电磁干扰对铁路信号的影响分析

徐辉XU Hui

（中铁一局集团电务工程有限公司，西安710025）

0 引言

我国近年来铁路运输系统建设速度持续上升，为了保证铁路信号的稳定性，开始积极引进各类以电子技术和信息技术为基础的铁路信号设备，虽然改变了铁路信号运输过程中存在的原有问题，提升了信号传输质量，然而却会产生一定的电磁干扰，容易影响信号传输稳定性。铁路系统需要通过网络信号完成相应的指令，然而由于在实际运行过程中出现各种电磁干扰，会给铁路列车的正常运行造成影响，因此应当采取适当的处理措施和防护措施，才能够减轻电磁干扰造成的影响，屏蔽外界电磁所造成的干扰问题，确保铁路运行的安全性。

1 铁路信号在铁路运行中的重要性

在铁路领域会将铁路信号系统或者铁路信号设备称之为铁路信号，可以提升铁路系统行车作业安全和调车作业安全，可以发射出有关于行车和调车的命令或者信号，对于提升铁路系统运行有序性有着重要的意义和作用，如图1 所示即为不同铁路信号所表示的含义。随着信息技术和智能化技术的快速发展，在铁路运输系统中开始引进各种新型技术，例如微电子技术、自动化技术等，可以提升铁路信号设备的工作水平，加强信号传输质量，促进铁路运输安全性的提升。但是，个别应用了微电子器件的铁路信号设备或者应用了集成电路的设备抵抗干扰的能力较弱，当电磁脉冲辐射情况逐渐严重之后，会使得设备运行出现问题。电磁干扰会被铁路信号的正常传输和运行造成不良影响，进而给铁路运行的安全性造成不良影响，威胁到人们的生命安全和财产安全，因此对于电磁干扰进行处理是极其必要的。

图1 不同铁路信号所代表的含义

2 电磁干扰对铁路信号产生的影响

2.1 雷电信号干扰对铁路信号产生的影响

雷电信号具有较高的能量，一旦对设备、物品造成影响，则会产生较强的破坏性，因此雷电信号在铁路信号运输中也会造成较为严重的干扰问题。一般来说，有三种形式的闪电，第一种是直接闪电，第二种是感应闪电，第三种是球形闪电。第一种和第二种雷击形式较为常见，会出现雷电电磁干扰，第三种球形雷出现的时间较短，并不会造成过于严重的损伤，因此在探讨雷电信号干扰对铁路信号产生的影响主要针对前两种雷击形式进行分析[1]。首先，直击雷会直接作用在被保护物之上，造成较为严重的破坏，如果直击雷作用在铁路信号设备中则会给设备的正常运行带来严重的影响，设备甚至会直接破坏。当雷暴和铁路信号设备进行接触之后，会在瞬间产生超强电压，瞬时电流甚至可以超过200kA。避雷针是保护铁路信号设备的主要方式，但是只能够将直击雷的影响减轻，削弱其所带来的损害，无法真正的消除雷电信号所导致的电磁干扰的问题。其次，感应雷并不会直接给铁路信号设备造成影响，会在雷击的过程后只能出现极强的感应类电磁场，这一电磁场会给铁路信号系统造成严重的影响和作用，并且会在铁路信号系统中出现强度极高的脉冲信号，影响到铁路信号设备之间的精密元器件，导致设备的正常运行出现问题。近年来随着铁路运输系统建设水平持续提升，作为有关铁路部门的人员应当对铁路信号系统进行不断的完善，以此来提高铁路信号传输质量。

2.2 牵引供电对铁路信号产生的影响

牵引供电会对铁路信号产生较大的影响，具体干扰情况可以分为牵引传导性干扰、牵引电磁干扰以及接地电位上升三种。

第一，牵引传导性干扰是因为牵引电流处于不平衡状态所导致的，会给铁路轨道的电气回路正常运行造成影响。在铁路系统的内部，对轨道电路实施有效检测能够合理掌握不同列车的具体占用情况，使得轨道电路、列车牵引回流两者之间出现了一样的载体。信号设备在和同一铁轨相连接的时候需要通过扼流变压器作为媒介，这一媒介会和两个不同的铁轨相连接，之后会出现相同的两线圈匝数，在此基础上会出现方向不同、大小相同的磁通量，导致磁通总量为0，此时铁路信号设备不会被牵引电流所影响。如果在实际的运行过程中，扼流变压器线圈处于不平衡、不对称的状态，或者存在对地泄漏以及钢轨阻抗异常等因素，则会出现不平衡电压的问题，进而对铁路信号造成影响，导致信号出现丢失和失真的现象，严重时甚至会给电子设备造成损伤。通过对长期铁路信号管理工作经验进行分析，可发现5%属于牵引电流不平衡系数的最大值。

第二，接地电位上升是指当大地和贯通地线两者存在漏电的现象之后，会使得大地可以接收地线所漏入的部分电流，进而导致该区域的周围出现电位上升的情况，在此位置的电缆接地电位也会出现相应的提升现象。当因漏电而出现短路问题之后，则会导致电气设备的逻辑输出变得逐渐混乱，严重时会导致信号设备出现烧毁的问题，给铁路信号系统的稳定运行造成影响。牵引电磁干扰是高负荷线路中常见的干扰，这种干扰会使信号电缆产生感应电压，影响铁路信号传输的质量和效果。个别时候甚至会导致绝缘击穿的现象出现，给铁路列车系统的正常运行造成较为严重的影响。通过对屏蔽层接地中对带有屏蔽层的信号电缆实施应用，能够提高电缆抵抗电磁干扰的水平，然而如果使用的接地方式不同，则会给铁路信号系统的运行造成不同的影响[2]。

2.3 电磁干扰对贯通地线产生的影响

贯通地线具体是指铁路运输系统接地电缆的那一部分，其内部包括缆芯主要是由金属圆线构成，通过层绞的方式来将其结合在一起，在贯通地线的外部会使用铸铅护套，以此来作为保护措施。如果贯通地线电流输入点和相同信号的电缆处于相对称状态的时候，会使得感应电动势在地线注入点左右信号电缆出现方向不同、大小一样的现象。当产生干扰电流之后，则会导致系统中正在传输的信号受到影响，如果此时两者处于方向不同、电位相等的状态则会相互抵消，会使得电缆电动势变为空值。微小电流的具体变化在发生在信号电缆的外皮之中，并且增加电缆的电动势。如果故障在接触网之中出现，则在电路中反应电动势应当处于30V 之下，出现这一故障之后会产生断线的问题，电缆外皮会屏蔽电场耦合作用。

3 减少电磁干扰对铁路信号产生影响的有效措施

3.1 从雷电电磁角度出发进行处理

要想预防直击雷对铁路信号的影响，或者预防雷电电磁干扰问题的出现，需要对防雷击措施进行改进和完善，以此来提高雷电电磁干扰的预防效果。有关人员应当在信号机房设置防雷措施，改变单一的避雷针防雷措施，可以选择将避雷网作为接闪器，在信号楼的楼顶放置避雷带，可以起到减少电磁干扰的效果，但是在实际的设计过程中应当严格按照相应的规定进行施工，其中避雷网的网格大小标准应当符合要求，否则会影响到最终的使用效果。

3.2 从牵引供电系统角度出发进行处理

如果轨道电路属于25Hz，可以在轨道电路之中放置扼流变压器，能够明显提升铁芯饱和电流的强度，进而提高抵抗电磁感染的能力。在对LC 振荡电路进行设计的过程中，应当对其设计方案进行不断的调整和优化，避免出现并联谐振的问题以及信号干扰增强的问题。可以在轨道电路之中放置空心线圈，空心线圈会使得其形成一个较小的牵引电流阻抗，大约为50Hz，因此也可以将其作为断路，进而保证电流的平衡状态。由于在牵引电流之中同时存在多种不同的电磁波，如奇次谐波、50Hz 基波、偶次谐波等，均有可能会同时存在，因此在对载频进行选择的时候，应当将偶次谐波作为主要选项，以此可以减少牵引电流对铁路信号造成的影响。

3.3 从贯通地线电路角度出发进行处理

为了减少感应电动势对直通接地电路的影响，有必要采用新型的接地线护套对其进行保护。同时，必须确保保护材料的环保性，以确保可以减小接地对地电阻。当在信号电缆敷设以及贯通地线敷设过程中，信号电缆和贯通地线两者之间需要保持一定的距离，距离应当控制在1m 之上，同时需要利用填砂的模式对其进行防护，在电缆槽之中使用绝缘材质。电缆绝缘层也极其容易被破坏，在预防这一现象的时候，应当采取监测技术，在室内打造完善的监测系统，对电缆绝缘指标进行全面的检测和评估，保证贯通地线的指标和实际铁路系统的标准相匹配。在铁路信号的运输过程中势必会受到各种电磁信号的干扰，因此应当加强相应的处理措施，这样才能够保证铁路信号的传输质量[3]。

4 结束语

铁路运输系统是我国目前主要建设的重要基础项目，其运行安全性是铁路管理工作中的重点内容，为了提升运行安全性，必须要对铁路信号实施管理，这样才能够保证信号传递的准确性，防止出现铁路列车运行事故。当产生电磁干扰后铁路信号设备内部会出现电位差以及电动势的现象，进而影响了通信信号的正常运行情况，导致列车运行安全事故发生几率有所提升。在今后的铁路信号质量控制过程中应当采取多元化的屏蔽技术、滤波技术对电磁干扰情况进行处理，以此来降低电磁干扰导致的影响，确保铁路信号设备的有序运行。未来铁路列车对于信号传输的精准度要求会持续提高，相关领域人员应当加强铁路信号传输管理力度，不断研发新型的屏蔽技术和信号设备。