摘 要：鐵路系統(tǒng)是我國(guó)重要的交通運(yùn)輸體系，而鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定非常重要，鐵路運(yùn)行需要使用牽引供電系統(tǒng)，而牽引供電系統(tǒng)會(huì)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，影響鐵路安全運(yùn)行，本文因而對(duì)此加以探討，首先分析鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾，進(jìn)而討論牽引供電系統(tǒng)電磁干擾的方式，分析鐵路信號(hào)系統(tǒng)抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：牽引供電系統(tǒng)；鐵路信號(hào)系統(tǒng)；電磁干擾

中圖分類號(hào)：U228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0117-02

前 言

我國(guó)鐵路系統(tǒng)由于信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)而得以高速發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)也起到了愈發(fā)重要的作用，而鐵路信號(hào)系統(tǒng)中采用的大量電子元件，比較容易受到牽引供電系統(tǒng)的影響與干擾，導(dǎo)致鐵路信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到影響，有可能導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與平穩(wěn)性問(wèn)題，因此對(duì)于牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾進(jìn)行研究是極為必要的。

1 鐵路信號(hào)的電磁干擾

鐵路運(yùn)行的過(guò)程中，需要鐵路信號(hào)系統(tǒng)的調(diào)度與指揮，以確保鐵路運(yùn)行的平穩(wěn)與安全，而鐵路信號(hào)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備包括控制設(shè)備、電源系統(tǒng)、信號(hào)傳輸設(shè)備、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備及相關(guān)線路等。在實(shí)際的信號(hào)傳輸過(guò)程中，鐵路信號(hào)具有局部封閉、駝峰信號(hào)與車站聯(lián)鎖等特點(diǎn)。其中，局部封閉是出于確保鐵路機(jī)車行駛的安全性的需要，對(duì)某些行駛了機(jī)車的路段進(jìn)行封閉，以避免有可能產(chǎn)生的機(jī)車追尾等事故；駝峰信號(hào)是在機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，將其目的地作為目標(biāo)來(lái)明確該線路沿線的編組站，以便于對(duì)機(jī)車進(jìn)行編組與解體等；車輛聯(lián)鎖與局部封閉相同，都是為了保證機(jī)車的行駛安全，將軌道電路、信號(hào)機(jī)、道岔裝置等相互聯(lián)系，建立控制制約關(guān)系，以避免機(jī)車行駛事故的產(chǎn)生。

鐵路信號(hào)產(chǎn)生的電磁干擾，會(huì)導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)與設(shè)備正常運(yùn)行受到影響，導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)與鐵路設(shè)備性能下降的問(wèn)題。鐵路牽引供電系統(tǒng)會(huì)對(duì)鐵路信號(hào)產(chǎn)生干擾信號(hào)，分別為電磁輻射性信息號(hào)與傳導(dǎo)性信號(hào)。電磁輻射性信號(hào)的產(chǎn)生，是由于鐵路牽引電流與供電系統(tǒng)設(shè)備的共同作用下產(chǎn)生的電磁輻射，而傳導(dǎo)性信號(hào)則因?yàn)椴黄胶獾臓恳娏鲗?dǎo)致信號(hào)干擾。

2 牽引供電系統(tǒng)電磁干擾的方式

2.1 電火花脈沖與諧波干擾

一般來(lái)說(shuō)，大功率電子開關(guān)會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的使用過(guò)程中的開關(guān)控制，而通常鐵路機(jī)車的相關(guān)控制會(huì)使用斬波器，并且由此產(chǎn)生斬波分段電流，其自身的工作效率非常高，這種情況下，如果其所產(chǎn)生的電流較大，通過(guò)斬波器進(jìn)行電流分割，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。而電流在突然被斬?cái)嗷蛘咄蝗话l(fā)生劇變時(shí)，瞬時(shí)電流會(huì)發(fā)生很大變化，并導(dǎo)致電火花的產(chǎn)生，造成的電磁干擾較為嚴(yán)重，這種情況被稱作電火花脈沖。一般來(lái)說(shuō)，如果軌道信號(hào)錯(cuò)誤傳輸或者異常傳輸，很大可能性就是由于這種電磁干擾的影響[1]（見圖2）。

2.2 輻射與電磁感應(yīng)干擾

電磁干擾與輻射干擾的主要方面，就是閉塞設(shè)備與傳輸通道聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)。接觸網(wǎng)產(chǎn)生一定的電磁場(chǎng)，輻射產(chǎn)生時(shí)會(huì)使得電磁場(chǎng)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)傳輸信道內(nèi)的信號(hào)傳輸質(zhì)量產(chǎn)生影響。信號(hào)傳輸過(guò)程中，由于牽引電流的劇烈變化對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的錯(cuò)誤輸出。而電磁感應(yīng)干擾產(chǎn)生的電力磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)信號(hào)頻率造成影響，最終導(dǎo)致信號(hào)頻率發(fā)生變化，影響鐵路信號(hào)頻率對(duì)接。

2.3 鐵路運(yùn)行干擾

鐵路機(jī)車的運(yùn)行過(guò)程中，信號(hào)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的干擾電流，對(duì)軌道的正常運(yùn)行產(chǎn)生不必要的干擾。而電網(wǎng)中的電流波動(dòng)會(huì)對(duì)控制信號(hào)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致信號(hào)繼電器發(fā)生錯(cuò)誤，而這種干擾的危險(xiǎn)性較高，對(duì)信號(hào)繼電器產(chǎn)生影響的同時(shí)，也會(huì)干擾軌道電路，對(duì)鐵路的運(yùn)行安全產(chǎn)生干擾。

2.4 電流回流時(shí)的傳導(dǎo)性干擾

鐵路信號(hào)傳輸?shù)闹饕绞骄褪请姶鸥蓴_，出于提高數(shù)據(jù)傳輸便利性與快捷性的考量，通常會(huì)在軌道與鋼軌條電路之間安設(shè)扼流變壓器，并在扼流變壓器上安裝相應(yīng)的信號(hào)傳輸設(shè)備。從理論上講，變壓器中的牽引電流并不會(huì)產(chǎn)生磁通量，就不會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備產(chǎn)生不必要的影響，但實(shí)際情況下，兩軌之間產(chǎn)生不同的牽引電流會(huì)導(dǎo)致磁通量的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)鐵路軌道的某些元件產(chǎn)生干擾電壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致裝置無(wú)法正常運(yùn)行，有可能產(chǎn)生電路燒毀的情況，因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)變壓器的電容量進(jìn)行充分考量。

3 鐵路信號(hào)系統(tǒng)抗電磁干擾策略

3.1 合理選擇相應(yīng)設(shè)備

對(duì)抗?fàn)恳╇娤到y(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾，首先就需要合理選擇適合使用的設(shè)備。比如：在牽引變電所裝配并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，可以有效實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的改善，減少諧波干擾問(wèn)題，并且起到濾波效果；使用同軸電纜、BT或者AT供電模式，可以有效減少接觸網(wǎng)感應(yīng)電流所帶來(lái)的影響，進(jìn)而使供電線路更加對(duì)稱，并且可以將牽引電流借由外導(dǎo)體、正饋線與回流線向牽引變電所進(jìn)行回流；選擇合適的機(jī)車，或者在機(jī)車上安裝濾波與并聯(lián)補(bǔ)償電容裝置，設(shè)置電力機(jī)車變壓器與三次及五次的獨(dú)立支路，以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)三次諧波與五次諧波的有效濾波，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)的改善[2]（見圖3）。

3.2 對(duì)電磁信號(hào)體系加以平衡

合理選擇相應(yīng)的工程方案與工程設(shè)備對(duì)于牽引供電系統(tǒng)及鐵路信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)是極為重要。而對(duì)于回流線的處理，其目的在于確保回流供電過(guò)程中可以通過(guò)直流供電的方式實(shí)現(xiàn)。例如，出于提高供電回路對(duì)稱性的考量，通常會(huì)采用假設(shè)空間回流線的方式，確保電流回流得以開展。鐵路信號(hào)系統(tǒng)工程的整體施工，需要確保電磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)平衡性，并且對(duì)電流補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題做好相應(yīng)處理，牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，平衡設(shè)計(jì)是極為重要的，通過(guò)平衡設(shè)計(jì)來(lái)避免信號(hào)對(duì)接的過(guò)程中產(chǎn)生的頻率紊亂問(wèn)題。整體設(shè)計(jì)中的電流補(bǔ)償可以減少牽引供電系統(tǒng)受到電磁干擾的影響，進(jìn)一步提高電力供應(yīng)的效率。

3.3 對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)加以優(yōu)化

3.3.1 禁止使用電纜鋼帶取代地線

為了保證工程質(zhì)量合格，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用合理的設(shè)計(jì)方法來(lái)減少牽引供電系統(tǒng)對(duì)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾。首先，許多技術(shù)人員在實(shí)際的施工中，出于減少工作量，提高工作效率的考量，可能會(huì)用電纜保護(hù)套連接貫通地線與支線電纜，而這種施工方法會(huì)導(dǎo)致一旦鋼帶遭受雷擊，則直接會(huì)導(dǎo)致支線電纜被擊毀；在接觸網(wǎng)毀壞的情況下，電流經(jīng)過(guò)電纜護(hù)套流入地下，會(huì)導(dǎo)致電纜的腐蝕與損毀。因而為了避免高電流與貫通線接地的位置經(jīng)過(guò)鋼帶，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量不適用電纜鋼帶來(lái)取代貫通地線或者連接貫通地線。

3.3.2 嚴(yán)格規(guī)范工程施工細(xì)節(jié)

通過(guò)光纜接通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的微機(jī)通信，可以有效提高系統(tǒng)的抗雷擊性能與抗干擾性能，進(jìn)而保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在鐵路信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，許多很小的問(wèn)題也會(huì)正常運(yùn)行的信息設(shè)備產(chǎn)生影響，因而要對(duì)這些細(xì)小問(wèn)題加以處理，在信號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)細(xì)節(jié)問(wèn)題給予充分的重視，比如屏蔽網(wǎng)剝除的長(zhǎng)度、墊片問(wèn)題、螺絲松緊、軌道眼徑誤差等問(wèn)題，都會(huì)影響正常施工的順利進(jìn)行，為此在工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃的階段，就需要對(duì)各項(xiàng)工藝加以明確，并在施工時(shí)對(duì)施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格要求，必須加強(qiáng)箱合引接線與鋼軌連接線等。

3.3.3 使電阻與相敏軌道電路接收端串聯(lián)

電壓超標(biāo)情況下，相敏軌道電路的繼電器一端會(huì)受到干擾，導(dǎo)致繼電器產(chǎn)生錯(cuò)誤操作。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)在相敏軌道電路接收端與電阻串聯(lián)，提高輸送功率至25Hz，以滿足收送端鍛壓標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際要求，確保室外變壓器端子的正常運(yùn)行與工作，同時(shí)確保極性交叉的正確性，確保多區(qū)域受電端電壓平衡性。出于避免低電位上升影響計(jì)算機(jī)邏輯的需要，可以采用懸浮技術(shù)來(lái)避免線纜屏蔽網(wǎng)與地線相互接觸，同時(shí)可以懸浮聯(lián)鎖微機(jī)，并對(duì)電纜屏蔽網(wǎng)與法拉第電籠進(jìn)行雙重屏障。為了防止不平衡的牽引電流對(duì)軌道電路產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)確保扼流箱與扼流箱中點(diǎn)的連接線端子之間有良好接觸，避免鋼軌連接線使用過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。采用截面超過(guò)50mm2的多股銅線與軌道端點(diǎn)進(jìn)行焊接作為連接線，以減小牽引電流縱向不平衡系數(shù)[3]。

4 結(jié) 語(yǔ)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)受到電磁干擾的影響，為了規(guī)避這種影響，需要首先對(duì)信號(hào)系統(tǒng)受到的影響來(lái)源進(jìn)行分析，進(jìn)而從信號(hào)設(shè)計(jì)的角度采取合理的方法加以規(guī)避，首先需要合理選擇相應(yīng)設(shè)備設(shè)施，進(jìn)而有效平衡電磁信號(hào)體系，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度加以優(yōu)化，以減少電磁干擾問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-4-10

作者簡(jiǎn)介：鄭媛婧（1991-），女，助理工程師，本科，主要從事鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)工作。