电磁干扰对铁路信号的影响研究

电磁干扰对铁路信号的影响研究

郭兆禄

（中铁建电气化局北京）

摘要：在当前的社会中，交通成为经济发展中的一个重要环节。因此，国家对于交通的建设较为重视。于是，电气化铁路成为了当前铁路中最主要的类型。人们所称高铁和动车，都是这一类铁路。但是这一类铁路毕竟出现的时间较晚，还有许多的技术不够成熟，因此就很容易出现一系列的问题。而在这些问题中，最为严重可以说就是电磁干扰对于铁路信号的影响。它在某些条件下，对于高铁的影响可以说是极其致命的。所以，对于电磁干扰的治理在当前来看，是铁路工程中最为重要的一个课题。

关键词：铁路信号；电磁干扰；电气化

一、信号设备的关键作用

铁路信号设备是组织和指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递控制、状态信息，是铁路主要技术装备之一。铁路信号装备水平是铁路现代化的重要标志。铁路信号设备主要包括转辙机、信号机、轨道电路、电源屏、信号继电器等，其产品质量和运行可靠性直接影响信号系统效能的发挥。

列车的安全稳定运行需要车、机、工、电、辆各系统的协调配合，而这其中信号设备状态的可靠稳定是保证列车运行安全的重要因素。随着铁路信号技术的发展，大量的电子产品和精密元件被广泛应用于现场信号设备。这些设备提高了铁路信号系统的可靠性，使现场职工的检维修工作效率大大提高，但是由于电子设备受电磁感应的作用，也增加了相关设备的故障率。精密元件的损毁会直接导致信号设备故障，从而影响列车运行效率甚至导致列车运行事故。只有降低电磁干扰对铁路信号的影响，建立健全完善的故障-安全机制，才能保证列车安全稳定运行。铁路信号设备的关键性也就不言而喻了，尤其是在我国高速铁路快速发展的今天，信号设备故障将会造成巨大的损失，因此，必须重视信号设备对列车运行的影响。

二、电磁干扰出现的原因与种类

在探究电磁干扰的时候，我们首先要明白什么是电磁。电磁就是导体中的电流和电压，这些电流和电压如果按照固定的规律进行流动和变化就是有益的，也能够完成一些特定的任务，例如我们熟悉的无线电等，但是如果这些电流和电压的流动是不规律的就是电磁干扰。一般来说，电磁干扰既然被称为干扰，其产生的原因大多是外部的，主要可以分为两个部分：首先是信号干扰，如果在列车的行驶中，出现了外来的无线电信号，就很容易造成列车导体中的电流紊乱，这种情况就是最常见的电磁干扰。所以在火车道，机场附近，一般是不允许出现大功率的无线电装置的。其次是环境的因素，许多的环境中会存在着天然的电磁场，在火车穿过这些地方的可能会发生电磁干扰，严重的可能出现磁暴的现象，这就是对列车的巨大考验了，相比于无线电的干扰，要严重的多。

2.1雷电电磁干扰

雷电是大气放电所产生，由两种带异电荷的雷云接近时而产生的强烈放电现象。由于雷云一般情况下距离地面较远，所以异种电荷云层放电对地面上的铁路信号系统影响较小。而雷击作为云层对大地的放电现象，对铁路信号设备的影响非常大。通常把雷击分为直击雷、感应雷两种主要形式。直击雷指的是放电直接击中铁路信号系统，它的危害极大，一般会造成设备损坏和人员伤亡等后果。由于站场内铁路信号设备一般集中在信号机械室附近，所以安装避雷针可以有效的防御直击雷。然而随着信号设备的精密度越来越高，避雷针的作用已经远远不够。信号防雷设计中机械室一般采用法拉第笼的方式避免直击雷，即将建筑内的钢筋全部焊接为一体，实现等电位连接，这样整个建筑在电气上是连通的，可以有效的防护直击雷。

感应雷指的是放电并未直接击中铁路信号系统，而是在其放电过程中产生巨大的磁场变化，使附近导体中产生强大的电磁脉冲。电磁脉冲会在沿着导体传导的过程中损害电路中灵敏的元器件，由于现代信号系统中电器元件集成度很高，所以感应雷所产生的电磁脉冲会对铁路信号系统的核心部分造成不可低估的损害。

2.2电气化牵引供电系统干扰

我国的电气化铁路供电系统一般由接触网和牵引变电所构成，供电方式采用带回流的直供方式和自耦变压器（AT）供电方式。这些供电方式决定了其干扰信号主要为牵引传导性干扰和牵引电磁干扰。

传导性干扰由传导电流产生，牵引电流通过机车、钢轨至大地的传输耦合途径，使钢轨中的平衡电流、大地中的地中回流和大地迷流对信号设备造成了干扰。铁路信号系统中，在钢轨绝缘处安装了扼流变压器，将信号设备于钢轨连接起来。由于实际使用中电流在两条钢轨中并不相等，就会由于牵引电流不平衡产生干扰电压，成为烧毁电路元器件的主要原因。

三、电磁干扰对信号设备的危害

3.1地下埋设线缆对其危害

电力、通信系统在地下敷设的线缆在工作时势必会产生电流，在电流通过时会出现电势能。而由于电势能产生的电磁干扰，对信号设备的损害是非常巨大的。其中电缆的外皮破损可能导致轨道电路短路、电缆产生的感应电动势，形成大量电磁干扰，这会损毁精密的电子元件从而危及列车运行安全。

地下敷设线缆虽然能够节省地面空间，并且具有不易损坏的优点但是如果埋设深度过浅，就会危害铁路信号设备。尤其是在露出地面的部分，要尽量避免选址在信号机械室近旁。由于信号机械室周围的铁路信号电缆较多，容易互相影响或造成短路，影响设备正常工作。相关技术人员应注意在埋设地下电缆时尽量远离铁道区。如无可避免时，应当避开信号机械室，使铁路信号尽量少受到电缆的影响。

3.2雷电天气的干扰

雷电天气在日常生活中并不少见，作为常见的天气状况，对铁路信号的干扰是显著的。由于雷电所产生的电磁干扰，也分为不同的类型。一是直击雷，它对铁路信号电子设备的损害最大，造成的损失也最严重。避免直接雷击对铁路信号设备造成损失的方法也很简单，例如可以通过给设备加装防雷地线和防雷元件来规避这种损害。铁路信号设备的防雷元件一般在信号机械室近旁非常集中，所以应该重点保护这些区域，加装防雷地线，起到防止直接雷击的效果。

第二种危害是感应雷，感应雷是指在雷电灾害发生时，其周围会产生很强的磁场变化。这些变化会使附近的良导体产生巨大的电磁脉冲，而这些脉冲会对电子信号设备的正常运作产生不必要的危害，从而干扰铁路信号，危害铁路的安全。

3.3电气化牵引供电系统的危害

在我国现阶段的铁路建设过程中，会把高压线等设施架设在铁路的上方，而这些接触网线路会产生感应电流。而且列车运行过程中产生的牵引电流回流对轨道电路设备的干扰是很大的，如果在铺设过程中能考虑接触网高压电对轨道电路设备产生的牵引电流影响，增设相应的隔离设备，对信号设备进行保护，使电力牵引系统对信号设备的危害降到最小。将产生的经济损耗也降到最低，平衡好电路设施铺设的影响因素。在铁路建设中按照国家标准严格执行，铺设的铁轨钢材要符合国家标准。

在接触网工作的过程中，工频50Hz牵引电流会影响25Hz相敏轨道电路的正常工作，在列车运行过程中会出现的问题，应该在轨道电路设备中增设隔离设备并且保证牵引电流的畅通。按周期进行设备的检维修工作，及时更换及调整易受损的设备元件，避免因电子元件失灵而导致的故障或事故。

四、结语

在当前来看，电磁干扰对铁路信号的影响是非常大的。虽然这方面的技术已经相对比较成熟，但是却还是有着一定的问题，这是需要铁路部门不断进行研究的。这样才能够保证铁路信号不被电磁干扰岁影响。毕竟，铁路信号关系着列车运行的安全，如果这一部分出现了问题，那就是对人们的生命财产安全的不负责，是一定不能出现疏忽的。

参考文献：

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[2]杨世武.高铁和重载条件下电气化铁道干扰对室外信号影响研究[D].北京交通大学，2014.

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