关于强电磁干扰对铁路信号的影响探究

郝会超

摘要：随着社会的发展，铁路电气化发展的速度明显上升，铁路电气化程度提升也较为明显。先进精密的电子产品的相继采用，这些电子产品在一定程度上使设备体积、功耗、价格和性能大幅提高。但由于电子产品的耐压能力比较脆弱，对外界的电磁干扰就显得格外敏感。这种情况使设备的安全性和可靠性受到了影响。因此研究强电磁干扰对铁路信号的影响、产生的危害及如何解决干扰成了迫在眉睫的重要工作。这有利于完善铁路信号的安全防护，对铁路的正常运行起到了很好的保障。

关键词：强电磁干扰；铁路信号；影响；探究

中图分类号：TM862文献标识：A

近年来，各种电缆烧毁事件发生频繁，严重危害到铁路及沿线的工作人员的人身安全；也给铁路运输带来了巨大的经济损失。究其事故原因很大程度上是出于强电磁干扰了铁路信号。因此提高自身的抗干扰力才是保证信号系统正常运行的关键所在。本文主要研究了雷电电磁干扰和牵引供电系统的电磁干扰这两种重要电磁干扰。分析强电磁干扰对铁路信号的影响，并找出解决的办法以实现铁路信号的安全化。

一、研究强电磁干扰对铁路信号影响的历程

国际上对雷电的研究开始的比较早，但取得研究性进展还要追溯到1990年。截止目前，研究有关全空间雷电电磁场的计算与仿真研究工作却很少。

2002年2月9日行业标准TB/T 2311-2002铁路电子设备用防雷保护器由铁道部所发布。这标志着电气设备的保护和防护意识已渐渐发展起来。

于2003年行业标准TB/T3074-2003铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件被颁布，这种具有国家标准协调的技术条件还体现出了先进性和实用性。国际先进标准的尽可能采用，要达到分区、分级的综合防雷思想的提出。很好的促进了铁路信号系统的防护措施向着技术先进、经济合理、科学有效、安全可靠的方向发展。结合实际情况来分析，我国的高速铁路建设起步相对较晚。也很少研究强电磁干扰对铁路信号的影响，以致还未形成成熟的实践经验。这就要求我们根据现状和出现的问题来分析，找出确实的解决办法来保护铁路信号系统。

二、强电磁干扰铁路信号的基本情况

强电磁干扰通常是指任何能使设备或系统性能减低的电磁现象，有传导性干扰和辐射干扰两种形式。这两种干扰方式的划分依据主要在于干扰的耦合方式的区别。

通过导电介质的作用将一个电网络上的信号耦合到另外一个网络上的这种情况被称为传导性干扰。

干扰源通过空间的作用把一个信号耦合到另外一个电网络上的情况被称为辐射干扰。

雷电电磁干扰和电气化牵引供电系统干扰构成了强电磁干扰。这两种干扰是通过传导传输和辐射耦合的方式来入侵铁路信号设备的，使铁路信号设备受到干扰，严重威胁到的铁路部门的正常运行，造成经济和人身安全的双重损失。

三、铁路信号强电磁干扰的常见形式

1.直击雷及影响

指雷电放电主通道通过被保护物，也就是直接击中铁路信号系统。这种强电磁干扰影响较为严重且危害较大，雷电直接击中铁路信息系统设备或系统所在的设备会引起设备的损坏并造成铁路工作人员的伤亡。

2.解决对策：由于铁路站场占用很大的面积，站内的信号机械楼中集中分布着主要设备。信号机械楼为了防止直击雷的突然袭击一般都会在楼顶加装避雷针。在一定程度和时间上有效地解决了直击雷的防御问题。但是随着设备电子化进程的加快，铁路信号的抗干扰能力愈来愈弱，单靠避雷针起不到完全地防护作用。资深防雷专家王时煦在设计人民大会堂的电气和防雷设计时采用的法拉第笼结构能更好地对设备进行防护。这种结构将工程结构中的梁、板、柱以及基础内的所有钢筋全部焊成一体，形成金属鸟笼的结构；即达拉第笼结构。实现了建筑物整体的等电位连接，从而形成了一个等位体。有效地起到了防雷作用。针对现代建筑物，法拉第笼结构对外界电磁场的作用非常明显。因为建筑主要采用钢筋混凝或全金属结构，在电气上也相互连通，这给防雷提供了有利条件。在铁路上我们可以将需要重点防雷的建筑设计为法拉第笼式建筑从而有效地规避直击雷对铁路信号系统的破坏。

3.感应雷的概念及影响

感应雷是指雷电放电主通道没有直击被保护物，但在其放电过程中强大的瞬间变化，所产生的大电磁场在附近线路或回路的导体中，产生了强大的电磁脉冲并沿导体传播，严重损坏铁路系统中的电路设备或设备中的器件。随着科技的进步铁路信号设备也随之发展，电子集成度性能变得更加优越，但抗电压能力却越来越弱。极易受到强电磁的干扰和影响，一旦影响损害就会集中在集成度较高的系统核心器件。所以防感应雷是铁路信息系统防雷的重点，要严肃对待切不可掉以轻心。

4.解决办法：研究信号附近电磁场感应雷的分布，然后利用电磁感应的原理进行计算，在信号设备的感应和回路上额定感应电压，以免烧损设备和部件。

四、电气化供电系统的影响

1.牵引变电所和接触网组成了电气化铁路供电系统。一般在铁路沿线建设几个牵引变电站，通过转化来自牵引变压器的电压使之适合铁道使用。通过牵引网向机车供电的方式，使电力机车在架空的接触导线和钢轨之间行驶。

2.牵引传导性干扰概述：在铁路信号系统中，轨道电路在钢轨绝缘处装设了扼流变压器，信号设备也通过扼流变压器接到钢轨上。当实际两条钢轨中的牵引电流不相等时，在扼流变压器中产生的磁通量不能抵消，这就出现了干扰电压。不平衡的牵引电流引起了电压的不平衡，牵引电流不平衡就会烧毁轨道电路元器件从而造成故障。

3.牵引电磁干扰分析和解决办法

相关部门一直很重视强电磁对信号电缆的干扰这一研究工作，由于铁路沿线强电磁的影响，导致线路信号传输质量的下降，甚至还会损坏信号电缆绝缘层。这时屏蔽就起到了很好的抗电磁干扰的作用，因为其作为控制电磁兼容的重要手段，可以有效地抑制电磁干扰。合理的选择金属护套的接地方式能够使信号电缆有效地屏蔽外界电磁场、减少电磁干扰以保证电缆线路的正常工作。

五、针对强电磁对铁路信号的相关影响所提出的前瞻性建议

强电磁干扰对铁路信号的影响，不利于铁路信号的正常工作和运行。下文提出了几点前瞻性建议：

1.严格参照《信号设计规范》、《铁路车站信号设备防雷、电磁兼容及接地》中的相关规定来指导施工。以确保贯通地线与轨旁设备的正确接连。

2.选用新型的环保材料来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泄流能力。

3.在类似铁路轨道两侧这样设置较为困难的地区要规范贯穿地线的设置来进一步减小接地电阻。

4.铁路轨道贯通地线与信号电缆等同处在电缆槽时，要注意保持一定间隔，其水平距离要大于一米，并进行填沙防护，电缆槽不宜采用金属材料。

5.防止信号电缆外皮的破损，对电缆绝缘指标等情况进行室内监测并加强维护。使贯通地线指标符合实际要求。

6.深入了解雷电类强电磁干扰的原因和影响，计算雷电电磁在信号机械室上的暂态响应，在各分支导体的电气参数基础上将建筑物结构钢筋表示成一个电路模型。从而获得各分支导体在防雷系统上的雷电流响应。这对指导铁路信号的防雷工作具有一定的实际意义。

7.加强防范意识和宣传工作，对铁路工作人员进行系统的培训工作。使其充分了解强电磁干扰对铁路信号的危害和影响，明确危机意识更好的做好防护工作。

结束语

在铁路的实际工作中经常出现强电磁干扰，这种干扰形式广泛且危害较大。本文通过对强电磁干扰的几种具体形式进行了分析，结合实际问题提出了几点解决方案，前瞻性意见和建议。这对日后铁路信号安全保护工作的顺利开展提供了良好的理论支持，有利于强电磁防护工作的顺利开展。

参考文献：

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