缘于牵引供电系统的铁路信号系统电磁干扰的发

摘要：铁路信号系统是铁路现代信息技术的重要组成部分，担负列车运行控制与调度指挥自动化的关键性作用。如何提高上述系统的抗干扰性，避免产生错误的信号输出，保证运营安全，是重要的技术课题。对于干扰的应对解决，应从牵引供电系统降低干扰信号和信号系统抑制干扰信号两方面进行，包括牵引供电系统设备选型，减少牵引供电系统干扰信号的系统设计和信号系统抑制干扰的工艺要求、工程措施等。
　　关键词：供电系统；铁路信号系统；电磁感应；辐射干扰
　　中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0019-03
　　1 铁路信号系统电磁干扰简析
　　铁路信号系统在担负列车运行调度与控制指挥自动化方面扮演着重要角色，是现代铁路信息技术的关键组成部分，主要由控制设备、信号机、电源设备、道岔转辙设备、信号机以及电路线等部分组成。铁路信号系统具备区间闭塞、车站联锁及驼峰信号等技术上的特点，区间闭塞是指为达到车辆行驶安全的目的，封闭一些车辆正在行驶的路段，从而避免后续车辆及对向车辆互相之间发生追尾事件或者正面冲突；车站联锁是指为了达到车辆行驶安全的目的，在轨道电路、道岔及车站信号机等比较独立的信号装置之间形成互相控制的制约关系；驼峰信号是指以铁路物流的目的地为依据，通过掌握各个重要地区的铁路编组站来编组和解体作业，编组的对象是各个方向将要到达的车辆。
　　铁路信号系统的电磁干扰是指在电磁的影响下铁路系统或铁路设备的性能降低的现象。牵引供电系统对铁路信号系统所产生的电磁干扰信号主要有电磁辐射性干扰信号和传导性干扰信号，前者是牵引供电系统周边的电气设备因为通过了牵引电流而致使电磁辐射产生，后者是因牵引电流不平衡，在通过轨道到达信号设备时产生干扰信号。
　　2 牵引供电系统对铁路信号系统的干扰
　　形式
　　2.1 电磁感应和辐射干扰
　　电磁感应以及辐射主要通过联锁计算机、数据传输通道和其他的闭塞、联锁设备来对铁路信号系统产生干扰。在交变电磁场由接触网形成以后，通过辐射或者耦合的形式，信息传输通道中会形成相应的感应电动势，此时随声噪声会大大增加而对信号的传输产生影响，而且牵引电流如果增大，纵向电动势和杂音电压也会随之增大。另外，如果牵引电流发生巨大变化，会产生信号幅度突跳、脉冲噪声、信号瞬时中断以及相位抖动等突变性的电磁干扰，连续的错误码会出现在信息中，致使信号的输出发生错误。通过测试不同种供电方式发现，AT供电方式产生的干扰最小，直供方式造成的干扰最强，BT供电方式介于两者之间。
　　2.2 牵引电流回流引起的传导性干扰
　　铁路信号系统的信号系统是以扼流变压器为依托来连接钢轨的，在理想的条件下，通过钢轨的牵引电流在分别经过第一个和第二个扼流变压器的上部和下部线圈以后，会再次流入钢轨的轨道中去。如果上部线圈和下部线圈的匝数是相同的，会有大小相等且方向相反的磁通量产生于扼流变压器的线圈中，从而由于牵引电流而产生的总的磁通量为0，因此信号线圈上也不会有感应电动势产生，信号设备便不会受到牵引电流的干扰。但是在实际情况中，牵引电流通过两个钢轨时大小并不相等，扼流变压器的线圈中总磁通量也不为0，会有感应电动势产生于信号线圈中，于是这种不平衡的牵引电流会对信号设备产生一定的干扰，不平衡的牵引电流也是引起故障和轨道电路元件被损坏的重要原因，因此铁路信号系统电路规定了牵引电流的不平衡系数须小于5%，不然就会干扰信号系统。另外，由于工程措施不恰当，包括双机牵引、列车提速、重载等，会使扼流电压器和电缆被烧坏，电路熔断器熔断以及箱盒引接线被切断，从而对铁路信号系统的稳定正常工作产生影响，这也是牵引电流回流所引起的传导性干扰。
　　2.3 电力机车的感应性干扰
　　电力机车的感应性干扰电动力系统对轨道电路会产生干扰，电压波形在电网波动、电机升起等因素的影响下会发生畸变，畸变过程中的高次谐波会在轨道电路中发生感应，从而导致控制信号的相位发生改变且二次二元继电器出现错误吸起。当钢轨中流入了车辆所产生的谐波电流时，一方面，某个运行区间没有被列车占用的信息会出现在轨道电路上，而事实上已经有列车占用了该区间，轨道继电器原本应该落下，却因为电力机车的感应性干扰而被错误吸起，此为铁路信号系统中一种非常危险的现象；另一方面，由于谐波电流的作用，某个运行区间已经被列车占用的信息会出现在轨道电路上，而事实上并没有任何列车占用该区间，如此会使信号系统的安全失去保障，隶属于此区间的车辆因为错误的显示而不能运行，使得运输效率降低。综上所述，铁路信号系统的可靠性、安全性以及可用性很容易受到电磁环境的影响。
　　3 电磁干扰信号的技术应对方案
　　3.1 牵引供电系统降低干扰信号措施
　　在利用牵引供电系统降低干扰信号的过程中，首先是牵引供电设备的型号选择。应该在机车中实施滤波装置和补偿电容的安装并合理地选取机车类型，为了将谐波的干扰减少，应该将并联电容补偿设备安装在变电所中，同时尽量选取AT、BT以及同轴电缆供电的供电形式来使回路的对称性提高。其次是牵引供电设备的工程措施选择。一方面，如果是采用直流供电，应该架设一定的架空回流线，在架空回流线和接触网线相互间的作用下，回路具有的对称性被提高，很大一部分的回流电流最终会流入变电所；另一方面，凡是具有轨道电路的地区，严禁钢轨与接地线、吸上线、保护线和横向线路互相间的等电路连接线直接接触，应该先与空心线圈的中点或者扼流变压器的中心端子相连接。最后是牵引供电设备的设计方案选择。行车室、信号机房和回流线之间的最小距离应该是15米以上，同时，变电所的吸上线应该连接变电所的站线或专用线和铁路的正线，而在扼流变压器的位置选择上，应该把轨道电路传输受到的影响考虑其中，因为当扼流变压器的一端连接于钢轨上时，在产生吸流作用的同时会将轨道电路的功率大幅度消耗从而使轨道传输的距离相应减少。
　　3.2 信号系统抑制干扰信号措施
　　在对信号系统进行工程上的设计时，应该考虑器材型号、计算角度以及电磁兼容性三个方面因素。首先，抗干扰性强的器材设备对于整个系统的抗干扰性的实现至关重要，比如扼流变压器的选择，应该

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采用BES新型的扼流变压器来对冲击电流进行缓冲，不平衡电流的干扰就会减少。新型扼流变压器中的适配器是一种滤波器，能将大部分的干扰成分过滤，从而减少信号系统的电磁干扰。其次，在计算角度方面应该对电气化干扰原因进行考虑，比如扼流变压器的容量、信号点位置的设置、计算轨道的长度和闭塞分区长度等。最后，在电磁兼容性方面应该保证各种电子设备、电子线路和电子系统互不干扰，但是在电磁的角度又有一定的相容性。
　　在信号系统的施工工艺上，应该本着严谨负责的态度按照工艺标准来施工，如此才能保证整个工程的质量合格。
　　4 结语
　　在减少牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰方面，应该采取一些预防措施来将设备抗干扰的水平提高，同时面对如今的标准规范比较混乱和笼统，应该将电磁兼容性、抗雷以及接地等干扰标准统一修订，如此才能保证铁路信号系统运行的可靠性和稳定性，同时与我国的铁路发展形势相
　　符合。
　　参考文献
　　[1] 林瑜筠.铁路信号新技术概论[M].北京：中国铁道出版社，2007.
　　[2] 万园园.铁路信号系统电磁兼容需求研究[J].铁道通信信号，2007，43（8）.
　　[3] 李群湛.高速铁路电气化工程[M].成都：西南交通大学出版社，2006.
　　作者简介：卡哈尔江·艾海提（1979-），男，新疆哈密人，新疆铁道勘察设计院工程师，研究方向：铁路信号和信息、智能建筑弱电工程、轨道交通机电系统（弱电）、计算机网络等。

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