信号电缆负责信号轨旁设备与室内设备间信息传递及用电供给功能，其自身是否超过外部电磁环境影响容限直接决定信号系统能否正常工作。同时在电缆外壳产生感应电动势超过规定值还会对维护人员人身安全产生威胁，情况严重者可能发生电缆击穿事故，直接导致信号系统功能性缺失。市域铁路的显著特点之一即为运行速度高，满足快速、高密度、公交化的项目建设需求。要使列车运行，市域铁路多采用单相工频交流牵引供电制式，该制式下接地方案与常规的地铁项目直流供电方式有较大的区别。为此，当列车在盾构区间内运行时，对于信号电缆防护也提出了不同于直流供电项目的客观需求。
1电缆故障分类
（1）断线。电缆断线形式分两种，一种是电缆芯线完全断开，信号传输通道中断，环阻测试为无穷大；另一种是电缆芯线虚断，环阻测试远超标准值，信号传输发生较大衰减。（2）接地。电缆接地形式分两种，一种是电缆芯线完全接地，芯线对地绝缘测试为0；另一种是电缆芯线对地虚接，芯线对地绝缘测试有几百Ω至几十MΩ。（3）混线。电缆混线形式分两种，一种是电缆芯线间纯混线，线间绝缘测试值为0；另一种是虚混，线间绝缘测试值几百Ω至几十MΩ。多芯线同时接地，也会造成线间虚混的现象。以上3种情况有时同时存在，或者存在其中一种或两种。
2电缆常见故障原因分析
随着运营年限的增加，在电、热、机械和环境应力等多重因素作用下，电缆会出现不同程度的老化现象和故障问题。大部分馈线电缆已经进入“老龄化”阶段，其绝缘问题逐渐显现。据统计，在馈线电缆系统故障中，电缆绝缘故障引发的事故逐年攀升，其中事故原因主要为电缆绝缘老化、电缆附件爆炸及外力破坏等。同时，近年来的供电电缆故障统计也反映出电缆运行年限与电缆故障率的关系：在不考虑外力破坏引发故障的情况下，供电电缆故障率呈典型的浴盆曲线，即在线路开通运行的初期（1～5年），电缆及附件产品质量和电缆敷设安装的质量问题容易导致运行故障发生；在运行中期（5～25年），电缆基本能够保持稳定运行，该过程中电缆处于长期老化过程，绝缘性能逐渐劣化但不足以导致电缆绝缘的击穿，因此较少发生故障；在电缆运行后期（25年后），受到电缆绝缘层本体的绝缘老化，电树缺陷、水树缺陷扩大，电缆附件应力松弛，界面受潮加剧等因素影响，电缆将达到故障击穿频发的高峰期。可以预测，未来几年我国铁路馈线电缆的运行可靠性将面临严峻的挑战，如何对现有的部分绝缘老化电缆系统进行诊断和筛选，提高运行维护水平，预防事故的发生，是目前运营单位所面临的紧迫任务。准确评估电缆系统的绝缘状态并提高运行可靠性，是学术、工程和运营领域需要共同研究的问题。
3设计方案
3.1漏缆故障识别算法
漏缆故障识别算法主要实现对漏缆及卡具的定位和故障识别。由于漏缆的光线条件变化不一，采用传统的识别算法难以应对复杂多变的情况，因此，采用基于卷积神经网络的语义分割算法实现对漏缆的定位，再通过SSD目标检测算法实现对卡具的精确定位和故障识别。其中，漏缆定位采用语义分割算法。语义分割算法与一般的目标检测算法不同，一般的目标检测算法只需初步确定目标的位置，判断出目标的类别即可，而语义分割算法是将图像的每个像素进行分类，预测图像中每个像素的类别，从而检测出目标的位置。语义分割算法需要获得原始数据进行标注，与目标检测标注框不同，语义分割标注结果是带有像素信息的PNG图片。标注完成之后，将原始图片与标注数据送入神经网络进行训练，当损失函数降到一定程度后终止训练，导出网络模型，用于未知图片的目标检测。经过上述训练得到适用于漏缆检测的神经网络模型，送入待检测的漏缆图片，模型可自动检测出漏缆位置。实现漏缆定位后，采用SSD目标检测算法实现对卡具的定位、分类和故障识别。目标检测算法一般分为基于区域的检测算法以及基于回归的检测算法（包括YOLO等）。
3.2直流供电方式下信号电缆防护方案
直流供电方式下不产生感应电动势，区间信号电缆原则上不用设置屏蔽性能较好的铝护套信号电缆；设置于地面或高架区间的信号电缆需要考虑雷电防护措施。地铁项目多采用直流供电方式，车站设置综合接地网，使全线形成统一的高低压兼容、强弱电合一的接地系统。该综合接地系统从车站站台板下引出强电与弱电接地极，信号设置区间接地扁钢与弱电接地极连接，要求综合接地扁钢上各点综合接地电阻不大于1Ω。2013版《地铁设计规范》第16.2.10条中“管道和其他地下管线及建筑物间的最小净距（m）”要求信号线缆与电压等级小于35kV的电力线平行及交叉时，其间距要求为0.5m；距离电压等级为35kV及其以上的电力线缆，平行敷设时为2m，交叉时为0.5m。在第17.7.6条第4款要求“出入信号设备室的电缆应采用屏蔽电缆，应在室内对电缆屏蔽层一端接地，并应在引入口设金属护套”。
3.3电缆故障处置新方法
（1）故障电缆长度确定。使用X3G电缆接头分析仪直接给出电缆长度（只设定波速，普通缆211，数字缆默认246）。（2）故障电缆径路确定。使用513电源电缆故障查找仪，将故障缆确认1芯线，一端人为接地，另一端接仪器于大地和该芯线上送信号，再使用仪器携带的探测器即可走出。（3）电缆故障的定位。对于纯断线和混线故障，X3G可直接给出故障位置；对于虚接或高阻的接地故障，使用513或X2高阻电缆故障快速定位仪解决。测试时需要将故障缆确认1芯接地或混线，再确认1芯好线（线间或对地绝缘10M以上），一端人为短路好线于故障确认线，另一端接仪器测试即可。（4）故障电缆故障点的定点。故障电缆故障定位后，需定故障点，方法有2种：一是电缆地下接头盒不良的，使用513电源电缆故障查找仪，将故障缆确认1芯线，1端人为接大地，另一端接仪器于大地和该芯线上送信号，再使用仪器携带的探测器即可走出（通过接头盒电缆余量盘状确认）。二是通过估算确认。（5）故障电缆的识别处理。使用513电源电缆故障查找仪，将故障缆确认1芯线，1端人为接大地，另一端接仪器于大地和该芯线上送信号，再使用仪器携带的接收器卡挖出的电缆（通过仪器送出电流的方向和大小）即可识别并标识。（6）故障电缆的割接处理。同上述传统方法。
结束语
为了降低信号电缆磁感应电动势，结合设置区间接地圆钢设置的工程基础条件，建议对信号线缆进行双端接地；采用双端接地后电缆最长可达4.4km，当电缆长度超过4.4km时需要进一步增加接地措施来降低磁感应电动势值。同时在工程设计阶段尽可能将信号电缆远离接触网安装。电磁感应环境下磁感应纵电动势的大小，并提出了超过一定长度下的减少磁感应纵电动势的方法。期望能为同行技术人员提供参考，能为市域铁路建设提供有益的参考和借鉴。
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