电气化铁道对信号设备的干扰分析

电气化铁道对信号设备的干扰分析

周波

（武汉铁路局襄阳电务段湖北武汉441000）

摘要：电气化铁道干扰包括电力机车干扰和牵引供电系统干扰，牵引供电系统包括牵引变电所和接触网，由牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨—回流连接—牵引变电所接地网，组成了闭合的牵引供电回路，可产生不平衡牵引电流干扰和接触网高压电场干扰。为了保证铁路运输的安全性，应当深入分析电气化铁道对信号设备的干扰作用，并采取有效的抗干扰措施。

关键词：电气化；铁道信号；电磁

1铁道信号相关概念简介

1.1铁道信号

要了解铁道信号，先从信号谈起。信号是人们受到某种刺激源的刺激时做出的某种反应或者信息回馈。从铁道信号的层面来说，主要应该是通过声音和影像来表达的。在看到铁道信号灯和鲜明的信号标志时，获取相应的信号；在听到火车鸣笛以及警报提示音后获取信号反应的信息，这些都是铁道信号的具体表现。将铁道信号分为机车信号和地面信号是一种合理的分类方法，通过地面信号发送指令，利用信号机等硬件设备发送给行进中的列车，这就起到了调度的作用。相对而言的机车信号，是铁路信号向司机发出的各种信号。当然在实际信号传送过程中还有信号与硬件设备的通信过程。

1.2铁道信号工程

铁道信号工程的概念不难理解，就是通过相应的信号硬件设备，完成安装与调试。实现铁道信号设备的正常工作。目的是通过铁道信号工程实现自动化的列车控制，在列车行驶过程中实时监控，一旦出现故障或者问题，就马上予以信号通知，采取最恰当的方式排除故障。铁道信号工程节约了人力物力，用自动化设备替代人工信号，提升了工作效率，可以说，要想保证列车的行驶安全，必须要有过硬的铁道信号工程作为保障。

目前，我国的铁道信号工程建设获得了可喜的成绩，但也依然存在着一些问题。许多问题是难以避免的，例如自然因素自然灾害等。但是可以通过精密的设计、高质量的设备材料、严谨的工作态度和高超的技术水平来降低事故发生的概率。铁道信号工程在铁道运输中功不可没，要不断发展，首重安全。

2.铁路信号干扰分析

2.1电磁对铁路信号的影响

雷电是藉由大气放电所产生的一种自然现象，它所造成的电磁干扰，也具有不同的种类，尽管其产生时距离地面较远，但累计对铁路信号仍旧存在着影响，这种电磁干扰大体上可以分为两类。①直击雷，其通常是对被保护物进行放电，破坏性巨大，对于信息系统中电子设备的损坏也比较大，火车站内的铁路信号多是集中在信号机械实的附近，战场的主要设备像信号微机联锁等设备就集中在信号机械楼上。针对这一点，相关部门多是采用安装避雷针的方法进行防治，当然，尽管避雷针的应用，可以在一定程度上降低雷击的损害，但是由于铁路信号中相关仪器设备的精密度越来越高，电子化程度越来越深入，仅靠避雷针已经不能完全消除强电磁对铁路信号内容的影响。②感应雷，就是指在其进行放电的过程中，并没有直接集中铁路信号系统，但是由于其在放电的过程里，产生了巨大的磁场变化，这就相应的会使其附近的导体，生成强大的电磁脉冲，这些电磁脉冲，会沿着导体进行传导，并且在其传导过程中，对电路中的元器件的灵敏度造成影响。由于铁路信号系统中，电器元件的集成度比较高，感应雷所带来的电磁脉冲，可能会对铁路系统的信息传导内容，造成严重的损失。在铁路上，钢轨是感应雷进行传递的良好载体，如果钢轨上的电流过大，那么和钢轨相连接的信号设备，就会产生强大的感应电动势，严重时还会造成设备的损坏和安全事故的发生。

2.2对25Hz相敏轨道电路的干扰

25Hz相敏轨道电路，扼流变压器（BE）的作用是沟通两根钢轨，即平衡牵引电流，同时实现传输信号的阻抗匹配。在理想情况下，两根钢轨中的牵引电流是相等的，扼流变压器一次侧（轨道侧）线圈参数相同，传输特性完全平衡，扼流变压器二次侧（设备侧）仅有差模信号能量，而共模电流形成的磁通完全抵消。

当上述平衡受到破坏，即由于轨道电路参数的变化或扼流变压器自身参数不平衡，造成流入的牵引电流不平衡时，扼流变压器变成了干扰耦合器件，共模信号耦合到次级，形成差模干扰进入到信号传输通道，造成信号设备错误动作。

另外，随着扼流变压器铁芯中不平衡牵引电流的增加，磁通密度按照磁化曲线相应增加至饱和临界点时，变压器进入饱和状态，变成惰性原件。信号电流输出产生畸变失真，信号设备在瞬态干扰下可能出现错误动作。

2.3对机车信号的干扰

机车信号设备，或称为轨道电路信息接收单元。它的作用是在列车占用轨道时，通过接收线圈，感应接收轨道电路内的信号，经过处理将结果传输给ATP和LKJ设备，同时控制机车信号设备的显示。机车信号接收线圈为反向串接，是典型的差分放大器机构，感应获取差模信号电流。当轨道中的牵引电流平衡时，形成的共模电压相互抵消，当存在不平衡牵引电流时，共模干扰转化为差模干扰，与差模的信号电压叠加后输出，造成机车信号设备错误动作。

2.4对地电位的影响

对地电位的升高主要影响人身安全和设备接地安全，钢轨作为牵引电流回流通道，与大地之间存在电阻而产生漏泄，导致部分回流经过大地再流回变电所。此时作为导体的大地，因接地电阻的存在引起地电位的上升。大地中电流越大，地电位越高，附近的电缆、信号设备受到的耦合影响越大，接地效果下降。双线线路中，当两列车交错的一段时间内，钢轨电位升高一倍，或接触网短路时，瞬间电流很大，电位升高更加明显，可能损害附近人员、设备。

3.铁道信号技术应用与发展趋势

首先，需要重视并且会得到广泛应用的是实时信号传递技术，实现多任务并行处理，让铁路运行过程中的各种信号能够得到实时的传递和处理，这需要计算机技术的配合。深入细化分析，主要是计算机的实时操作处理技术和网络并行处理技术与信号技术的相关融合。其次，应得到重视并应用的是信号的数字化技术。信号在传送过程中，如果以原始的模拟信号方式进行传送，是无法避免重送损耗的，如果传送距离长，损耗较大将会产生信号失真现象，阻碍铁道信号传送。所以将信号转换成数字化模式，以相应的信号出路期间进行传送，不但可以提高传送速度还可以保证信号的质量。

结语

铁道信号在铁道的整体运输中起到至关重要的作用，要想使铁道运输能够正常平稳的进行，就要提供安全可靠的铁道信号服务。这就需要打造铁道信号工程，掌握先进的铁道信号处理技术。发现铁道信号与工程在发展中出现的问题，用发展的眼光去解决问题，接受新技术，掌握关键技术，应用信号技术。从人员培养与管理上，遵循国际检验标准，科学化工程施工等角度保证信号工程的优质完成。

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