电磁干扰对铁路信号的影响分析

李月全

摘 要：整个铁路系统运行中，铁路沿线信号、机车与铁路各个站点之间信号的正常运行都需要以铁路信号设备为基础，由此可见，保证铁路信号稳定性能够从根本上提升铁路信息系统的安全运行。然而，近年来我国在积极进行铁路运输系统建设的过程中，产生了严重的铁路沿线电磁干扰问题，严重威胁着我国铁路运营安全性。鉴于此，本文首先对铁路信号重要性进行了简要分析，并探讨了电磁干扰对铁路信号的影响，最后有针对性的提出了解决措施，以供参考。

关键词：电磁干扰；铁路信号；影响

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.109

近年来，我国铁路运输系统建设速度加快，在铁路信号系统中开始广泛采用先进的精密电子设备，尽管一定程度上提升了该系统的运行效率，但是在此基础上形成的电磁干扰是不容忽视的。在这种情况下，有关部门开始高度关注铁路系统信号安全问题，并对铁路信号电磁干扰源进行了深入分析，为从根本上提升我国铁路运营安全性奠定了良好基础。

1 铁路信号重要性

近年来，我国在积极加强铁路运输建设的过程中，在铁路信号系统中开始应用各种先进的微电子技术，包括智能化技术、网络化技术和信息化技术等。然而，部分微电子器件和集成电路在铁路信号系统中的运行，呈现出了较弱的抗干扰能力，电磁脉冲辐射侵入现象严重，导致整個系统无法长期稳定运行[1]。铁路信号在电磁干扰下会产生极大的安全隐患，甚至会威胁到人们的生命及财产安全。在这种情况下，积极展开电磁干扰对铁路信号的影响分析势在必行。

2 电磁干扰对铁路信号的影响

2.1 牵引供电系统对铁路信号的干扰

（1）牵引传导性干扰。干扰铁路轨道电气回路的主要途径是牵引传导性干扰，产生这一干扰的原因是牵引电流不平衡。铁路信号系统内部，通过轨道电路检测可以掌握列车的占用情况，因此轨道电路与列车牵引回流之间存在相同载体。信号设备在铁路信号系统中，在同铁轨进行连接的过程中，通常需要经过扼流变压器这一媒介，最佳状态下，扼流变压器在分别连接两个铁轨时，会形成相同的两线圈匝数，同时牵引电流会产生方向相反的磁通量，但是大小一致，这就会形成0总磁通量，信号设备不会受到牵引电流的影响[2]。然而牵引电流在两条轨道上通常因扼流变压器线圈对称度、对地泄漏、钢轨本身阻抗大小等因素的影响，会产生不平衡现象，这就为不平衡电压的形成提供了条件，在此基础上会导致信号失真、轨道电子设备损坏等问题的产生。一般来讲，5%为最大牵引电流不平衡系数。

（2）牵引电磁干扰。电磁影响在铁路沿线高负荷线路中是客观存在的，在此基础上感应电压会产生于信号电缆中，严重影响信号传输质量与效果，部分情况下还会出现信号线绝缘击穿等问题，此时列车在运行的过程中就会产生严重的安全隐患。在屏蔽层接地中对带屏蔽层的信号电缆进行应用，可以有效提升信号线电磁抗干扰能力。但是采用双端接地或单端接地等不同的方式，给系统造成的影响也会存在差异。

（3）接地电位上升的影响。漏电导存在于大地与贯通地线之间，在这种情况下，当大地接收到地线中的漏入的电流时，会导致周边大地电位提升，促使对应位置电缆接地电位提升。在产生短路现象时，会形成电气设备逻辑输出混乱、信号设备烧毁等故障，严重威胁信号系统的稳定有效运行。

2.2 雷电电磁干扰

雷电所具有的能量是巨大的，所能够造成的破坏性也极大。通常情况下包含3种形式的雷击，如直击雷、感应雷和球形雷。其中球形雷出现时间较短，所造成的危害也相对较小，因此以下针对直击雷和感应雷展开了雷电电磁干扰研究：

（1）直击雷。被保护物通常会被直击雷直接放电，在此基础上会形成巨大的破坏性，针对信息系统电子设备来讲，设备会直接被破坏。为了避免直击雷造成的破坏，目前会广泛采用避雷针，但是该设备仅可以将直击雷带来的损害削弱，无法从根本上将这一破坏性因素完全消除，因此要想更加高效的保护相关系统，通常在进行相关建筑物构建的过程中，应对法拉第笼结构进行充分的应用，即全面焊接钢结构，如钢筋、柱、板和梁等，实现等电位连接的目标。而建筑中的避雷器引下线可以采用钢筋这一媒介，向大地直接引入雷击电流。

（2）感应雷。通常情况下，被保护物不同受感应雷的直接影响，但是雷电的整个放电过程是非常剧烈的，在这一背景下，导体回路、线路中会受强电磁场的影响形成电磁脉冲信号，这一信号较强，会严重损坏回路中信号设备[3]。近年来，我国在积极进行现代化建设的过程中，铁路系统形成了较广的覆盖面积，多数设备需要长期在外边环境中运行，当过电流在轨道中产生时，与之相连的信号设备内部就会出现感应电动势，严重损坏设备，甚至会威胁工作人员的生命安全。目前，为了避免感应雷的影响，工作人员所采取的避雷措施以增加避雷线、采用耐压强的设备为主。

2.3 贯通地线影响

当贯通地线电流输入点同信号电缆相对称时，那么感应电动势在贯通地线注入点两边信号电缆中的方向相反，但是大小相同，此时会形成0信号电缆感应电动势；当二者处于非对称状态时，且感应电流存在于信号电缆中，很容易导致感应电动势生成，尤其是信号电缆一端的贯通地线，此时感应电动势在信号电缆中会达到峰值。通常情况下，处于正常联通状态下的贯通地线，感应电动势在线路中最大值仅限于60V。微小电流变化会产生于信号电缆外皮中，其也会导致较大的感应电动势产生于电缆中。当故障产生于接触网中，电路中仅应拥有30V以下的反应电动势；贯通地线故障通常断线，电缆外皮会对电场耦合产生屏蔽作用。

3 解决电磁干扰对铁路信号的影响措施

3.1 牵引供电系统方面

针对25Hz轨道电路来讲，可以将扼流变压器气隙增加到轨道电路中，促使铁芯饱和电流强度有效增加；将绕抗干扰线圈增加到扼流

变压器次级；对LC震荡电路进行有效设计，有效防止并联谐振现象，并预防信号干扰的增强。将空心线圈应用于ZPW-2000轨道电路当中，其会形成较小的50Hz牵引电流阻抗，几乎可以看做为断路，因此可以形成平衡电流的效果。由于奇次谐波、50Hz基波、偶次谐波等共同存在于牵引电流当中，所以ZPW-2000在载频选择过程中，应以高的偶次谐波为主，才能够有效减少牵引电流的影响。

3.2 雷电电磁方面

要想有效预防直击雷以及雷电电磁干扰，应将相应的防雷击措施应用于信号机房中，传统的措施是应用避雷针，然而如果将金属避雷针盲目设置在机房建筑物上部，反而会导致雷击概率的增加。因此应以避雷网充当接闪器，同时将避雷带敷设于信号楼顶，促使雷击几率的增加。在实际进行避雷网接闪器、避雷带敷设的过程中，应严格遵守有关规定，以3m×3m为敷设网格大小标准。

同时，应将4～6根引下线均匀垂直敷设于外墙，确保其同相关电器线路之间拥有5m以上的距离，同时能够连接综合接地装置。将法拉第笼应用于信号机房建筑物中作为电磁屏蔽。铁磁物质箱盒应保持接地状态，并安装室外信号设备，铁磁物质接地情况下，可以对衰耗空间电磁场进行有效屏蔽，并将独立接地体设置于室外信号箱盒中。将浪涌保护器SPD安装于信号设备端口，从而有效削弱传输线传导雷电电压，确保信号设备能够承受。

3.3 贯通地线电路方面

要想将电线路中的感应电动势减小，通常所采用的地线外套材质应为新型环保材料，促使贯通地线接地电阻可以进一步减小，并促进漏泄能力的提升。在并行敷设信号电缆和贯通地线时，二者之间应保持1m以上的距离，并对填砂防护模式进行充分应用，通常将绝缘材质应用于电缆槽中。在预防信号电缆绝缘层被损坏时，应有效构建室内监测系统，充分检测电缆绝缘指标，确保贯通地线相關指标与相关规定相符。

4 结束语

综上所述，电磁干扰是铁路现场运行过程中的常见问题，形成干扰的因素较多，且会给铁路系统的安全稳定运行造成极大影响。在这种情况下，新时期我国在积极加强铁路系统建设的过程中，必须全面分析电磁干扰对铁路信号的影响，并从牵引供电系统、雷电电磁、贯通地线电路等多个角度出发，有针对性的制定解决措施，只有这样，才能够不断提升我国铁路系统运行稳定性和安全性。

参考文献：

[1]赵亮，陈新，李红敏.海外铁路信号市场特征与铁路信号“走出去”策略建议[J].中国铁路，2018（03）：35-39.

[2]杨连报，李平，薛蕊等.基于不平衡文本数据挖掘的铁路信号设备故障智能分类[J].铁道学报，2018（02）：59-66.

[3]兰丽，张友鹏.铁路地面信号设备时间同步系统可靠性分析[J].兰州交通大学学报，2017（04）：138-144.