电磁干扰与铁路信号安全的相关性研究

何 霄，杨 斌

（1.中铁二院西北勘察设计有限责任公司，兰州 730000；2.中交铁道设计研究总院有限公司，北京 100088）

0 引言

确保信号传输的安全可靠性对于整个铁路运输系统有着非常重要的意义，现如今城市化发展的脚步越来越快，人们的生活水平得到了极大程度的提升，铁路工程的建设规模和建设范围也越来越广泛。电磁干扰对于周围环境的影响也越来越大，在铁路运输行业的发展中，这已经成为制约铁路行业未来发展的重要因素，会影响到信号设备的正常运行。因此必须对电磁干扰进行深入的研究和分析，确保信号设备在运行过程中的电磁环境，通过有效的解决措施，尽量减少电磁干扰，对信号设备产生的影响，保证铁路运输系统的正常运行。

1 电磁干扰对铁路信号的危害

铁路信号系统在运行过程中，如果没有科学有效的防干扰系统，就会导致信号系统中的电子设备由于电磁干扰的原因产生错误，会影响到铁路的正常运行，还有可能会出现安全事故。在铁路系统运行过程中，电磁干扰的危险性主要有以下几个方面：在铁路运行过程中，由于受到电磁干扰的影响，会导致列车无法正常运行，信号系统发出错误的信息，有可能会出现提前发送或者推迟发送的情况，导致列车司机无法对信号进行准确的识别，从而列车很难正常运行，一旦发生这样的情况，很容易导致铁路交通混乱，出现旅客滞留的情况。不仅如此，电磁干扰还有可能会导致连锁系统出现故障或者转撤机故障等等，受到电磁干扰的影响，信号连锁室内外的情况很有可能会不一致，还有可能会出现信号升级等问题，严重威胁到列车的正常运行，发生这样的情况，很有可能会出现重大的铁路事故，威胁到乘客的生命财产安全。

2 电磁干扰对铁路信号的影响

2.1 牵引供电系统的影响

在铁路系统运行过程中，电磁干扰对于牵引供电系统产生的影响主要分为以下三个方面：第一，干扰牵引的传导性。导致这种现象出现的主要原因就是牵引电流不具备平衡性，在铁路运行过程中，列车牵引回流载体和轨道电路是一致的，但是信号系统在连接钢轨的时候需要扼流变压器，在这一过程中充当媒介。钢轨连接过程中需要保持两个线圈的加数相一致，牵引电流的磁通量方向是相反的，如果磁通量一致就不会对信号设备产生影响，但是由于对地泄漏、抗阻大小等多种因素的影响，很有可能会导致牵引电流不平衡的现象，进而出现电子设备损坏或者信号失真的情况。第二，干扰牵引电池。产生这种现象主要多见于铁路沿线的高负荷线路产生牵引电磁的干扰，很有可能会导致发出的信号出现感应电压，进而导致信号的传输质量下降，击穿信号线路的绝缘，威胁到列车的正常运行。第三，接地电位上升。在贯通线路和大地连接的过程中，很有可能会出现漏电的情况，出现这样的情况，大地就会接受漏入的电流，然后周围的电位以及线缆的电位就会短时间内急速升高，一旦出现短路的情况，就会导致信号设备出现故障。

2.2 雷电电磁干扰

2.2.1 直击雷

在铁路系统运行过程中，如果受到直接雷的影响，很有可能会直接对物体释放能量出现，这样的情况会产生十分严重的后果，而且破坏性非常大。受到直击雷的影响，铁路信号设备会受到损伤，甚至会导致整个信号系统出现瘫痪，现如今对于直击雷采用的主要预防措施就是使用避雷针，利用避雷针会在很大程度上降低直击雷对信号设备产生的影响，但是无法完全避免直击雷所带来的危害。现如今，我国在铁路运输系统中采用的综合防雷系统能够起到很好的保护作用，在施工过程中，会将法拉地笼结构融入到建筑工程中，采用全面焊接钢结构可以形成良好的电位体，最终形成等电位连接，在避雷针的位置可以直接使用钢筋，将直击雷所产生的电流引入到大地中。

2.2.2 感应雷

相比直击雷对物体作用释放的能量来说，感应雷不会直接释放电流，但是感应来释放的点击能量却是非常巨大的，非常容易产生电磁脉冲信号，导致铁路信号设备的线路以及回路受到影响。随着社会的快速发展，铁路系统的范围越来越广泛，所覆盖的面积越来越大，由于信号室外的设备长期暴露在外界环境中，会受到日晒，风吹雨淋等多种因素的影响，还有可能会受到雷电的影响。如果受到感应雷所产生的电击，非常容易形成感应电动势，导致与钢轨连接的设备受到损伤，甚至还会威胁到工作人员的安全，在铁路系统中一般会使用抗压强度的设备或者避雷线来降低感应来对信号设备产生的影响。

2.3 贯通地线对铁路信号的影响

在铁路系统的运行过程中，管通低线对地铁信号设备产生的影响主要分为以下两点：第一，信号电缆中的电流与贯通地线相对称方向相反，这时候两者产生的感应电动势是相一致的，信号设备的感应电动势为0；第二，信号电缆设备和贯通地线的电流不对称，在这样的情况下，一般信号电缆会产生感应电动势在靠近贯通地线的位置，其电动势会达到最大值。

3 电磁干扰的解决措施

3.1 减少牵引系统对铁路信号的干扰

要想减少电磁干扰对牵引系统产生的影响，首先可以设置安全防雷或者接地设施，保证整个铁路系统的安全运行。利用铁路牵引供电系统的供电环节，设计科学合理的电路，然后选择合适的电气设备，以此来降低电池和电流的干扰，还可以选择合适的列车类型来保证铁路信号系统的正常运行，提高信号系统的可靠性。在实际的运行过程中选择合理的解决措施和施工方案，使用最科学的方式对牵引系统进行供电，保证回流线的对称性，可以尽可能的延长供电回路，防止电流在回流的过程中受到电磁的干扰，确保回流工作能够顺利的进行。此外，还可以对施工技术进行不断的优化，采用更加规范性的流程进行操作，保证整体项目的建设能够符合防电磁干扰技术的相关要求。在铁路运输过程中使用正确的连接方式，对贯穿地线进行连接，防止使用连接或者替代的方式进行电缆的施工，工作人员需要严格按照相关标准的要求和规定进行操作，确保施工的规范性，以此来提高铁路信号系统运行的可靠性。

3.2 减少雷电电磁干扰对铁路信号的干扰

要想切实减少雷电电磁干扰，对于铁路信号产生的影响，就需要根据铁路工程实际的运行状况以及所处的地理位置、外界环境进行合理的选择，对于室内外的信号设备进行电磁干扰的防护可以从以下三个方面进行考虑：第一，在备用屋顶上安装避雷设备。在建筑物的屋顶位置一般会放置所有的电气元件设备，可以在这一类的建筑物顶上，在空气接口的位置上安装防雷网或者防雷设施，根据相关标准和技术的具体要求，网格的铺设面积应小于建筑物屋顶的面积，在屋顶的外壁上设置4～6根导线，引下线和其他的电线之间必须保持5米以上的距离，然后利用接地装置将其连接到引下线上。第二，对室外的信号设备进行安装。在安装室外信号设备的时候，可以将其直接安装在带有铁磁材料的箱体内，使用这样的安装方式，其避雷效果主要取决于接地后的铁磁材料能否具备有效的衰减空间。在电磁场内，可以对信号相等各种器材对其特价分别设置接地模式，要想真正降低信号在传输过程中雷电的实际电压，确保能够将其减少到信号装置可以承受的范围内，必须在信号装置的端口位置安装电容保护器，来增加信号装置本身的抗干扰能力，保证设备的正常运行。此外为了提高设备的纵向保护目的，可以在电源设备上安装浪涌保护器。第三，对室内信号设备进行安装。在室内信号安装的最后阶段，要想真正减少由于雷击引起的电磁干扰降低对于信号设备产生的影响，可以在铁路信号室的机房内连接接地汇集线，可以在信号室内的机械室、计算机室、防雷分线室，控制台室等多种位置分别设置汇集线，在设置的过程中，防雷分线室和防雷线处需要单独设置接地汇集线。使用环形的接地装置进行单点连接。安装的汇集线应使用30毫米×3毫米的紫铜排，将其连成网格状或者环形，如果是设置成环形不能够将其形成闭合回路。

3.3 解决贯通地线对铁路信号干扰的具体方案

在铁路系统运行过程中，要想真正减少线路中产生的感应电动势，防止电动势的值过大，设置贯通地线的时候，可以使用环保型或者合金的保护套降低接地电阻，信号电缆和贯通地线进行并列设置的时候，需要保持两者之间具有一米以上的距离。可以使用细砂在线上进行埋设作为防护设施，保证地线的铺设能够符合铁路信号系统的相关要求。此外，在监测系统内还可以增加线路的绝缘测试，一旦信号电缆出现绝缘层破坏的情况，会及时发出警报，确保工作人员能够及时得到有效的处理，保证设备的正常运行。

4 结束语

总而言之，在铁路信号系统进行数据传输的过程中，经常会受到电磁干扰的影响，降低信号的质量，导致信号设备无法正常的运行，影响到铁路的安全运行，甚至威胁到列车和人员的生命财产安全。基于此，本文针对牵引供电系统和雷电电磁干扰对于铁路信号设备产生的影响进行详细的分析，并提出了几点有效的解决措施，希望能够为铁路信号系统提供安全有效的运行环境，降低电磁干扰，保证列车的正常运行。