电气化供电系统电磁干扰对铁路信号产生的影响及对策探析

产生的影响及对策探析

王刚刚

固安信通信号技术股份有限公司，河北 廊坊 065500

摘要：近年来，许多研究学者开展了铁路信号电气化供电系统电磁干扰机理研究，但由于铁路信号电气化供电系统其特殊的接地和回流方式，相关的研究中并没有对此进行统一的说明。因此，要想避免电磁给铁路信号电气化供电系统所带来的干扰，应对影响因素进行深入的分析并找到解决的对策。关键词：电气化供电系统；电磁干扰；铁路信号中图分类号：U228；U284.93

1　电磁干扰对铁路信号的危害

（1）列车行驶轨迹受到影响。现阶段，列车在行驶过程中一般以内部精密仪器的控制为主，当列车系统内部的精密元器件受到电磁干扰时，会造成信号传输紊乱，列车主操控系统就无法正确执行指令，会导致列车接受错误的指令而偏离主体运行轨道，进而加大乘客的安全风险。

（2）列车将无法正常运行。在电磁干扰下，铁路系统无法控制自身的运行行为，当信号读取出现误差时，将造成信号传输的延时或误传，此时列车将停止一切运营行为进行自身调整，此种情况会对乘客以及整体交通系统造成严重影响［1］。

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。为防止直击雷对信号系统造成直接影响，工作人员会在信号系统的主操控室安装避雷设施。随着技术的不断发展，为提升避雷效果，信号系统通过法拉第笼的原理，开始采用精密仪器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。

2　电磁干扰对铁路信号的影响

2.1　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，一般影响的是电子元器件、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。雷电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产生放电现象。当云层接触放电时产生雷击现象，会对铁路信号产生较大影响，其中以感应

2.2　电气系统

铁路信号系统易受到牵引电的影响，在信号辐射影响中，一般以传导发射和辐射发射为主。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，一般会在钢轨绝缘处安装相应的扼流变压设备，当

2020年第01期

55

移动信息应用电子技术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保持平均值，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会变得不平衡，就会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。

2.3　接地故障

电气化铁路设备运行时会产生较大电流，设备运行的过程会受到外界环境的干扰，所以电气化铁路大部分运行设备都会安装接地线，以确保电气化设备的安全运行。而接地故障也是电磁干扰的一大原因，接地设备在运行发生故障时，接地故障电流会流经相关设备的中心点并经接地网络重新回到故障处，从而造成接地网中的压差升高，形成电磁干扰，从而影响电气化铁路运行功能发挥作用［2］。

3　电气化供电系统电磁干扰的控制措施

3.1　减少牵引系统对铁路信号的干扰

分析铁路轨道线路的运行状态时，相关技术人员可以通过在二流变压器的次级中增加抗干扰现象的金属以及相应的适配器等相关对策，以减少牵引系统对铁路信号的干扰，使得铁路信号的抗干扰性能够获得显著的提升。

通常情况下，没有受到系统影响的铁路轨道的电路采用的是空心线圈，对牵引电流的阻抗能力较弱，可以让铁路轨道两侧电流始终保持在平衡的状态。为了尽可能地减少牵引供电系统电磁干扰对整体铁路信号系统的影响，工作人员需要结合实际铁路信号系统运行的环境以及可能产生的电磁干扰的部位，采取科学合理的措施。

首先，可以通过全面的基础设施的设置，保证整体系统能够正常运行，根据供电系统的供电环节，合理设计公司电路，选择适合的设备进行安装，并尽可能地减轻电流和流失的电磁干扰，选择适合的

56

2020年第01期

机车类型以提高铁路信号系统运行的稳定性与安全性。在实际工作过程中还需要采取正确的工程措施以及合理的工程方案，再以科学方式进行供电，加强回流线的对称设计，可以有效延长供电回路，避免电流回流在运行过程中受到的电磁信号的干扰，保证电流回流工作能够顺利、安全地运行。同时，还需要加强对施工工艺的优化，严格规范施工流程和施工操作，不断升级和优化施工工艺，保证整体工程项目的质量建设能够满足技术的要求。

此外，可以采取贯通地线的正确连接方式，避免电缆钢带以连接或代替的形式进行施工，保证施工人员能够严格按照施工规范和技术要求开展施工建设，从而提升整体铁路信号系统运营的效率。对信号系统进行优化设计时，可以从信号系统的各组成部分出发加强抗干扰能力控制，从而增强整个系统的抗干扰性能。

3.2　设置阻尼系统以及滤波器装置

想要有效规避电磁波干扰，技术人员可以选择设置滤波器的方式，对系统内的电磁波实施有效过滤。此外，通过安装阻尼系统也能最大限度地降低电磁波对于电气化铁路电器产生的不良影响。如果电气化铁路电子系统处于高压运行环境中，那么系统中的电器设备极易受到外界环境的干扰，此时技术人员应该在系统内部划分屏蔽区域，区域应设定在高压线装置的外表层周围，这样一来，会显著消除外围磁场对于电子系统造成的干扰。

此外，技术人员可以通过阻尼系统的安装或者加设滤波器装置的方式实现对电子设备金属外壳的磁场控制最大限度降低外围辐射。例如，技术人员可以将阻尼系统安装在电气化铁路启动装置中，这种方式可以有效规避电气化铁路启动装置开启时产生的电磁振荡。与此同时，技术人员还需要注意控制阻尼系统的实际控制范围，对系统内部的阻尼参数进行合理设置，如果参数设置过小，则难以起到抵御电磁干扰的作用，如果参数设置过大，则会削弱系统中的电极能量。阻尼系统与滤波器装置之间可以相互辅助，因此在实施参数设置时技术人员需综合考虑。

（下转第59页）

应用电子技术移动信息某个“空间”位置，巡检人员必须手持具有NFC功能的智能移动终端，对部署NFC标签的现场点位进行“刷卡”操作方能完成该巡检点的台账登记，有效地解决检查和台账脱节的问题，提高设备巡检在“空间”要素上的监控能力。

（5）通过整合巡检台账、运维台账等相关数据，实现对关键设备状态数据的关联性分析，如统计设备故障曲线、故障响应曲线情况等，帮助安全管理员全面掌握设备具有的性能状态，为精准把脉设备安全状态提供有效监控手段。解决大部分信息经采集后长期闲置在数据库，造成企业资源的无形浪费。

渐崭露头角。本文从企业安全生产管理的角度，阐述了NFC技术在巡检过程的应用，设计并实现了基于NFC技术的安全防护设备巡检系统，能够对安防设备巡检过程进行有效监督。

参考文献

［1］赵宇枫.RFID与NFC技术与应用浅析［J］.科学咨询：

科技·管理，2011（5）：75-76.

［2］晓晨.NFC手机的非接触付费应用［J］.中国电子商情

（RFID技术与应用），2009（4）：15-17.

［3］吴坚.物联网安防在细分领域的应用［J］.中国公共安全，

2014（16）：133-137.

［4］佚名.国家认监委强制性产品认证安防技术专家组工作

会议召开［J］.中国安防，2014（3）：11.

［5］陈超.视频监控中异常事件分析技术［J］.中国公共安全，

2013（12）：146，148.

［6］雷翔.民用安防产品市场发展现状与问题探析［J］.中国

安防，2013（3）：18-22.

4　结语

物联网技术的快速发展对各行各业都产生了深远的影响，而NFC技术作为物联网的典型应用也渐

（上接第56页）

电气化铁路电器够在相同的电磁场下正常工作，在正常运行期间所发出的干扰不会对其他正常运行的设备造成干扰。所以，提升电气化铁路电器的兼容性是一条防止电磁干扰的有效措施。

3.3　加装滤波器

在实际工作中，通过加装滤波器的方式可以有效规避电气化铁路电器所产生的电磁干扰。若是电气化铁路电器部件当中所采用的干扰抑制措施不足以应付特殊用途的需求时，便需要在其中加装滤波器，有效地减少电气化铁路电器在使用阶段所受到的电磁干扰，保证电气化铁路能够完成既定的驾驶功能。

4　结语

电气化铁路运行装置在工作中随时面临着各种干扰源，若不加防范抑制则会对铁路运营造成严重影响。因此，对电磁干扰源进行了分析，并提出了电磁干扰抑制措施以期望提高电气化铁路保护抗干扰能力，增强电气化铁路的供电可靠性。［3］

参考文献

［1］杨惠博.电磁干扰与铁路信号安全的相关性研究［J］.消

费导刊，2018（44）：127.

［2］李晓亮.铁路信号系统受牵引供电系统的电磁干扰分析

［J］.数字通信世界，2019（4）：156.

［3］李生锋.关于电磁干扰对铁路信号的影响［J］.建筑工程

技术与设计，2018（34）：2414.

3.4　提升电磁兼容性

电气化铁路的电磁兼容性主要是指电气化铁路电器产品在电磁环境中能否正常工作，在工作期间不会对其他的子环境造成电磁干扰。基于此，电磁兼容性主要包含两个方面的内容：第一，要保证电气化铁路中电器设备在运行期间所产生的电磁干扰在一定的范围内，不能够超过相应的限值；第二，

2020年第01期

59