進(jìn)行操作，確保施工的規(guī)范性，以此來提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（二）針對(duì)雷電對(duì)鐵路信號(hào)電磁干擾的措施

為了有效預(yù)防雷電等自然因素對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)帶來的電磁干擾，需要在信號(hào)設(shè)備機(jī)械室上構(gòu)建相關(guān)的雷防設(shè)備。選擇使用避雷網(wǎng)作為接閃器來對(duì)雷擊進(jìn)行有效防范，在列車機(jī)械室頂部搭建避雷針，同時(shí)在鋪設(shè)防雷設(shè)備中嚴(yán)格按照相關(guān)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。針對(duì)鐵路信號(hào)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(chǎng)，在室外信號(hào)設(shè)備中成功進(jìn)行接地體設(shè)備的安裝作業(yè)。

（三）針對(duì)貫通地線對(duì)鐵路信號(hào)電磁干擾的措施

為減少線路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，需要確保地線外套材質(zhì)，通常情況下會(huì)選擇質(zhì)量較高的環(huán)保型材料，在減小接地電阻的基礎(chǔ)上，使漏泄能力得到進(jìn)一步提高。同時(shí)，在對(duì)信號(hào)電纜、貫通地線敷設(shè)過程中，也要注意兩者之間距離。此外，通過室內(nèi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建，可以對(duì)電纜絕緣指標(biāo)進(jìn)行檢查和監(jiān)控，避免信號(hào)電纜絕緣層出現(xiàn)損壞情況，并維護(hù)信號(hào)系統(tǒng)安全和穩(wěn)定。

結(jié)束語

隨著我國(guó)鐵路事業(yè)不斷發(fā)展，電磁干擾問題也引發(fā)社會(huì)各界密切關(guān)注，受到電磁干擾影響也會(huì)對(duì)鐵路系統(tǒng)正常運(yùn)行造成不良影響。筆者通過從電磁干擾對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的主要影響展開詳細(xì)的分析，從牽引供電、雷電以及貫通地線等三個(gè)方面出發(fā)，有針對(duì)的提出了相應(yīng)的措施，確保鐵路信號(hào)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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[2]王順順.電磁干擾與鐵路信號(hào)安全的相關(guān)性研究[J].電子世界，2019（18）：161-162。

作者簡(jiǎn)介：王志剛，（1984-8-）哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授。

（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150060）