电磁干扰对铁路信号的影响探析余军强 (中土集团福州勘察设计研究院有限公司,福州350013) 【摘 要】铁路信号设备是保证铁路各个站点之间、机车与铁路沿线信号正常的基础，是铁路信息系统运行安全的保障。有关调查显示，近年来铁路沿线电磁干扰问题严重，时常发生信号设备被毁、信息系统运行故障等问题，给铁路运营安全造成威胁。论文对外部电磁干扰对铁路信号系统造成的影响进行探析。 【关键词】电磁干扰；铁路信号；影响 【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.04.132 1 引言随着铁路的快速发展，越来越多的精密电子设备被用于铁路信号系统之内，但容易受到外界环境的影响，从而产生电磁干扰，对铁路系统安全造成影响[1]。近年来，关于铁路系统信号安全问题也越来越受到重视，本文从原理上分析影响铁路信号电磁干扰的根源，同时结合工作实际提出改进措施，从而进一步减小电磁干扰对铁路信号的影响，保证铁路行车安全[2]。 2 铁路信号的重要性近年来，信息化、网络化及智能化等微电子技术在铁路信号系统中得到了广泛的应用。铁路信号系统大量采用抗干扰能力低的集成电路和微电子器件，极易受到电磁脉冲辐射侵入和干扰，影响系统的稳定性和可靠性。电磁干扰对铁路信号的安全隐患会造成很大的损失，对于人们的生命财产安全会产生影响。所以，应该加强对铁路信号电磁干扰的研究和探讨。 3 电磁干扰对铁路信号的影响3.1 牵引供电系统对铁路信号的干扰方式 3.1.1 牵引传导性干扰 牵引传导干扰，指的是牵引电流不平衡导致的干扰形式，也是造成铁路电路干扰的重要因素之一。信号设备与牵引电流都是通过钢轨连接，但是由于钢轨阻抗较大，同时加上变压器线圈不对称、对地泄漏等综合因素，导致2根钢轨中的电流量不等，导致电流不平衡。也正是由于产生了不平衡电流，导致变压器二次侧会产生感应电动势，而感应值的大小由2个钢轨之间的电流差决定。当这个感应电动势增加到一定程度时，就会影响轨道继电器，导致误动作发生。 3.1.2 牵引电磁干扰 由于铁路沿线存在高负荷线路，会产生一定的电磁，在信号电缆中难免会存在感应电动势，影响信号电缆中相关信号的传输。若感应电动势过大，有时会将信号电缆绝缘皮击穿，对火车的运行安全造成威胁。因此，对于带有屏蔽层的信号电缆，应该做好屏蔽层接地工作，有效避免电磁干扰的影响。在选择接地方式过程中，应该根据实际情况，选择单端接地模式或双端接地模式。 3.2 雷电电磁干扰 雷电是大气放电所产生，是由2种带异电荷的雷云接近时产生的强烈放电现象。由于雷云一般情况下距离地面较远，所以，异种电荷云层放电对地面铁路信号系统影响较小。而雷击作为云层对大地的放电现象，对铁路信号设备的影响非常大。通常把雷击分为直击雷和感应雷2种主要形式。直击雷指的是放电直接击中铁路信号系统，它的危害极大，一般会造成设备损坏和人员伤亡。由于站场内铁路信号设备一般集中在信号机械室附近，所以安装接闪器、引下线、和接地装置可以有效地防御直击雷。信号防雷设计中，信号机房一般采用法拉第笼的方式避免直击雷，即将建筑内的钢筋全部焊接为一体，实现等电位连接，这样整个建筑在电气上是连通的，可以有效防护直击雷。 感应雷指的是放电并未直接击中铁路信号系统，而是在其放电过程中产生巨大的磁场变化，使附近导体中产生强大的电磁脉冲。电磁脉冲会在沿着导体传导的过程中，损害电路中灵敏的元器件，由于信号系统中电器元件集成度很高，所以，感应雷所产生的电磁脉冲会对铁路信号系统的核心部分造成不可低估的损害。 3.3 贯通地线的影响 如果信号电缆与贯通地线电流输入点相对称，那么贯通地线注入点两边信号电缆产生的感应电动势大小相同，但方向相反，这时信号电缆感应电动势为0；如果二者不对称，而信号电缆中存在感应电流，就会产生感应电动势，特别是贯通地线位于信号电缆一端，这时信号电缆中感应电动势大小达到峰值。一般来说，根据相关规定，当贯通地线联通正常情况下，线路中产生的感应电动势不能大于60V。其中信号电缆外皮中的微小电流变化都可能在电缆中形成比较大的感应电动势。若接触网出现故障，电路中反应电动势应该在30V以下；而贯通地线故障通常断线，电场耦合被电缆外皮屏蔽。 4 干扰信号解决方案4.1 牵引供电系统对铁路信号干扰的解决方案 在25Hz轨道电路中，可以在轨道电路中增加扼流变压器的气隙，增加铁芯的饱和电流强度；在扼流变压器次级加绕抗干扰线圈，并增加适配器；设计LC震荡电路对其产生并联谐振、增强信号防止干扰。ZPW-2000轨道电路由于采用空心线圈对50Hz牵引电流阻抗特别小，相当于是断路，从而起到平衡电流的作用。由于牵引电流不仅存在着50Hz基波，还有相应的奇次谐波、偶次谐波。因此，ZPW-2000在选择载频上，选择高的偶次谐波，从而避开牵引电流的影响。 4.2 雷电电磁对铁路信号干扰的解决方案 为抵御直击雷和降低雷电电磁干扰，在信号机房应该采用防雷击措施，但传统避雷针避雷方式应该视情况采用，切不能盲目在机房建筑物上设置金属避雷针，这样会增加雷击机率。 信号楼顶应该敷设避雷带和避雷网作为接闪器，根据《铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件》（TB/T 3074—2016）敷设网格不大于3m×3m。同时，外墙均匀垂直敷设4～6根引下线，与其他电器线路距离大于5m，并与综合接地装置连接。信号机房内的建筑物应采用法拉第笼进行电磁屏蔽。 室外信号设备安装在接地的铁磁物质箱盒内，接地的铁磁物质可以屏蔽衰耗空间的电磁场，室外信号箱盒应设置独立的接地体。信号设备端口安装SPD（浪涌保护器），可以将传输线传导的雷电电压降到信号设备能承受的程度。电源设备安装纵向防护电源SPD，实现纵向防护。 信号室内设置接地汇集线，在信号楼的电源室、运转室、继电器室、微机室内陆墙壁上或静电地板下方水平敷设，不能构成闭环。 4.3 贯通地线电路对铁路信号干扰的解决方案 为了减小电线路中产生的感应电动势，可以采用新型环保材料作为贯通地线外套的材质，进一步减小贯通地线的接地电阻以提高其漏泄能力。贯通地线与信号电缆并行敷设时，要注意保持一定间隔，其水平距离应该在1m以上，同时采用填砂防护模式，电缆槽一般采用绝缘材质。为了避免信号电缆绝缘层受到破坏，应该加强室内监测系统建设，加强对电缆绝缘指标的检测，保证贯通地线先关指标满足要求。 5 结语铁路现场经常出现电磁干扰，干扰的形成比较广泛，且危害较大。本文通过对影响铁路信号安全运行的几种电磁干扰进行分析，结合实际生产提出相应的解方案。对于铁路信号系统来说，一旦发生电磁干扰问题，不仅影响系统正常运行，还可能导致极为严重的后果，因此，必须提升对其的重视，同时采用妥善的改善措施，这对于我国铁路事业安全可靠运营至关重要。 【参考文献】 【1】胡帅，温小林.牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析[J].中国新技术新产品，2015（3）：33. 【2】梁磊.铁路信号强电磁干扰抑制技术的研究[J].科技创新与应用，2016（13）：299. The Influence Analysis of Electromagnetic Interference on Railway Signal YU Jun-qiang 【Abstract】Railway signal equipment is to ensure that the railway stations,locomotives and railway signals along the normal basis of the railway information system security.However,the survey shows that in recent years,along the railway electromagnetic interference is serious,often occurred in the destruction of signal equipment,information systems,such as the operation of the fault,the threat to the safety of railway operations.In this paper,the influence of external electromagnetic interference on railway signal system is analyzed. 【Keywords】electromagnetic interference;rail way signal;impact 【中图分类号】U284 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467（2017）04-0071-02 【收稿日期】2017-01-09 【作者简介】余军强（1981～），男，福建福州人，工程师，从事铁路信号设计与研究。 |
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