李正文 大秦鐵路股份有限公司侯馬電務(wù)段

前言

列車能否順利安全運(yùn)行，受多方面因素影響，電磁對(duì)鐵路信號(hào)的干擾是一個(gè)其中一個(gè)相對(duì)突出的方面。在牽引供電系統(tǒng)、雷電電磁、貫通地線等的影響下，都可能出現(xiàn)電磁干擾。而一旦出現(xiàn)該現(xiàn)象，可能會(huì)使得列車無法停止、走上岔路，這些后果將進(jìn)一步擾亂鐵路運(yùn)行秩序、影響行車安全，甚至造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此必須對(duì)其進(jìn)行有效控制。

1 電磁干擾鐵路信號(hào)可能造成的后果

鐵路信號(hào)對(duì)列車的運(yùn)行具有重要的導(dǎo)向和協(xié)調(diào)作用，如果信號(hào)受到外在電磁等因素干擾，很可能出現(xiàn)列車無法停止的問題。比如，受電磁干擾，正常信號(hào)可能發(fā)生提前或滯后發(fā)送出去的問題，如果鐵路系統(tǒng)本身不能對(duì)這些接收到的信號(hào)做正確辨認(rèn)，就可能造成旅客滯留、運(yùn)輸秩序被擾亂的現(xiàn)象。再者，列車很可能會(huì)走岔路，因?yàn)殡姶鸥蓴_會(huì)引起正常信號(hào)紊亂的問題，列車就無法據(jù)此對(duì)行程進(jìn)行妥善規(guī)劃、對(duì)速度做合理設(shè)置，甚至因?yàn)槭盏藉e(cuò)誤指令導(dǎo)致列車偏離軌道，這無疑會(huì)對(duì)整個(gè)列車及其承載的乘客構(gòu)成生命財(cái)產(chǎn)的安全，進(jìn)而引起嚴(yán)重的鐵路交通大范圍癱瘓現(xiàn)象。

2 電磁干擾對(duì)鐵路信號(hào)影響分析

2.1 牽引供電系統(tǒng)

鐵路信號(hào)受干擾，其首要干擾源表現(xiàn)在牽引供電系統(tǒng)方面，其干擾作用的形成包括幾個(gè)方面。其一，是牽引傳導(dǎo)性干擾，由于軌道電路與列車牽引回流載體相同，而鐵路信號(hào)系統(tǒng)在連接鐵軌時(shí)，需要扼流變壓器發(fā)揮媒介作用，鐵軌連接時(shí)兩線圈匝數(shù)相一致，牽引電流磁通量方向相反，當(dāng)磁通量大小保持一致時(shí)，就不會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備造成不良影響，但是在鋼軌阻抗大小、對(duì)地泄漏等因素影響下，會(huì)出現(xiàn)牽引電流不平衡現(xiàn)象，導(dǎo)致電子設(shè)備損壞、信號(hào)失真等情況出現(xiàn)。其二，牽引電磁干擾，因?yàn)樵诹熊囆旭偼局写嬖诖罅康母哓?fù)荷線路，后者極易引起對(duì)列車信號(hào)進(jìn)行電磁干擾的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致信號(hào)電纜出現(xiàn)感應(yīng)電壓，信號(hào)準(zhǔn)確率和質(zhì)量被迫下降、信號(hào)線絕緣擊穿等不良后果，這會(huì)對(duì)整個(gè)列車的行車安全性造成損傷。其三，接地電位上升，大地與貫通地線二者間存在漏電流現(xiàn)象，當(dāng)在大地接收漏入電流的環(huán)節(jié)中，周圍的大地電位、電纜接地電位會(huì)隨之明顯升高，只要發(fā)生短路問題，便極易誘發(fā)后續(xù)一系列的電氣、信號(hào)設(shè)備故障。

2.2 雷電電磁干擾

鐵路在日常運(yùn)行中，受到外界電磁干擾是極為常見的問題之一，我們不能將原因單純歸結(jié)在外在的電磁本身，還要考慮鐵路系統(tǒng)本身的固有特征。究其本質(zhì)，鐵路信號(hào)是將弱電系統(tǒng)作為主要支撐，對(duì)信號(hào)輻射等問題有高度敏感性，這就埋下了對(duì)鐵路行車狀況構(gòu)成安全方面的威脅的隱患。就電磁干擾這一特定情況而言，干擾對(duì)象包括了鐵路系統(tǒng)中的電子元器件、信號(hào)傳輸通道等多個(gè)方面，這會(huì)在很大程度上影響列車的整體功能。而鐵軌的建設(shè)、列車的行駛本身就是要跨越廣闊的地域，在列車可經(jīng)過、鐵路信號(hào)可覆蓋的這一廣大區(qū)域內(nèi)，不可避免地會(huì)受到其所處環(huán)境的各種各樣的影響。雷雨天氣是環(huán)境影響中最突出的方面之一，也是干擾鐵路信號(hào)的罪魁禍?zhǔn)?。雷電天氣下，因?yàn)榇髿鈱觾?nèi)所含雷雨云發(fā)生了極性變化，與極性相反的云層彼此觸碰出現(xiàn)放電現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)雷擊問題，特別是出現(xiàn)感應(yīng)雷和直擊雷等情況，將對(duì)鐵路信號(hào)形成巨大的威脅。感應(yīng)雷指的是云層放電情況下形成相當(dāng)面積的電磁場(chǎng)，導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)的電子元器件、導(dǎo)體等被卷入其中，導(dǎo)致精密元器件發(fā)出電磁脈沖，這些都會(huì)對(duì)信號(hào)的輸送形成擾亂效應(yīng)尤其在鐵路系統(tǒng)中的自檢防護(hù)模塊預(yù)應(yīng)力比上述所說的脈沖力更小時(shí)，還可能引起信號(hào)系統(tǒng)完全癱瘓的嚴(yán)重后果，這將帶來難以估量的損失。而直擊雷則是最容易干擾鐵路信號(hào)的一個(gè)因素，云層電子在作用于信號(hào)系統(tǒng)后，因大量電荷影響，系統(tǒng)設(shè)備可能被損傷，系統(tǒng)不得不面臨衰減式傳輸?shù)木置妗榉乐怪睋衾姿斐傻木薮髶p失，鐵路系統(tǒng)目前采取了在主操控室加裝專業(yè)避雷裝置等手段，但在技術(shù)不斷升級(jí)的背景下，信號(hào)系統(tǒng)所具備的往往是更為精密的設(shè)施，避雷設(shè)備往往不能如愿發(fā)揮保護(hù)作用；為改善避雷效果，借助法拉第籠的原理對(duì)設(shè)施做全面防護(hù)處理，成為一種全新思路。

2.3 貫通地線的影響

如果鐵路系統(tǒng)中的貫通地線的電流注入點(diǎn)和信號(hào)電纜對(duì)稱，這時(shí)電纜輸入點(diǎn)兩側(cè)的電纜會(huì)形成值為0感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但方向相對(duì)。如果二者處于不相對(duì)稱的狀況，輸入點(diǎn)電流就會(huì)形成大于0感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，特別是位于信號(hào)電纜附件的地線，會(huì)存在一個(gè)峰值最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備構(gòu)成直接而迅速的影響。一般來說，貫通地線若處于順利運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，就要將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嚴(yán)格控制在低于60V的數(shù)值范圍。雖然在信號(hào)電纜外層所形成的電流并不大，但其內(nèi)部的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)卻往往數(shù)值可觀；而在接觸網(wǎng)異常導(dǎo)致信號(hào)受干擾的情況下，所對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)往往會(huì)存在低于30V的情況。

3 電磁干擾解決措施探析

3.1 屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)作為保護(hù)鐵路信號(hào)的一種基本手段，其在正式使用環(huán)節(jié)，可以劃分為靜電、電磁屏蔽的不同類型。在這兩種技術(shù)中，靜電屏蔽技術(shù)更多是以設(shè)施體系在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所形成的電感應(yīng)磁場(chǎng)、恒定型磁場(chǎng)等作為主要對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行必要的控制處理，避免設(shè)施靜態(tài)下所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)效應(yīng)對(duì)信號(hào)的正常輸送形成不利影響。與之對(duì)應(yīng)的，電磁屏蔽技術(shù)則是將線路信號(hào)形成的交變磁場(chǎng)、交變電場(chǎng)作為對(duì)象加以妥善處理，為了對(duì)系統(tǒng)設(shè)施做必要的電場(chǎng)屏蔽，就要求工作人員把將金屬材料當(dāng)作導(dǎo)體，由其完成信號(hào)精準(zhǔn)輸送的任務(wù)，一般來說，金屬導(dǎo)體的一側(cè)會(huì)直接和地表相接，以確保電流、信號(hào)等可以有效從地表導(dǎo)出；由金屬材料充當(dāng)電導(dǎo)體，可以充分利用其具有的高導(dǎo)電、低導(dǎo)磁優(yōu)勢(shì)特征，將其連接到低頻電場(chǎng)、高頻磁場(chǎng)中去，從而達(dá)到導(dǎo)體設(shè)備的多形式運(yùn)用的目的。

3.2 牽引供電系統(tǒng)方面

對(duì)牽引供電系統(tǒng)加以處理，工作人員往往會(huì)采用在軌道上增設(shè)扼流變壓器從而增大鐵芯電流的方式，或者設(shè)置LC電流從而構(gòu)成并聯(lián)諧振，對(duì)外部環(huán)境的電磁干擾形成屏蔽作用。因?yàn)閆PW-2000軌道電路給牽引電流基波帶來的影響整體比較小，甚至可能是斷路，這就達(dá)到了電流彼此平衡的效果。此外，軌道電流往往選擇較高偶次諧波為載頻盡可能地削弱牽引電流對(duì)其的影響。

3.3 雷電方面

通過將避雷網(wǎng)視為接閃器，并在信號(hào)樓對(duì)避雷帶完成敷設(shè)，有效避免雷電不良影響，在正式操作中，要完全根據(jù)相關(guān)要求落實(shí)，保證避雷帶敷設(shè)達(dá)到合理標(biāo)準(zhǔn)。其次，可以在外墻位置均勻敷設(shè)引下線，確保電器線路距離處于5~10m之間的范圍，并且滿足綜合接地裝置連接要求；再者對(duì)法拉第籠進(jìn)行應(yīng)用，使之作為信號(hào)機(jī)房電磁屏蔽形式存在，在保持接地狀態(tài)的同時(shí)，對(duì)室外信號(hào)設(shè)備進(jìn)行安裝，可以達(dá)到屏蔽衰耗空間電磁場(chǎng)效果。

3.4 貫通地線方面

在對(duì)貫通地線進(jìn)行架設(shè)時(shí)，必須重點(diǎn)關(guān)注其與信號(hào)電纜二者間的間距大小，將此間距合理控制在不低于1米的范圍，此后選擇填砂的方法做正式的防護(hù)操作。此外，為避免信號(hào)電纜的外層絕緣套被外界損傷，應(yīng)該設(shè)置必要的監(jiān)控設(shè)施，及時(shí)把握電纜絕緣狀況，只要有異常發(fā)生，就要迅速加以處理。

4 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)電磁干擾對(duì)鐵路信號(hào)的影響及應(yīng)對(duì)措施的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確電磁干擾鐵路信號(hào)可能造成的后果，在此基礎(chǔ)上對(duì)電磁干擾解決措施展開研究，兼顧屏蔽技術(shù)、牽引供電系統(tǒng)、雷電影響、貫通地線等方面因素。