强电磁干扰抑制技术在铁路信号中的应用
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作者:狄龙 张雨 宋亚夺
摘 要：当前铁路信号系统在运行过程中，在外界环境和系统运行过程中，产生的电磁辐射易对铁路信号系统造成干扰，对铁路运输造成一定的影响。文章通过强电磁对铁路信号系统造成的影响进行分析，一般分为自然环境的雷电电磁影响，电气系统产生的电磁辐射影响等，并从接地技术、屏蔽技术和滤波技术等，对强电磁干扰抑制技术在铁路信号中的应用进行研究。
关键词：强电磁干扰 抑制技术 铁路信号
中图分类号：U284.26 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（b）-0034-02
1 强电磁干扰分析
1.1 雷电电磁
铁路在实际应用过程中，易受到电磁的影响，主要原因是铁路信号以弱点传输系统为主，对信号辐射原因较为敏感，对列车的运行状态造成安全隐患。针对电磁干扰来说，一般影响电子元器件、信号传输通道、系统性能等，使列车的整体性能降低，铁路在搭建过程中，由于涉及路程较远、覆盖区域较大等原因，易受到外界环境的影响，其中雷雨天气是对铁路信号影响最大的原因之一，雷电在产生的过程中，是由于大气层中的雷雨云存在极性变化，当极性相反的云层互相接触时，将产生放电现象。当云层接触放电时，将产生雷击现象，对铁路信号具有较大影响，其中以感应雷和直击雷等为主。
感应雷是指在云层放电时，将产生一定范围的电磁场，使铁路信号系统中的电子元器件、导体等造成电磁影响，使精密元器件产生电磁脉冲，降低信号系统内部的联动性传输，当系统内部的自检防护模块预应力小于感应雷所带来的脉冲力时，严重情况下将导致铁路信号系统发生瘫痪，造成一定的损失。直击雷是对铁路信号系统影响最大的一种雷击现象，其指云层在放电时，直接作用于铁路信号系统中，在庞大的电荷量冲击下，将对设备等造成伤害，并对信号系统造成衰减式传输，严重影响信号系统的正常运行。当前为防止直擊雷对信号系统造成直接影响，工作人员在信号系统的主操控室安装避雷设施，但随着技术的不断发展，信号系统一般也逐渐采用精密仪器等，避雷设备等无法完全避免雷击带来的影响，因此为提升避雷效果，通过法拉第笼的原理对设备整体采取防护措施，以提升铁路信号系统在雷雨天气中的运行效率。
1.2 电气系统
电气化铁路在运行过程中，一般由电路网格和牵引变电所构成，为保证铁路运输的完整性，一般在一条线路上设置多个变电站节点，将电力网络传输过来的电压进行转换，为电气化铁路提供电力传输。当前铁路系统运行过程中，一般由系统内部的牵引网络实现供电，以接触导线、钢轨的连接方式所执行，且牵引变电所的变电设备一般为单相传输，将电网传输的三相电进行降相转换，为电气化铁路系统提供高质量供电。
铁路信号系统易受到牵引电的影响，在信号辐射影响中，一般以传导发射、辐射发射为主，其中传导发射是指以系统内部的线路为主，信号通过线路的传输对设备等造成影响，辐射发射是指在空间维度下，以电波、磁波等方式对设备造成影响。铁路轨道为保证信号传输的稳定性和时效性，一般在钢轨绝缘处安装相应的扼流变压设备，当电路电流信号经过变压设备的平行线圈时，以设备内的线圈匝数为基准，使线圈产生的磁通量为平等值，以保证电流传输的精准性。但电流在实际传输过程中，线圈中平行线路产生的牵引电流存在偏差，此时设备中产生的磁通量不平衡，将造成电路设备内的电压干扰现象。当产生的电流较大时，将对系统内的设备造成回流式影响，严重情况下将导致电缆、扼流变压设备、熔断器等损坏，进而影响电气化铁路的正常运行。在电路信号传输过程中，线路一般将产生磁场化电动势，进而对线路传输的频率造成阻碍，部分情况下将造成电缆线路的击穿现象，严重影响运输设备的行驶。
2 强电磁干扰抑制技术在铁路信号中的应用
2.1 接地技术
接地技术主要是将设备系统的保护输出线路与地面连接，利用地面的传导能力将多余电荷载量传出，以保证设备系统的稳定性运行。在进行线路单端接地时，为提升线路的传导能力，应对电缆进行基准制定，当单芯线缆单端接地时，其外端的金属护套感应电压值输出范围应在40～100V之间。如系统设备运行过程中产生的感应电压大于此基准时，应对节点绝缘、交叉连线等对线路进行处理，以此来减少线缆传输电力过程中产生的感应电压，同时应对线缆护层进行绝缘设置，以不接地的传输节点处设置保护器。电务、通信线缆等设施安装过程中，为避免受到外界环境的影响，一般采取双端接地的方式，将线缆的屏蔽层、金属护套等进行双端接地，此种方式将会使铁路轨道沿线的线路将以回路方式对电流进行传输，其产生的电流将对设备系统进行干扰，为降低信号带来的干扰，可在线缆屏蔽层的双端接地时，将电缆与回路电缆进行联动，将其接地方式聚集在主控制室的一个点上，并可利用双层式屏蔽方法，以内外两层的屏蔽方式，将外层设置双端接地，内层设置单端接地，以保证铁路信号传输的正常性。
2.2 屏蔽技术
屏蔽技术主要是对辐射路径或受辐射源进行抑制，以保证系统的正常运行，在对电磁干扰进行屏蔽时，应将干扰区域进行划分，并针对干扰类型采用适当的设备和技术，以将干扰路径进行阻隔。当前屏蔽技术在实际使用过程中，可分为静电屏蔽、电磁屏蔽两种，其中静电屏蔽技术，主要是针对设备系统运行过程中产生的电感应磁场、恒定型磁场等进行抑制，防止设备静态下的磁场效应对内部信号传输造成影响;电磁屏蔽主要针对线路信号产生的交变磁场、交变电场等进行抑制。为对系统设备进行电场屏蔽，需将金属材料作为导体，使其对信号进行精度传输，金属导体的一端应接触在地面上，以保证电流、信号等可及时由地面进行导出。将金属材料作为电导体，以其高导电、低导磁的优势，可将其应用到低频电场、高频磁场中，以提升导体设备的多形式利用。
2.3 滤波技术
滤波技术是将设备系统运行中的杂糅性频率进行过滤，将系统运行所需要的频率波段进行留存，以保证铁路信号系统运行的精准性。滤波设备在实际应用过程中，可通过滤波设备系统的基准设定，将其与铁路信号系统的运行频率进行设定，同时可通过端口网络的多形式化选择，使设备的检测方式具有智能化。但滤波设备在运行过程中，将存在插入损耗的特性，其作为一个重要参数，插入损耗是针对不同波段的频率所展现出的程度，以其滤波程度可分为高通、带通、低通、电阻等类别。当滤波设备在铁路信号系统中应用时，可安装到设备系统的节点处，利用信号的节点传输方式，对滤波设备进行参数设定，以对系统内部的传输信号进行过滤，进而为铁路信号系统提供安全保障。
3 结语
综上所述，文章对铁路信号系统运行中受到的强电磁干扰现象进行分析，针对雷电现象和电气系统产生的电磁辐射现象，依据科学技术和设备，以接地技术、屏蔽技术和滤波技术等，为铁路信号系统构建安全体系，以提升系统的运行效率。
参考文献
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[2] 汪振海.电气化供电系统电磁干扰对铁路信号产生的影响及对策[J].自动化与仪器仪表，2018（9）：55-58.
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