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强电磁干扰抑制技术在铁路信号中的应用

来源:用户上传      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
  [1] 刘凡.高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术分析[J].中国新通信,2019,21(7):71.
  [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.
  [3] 郭琳琳.强电磁干扰抑制技术在铁路信号中的应用[J].民营科技,2018(7):140.
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