电气化供电系统电磁干扰对铁路信号的影响分析
摘要: 电气化供电系统是电气化铁路的重要组成部分,借助于先进电气化设备来改善铁路供电系统的性能,是铁路安全稳定运营的关键。但在电气化供电系统运行过程中,由于电磁环境相对复杂,易对铁路信号带来干扰,这也需要重视铁路信号的电磁干扰防控工作,以此来保证列车稳定、安全的运行。文中分析了电气化供电系统电磁干扰方式,并进一步阐述了电气化供电系统电磁干扰对铁路信号影响的控制措施。

电气化铁路运行过程中,电气化供电系统会产生电磁,这些电磁会对铁路信号带来干扰,影响列车的正常运行,甚至威胁到乘客的人身安全。电气化供电系统电磁干扰主要来自于牵引系统、地线贯通和雷电等,在电磁干扰下,铁路信号系统无法正常运行,严重影响到铁路运行的安全。因此要针对电磁干扰问题加大控制力度,采取切实可行的措施,降低和避免电磁干扰对铁路信号正常运行的影响,确保铁路安全的运行。

1电气化供电系统电磁干扰方式

1.1 牵引系统干扰

牵引系统电磁干扰方式以牵引传导性干扰和牵引电磁干扰为主,牵引传导性干扰是当电流处于不平衡状态时,周围电磁环境会出现紊乱的情况,从而产生电磁干扰现象。传导性干扰中,钢轨作为电流传导的载体,在电阻过大及变压器线圈不对称等情况下,电流不平衡,并引发感应电动势,影响到轨道继电设备信号,会对列车的正常行驶带来较大的威胁。牵引电磁干扰是由于信号电缆感应电动势过高,这种情况会对信号电缆带来不利影响,甚至会击穿信号电缆的绝缘装备,从而影响列车的正常运行。

1.2 地线贯通干扰

地线贯通干扰是由于信号电缆和贯通地线电流输入不对称,这种情况下会产生感应电流,引发感应电动势,当感应电动势达到一定峰值时,贯通地线无法正常运行,引发断线故障,从而影响铁路信号系统的正常性能。

1.3 雷电电磁干扰

铁路运行时受自然环境影响较大,当雷雨天气时,雷电作用于铁路轨道产生的雷电流,不仅会破坏电气化设备,还会导致附近磁场发生变化,产生的电磁脉冲会损坏电气设备的敏感元件,使铁路信号系统无法正常运行。

2电气化供电系统电磁干扰对铁路信号影响的控制措施

2.1牵引系统电磁干扰控制

随着电气化设备在铁路中的广泛应用,这也导致铁路周围电磁环境十分复杂。铁路信号系统中的诸多组成设备易受到电磁干扰,引发设备故障,甚至造成设备损坏,威胁到列车运行的安全。在电磁干扰过程中,牵引系统电磁干扰最为常见。针对牵引系统电磁干扰问题,宜利用扼流变压器来增加饱和电流强度,同时还要配置适宜的适配器,通过增加抗干扰线圈,实现对牵引系统电磁干扰的有效抑制。也可以采取并联谐振措施来提高铁路信号抗干扰能力。由于电流平衡状态下,轨道系统线圈阻抗较小,这种情况下即使有牵引电流,也相当于断路。借助于这种特点,采取平衡电流措施,能够降低牵引系统电磁干扰产生的概率。牵引系统中存在多种电流波形,轨道系统载频选取时选择高频偶次谐波,也能够降低牵引电流带来的干扰。另外,还要保证正馈线、牵引电流接触网处于良好的状态,降低电磁干扰对铁路信号带来的危害。

2.2合理选用信号电缆

目前电气化供电系统电磁干扰对铁路信号影响的问题越发受到关注,导致这种情况发生的主要原因多是由于信号电缆质量问题或是接地方式不当。如信号电缆在电磁干扰下,累积的感应电动势达到一定水平后,会击穿信号电缆绝缘层。因此要针对信号电缆采取屏蔽接地处理措施,导出干扰电流,这样才能避免影响到铁路信号。具体要结合铁路信号电缆的具体情况,合理选择单端接地或是双端接地模式。同时还要保证铁路信号电缆的质量,信号电缆的抗击穿能力要符合相关要求。而且在条件允许的情况下,应采取单端接地方式,降低感应电动势对信号的影响。另外,对于采取双端接地模式的情况,需要设置电缆保护屏蔽层,保证铁路信号的稳定性。

2.3贯通地线电磁干扰控制

贯通地线电磁干扰信号的情况,在实际控制上应利用新型材料作为地线外套,降低感应电动势带来的影响,这样也能够降低贯通地线电阻,提升电流导流能力。在实际铁路信号电缆运行时,处于正常状态下的贯通地线,两边电缆感应电动势一致,而且方向相反,这种情况下电缆感应电动势为0。电流输入不对称时,感应电流的产生会造成两边信号电联感应电动势快速达到峰值。因此在铺设贯通地线时,应分开设置贯通地线与电缆,间距应保持在1m以上,并利用绝缘电缆槽和填充防护砂等方式加以保护。施工过程中要加大对电缆质量和防护装置的检查力度,将贯通地线自身的电阻值降至最小,以此来保证贯通地线接地的安全。另外,铁路布线施工时还要检测施工区域内的土壤,要求土壤要具备较强的泄流能力。铺设贯通地线时,要求其远离信号电缆,避免二者混淆,确保信号电缆运行的稳定性。

2.4雷电电磁信号干扰控制

雷电天气下产生的电磁干扰,应提前做好防范工作,降低直击雷的产生。特别是对于铁路信号机房,应结合具体情况,制定适宜的防雷措施。通常情况下可以在信号设备机房的楼顶安装避雷网,避雷网应控制在3m×3m范围内,并在建筑墙下埋设4-6根引线,引线与信号设备之间距离要控制在5m以上,引线与建筑综合接地装置进行连接,以此来屏蔽雷电电磁对信号带来的干扰,实现对信号设备的有效保护。对于处于室外的铁路信号设备,应设置铁磁箱盒,有效的屏蔽空间电磁场。设置铁磁保护箱盒时,应单独设计接地体系,将浪涌保护器安装在信号设备上,这样即使出现雷击情况,也能够防止设备出现电流过高的情况。另外,设置接地线时,要避免形成闭环,接地线应设置在绝缘地板以下,这样能够最大程度降低雷电电磁干扰对信号的影响。

2.5提升电磁兼容性

通过提升电气设备电磁兼容性,这样电气化设备在电磁环境下也能够正常工作,可以有效降低各种因素对铁路信号带来的电磁干扰,保证铁路信号系统的稳定运行。另外,提升电磁兼容性时,也需要将电磁干扰控制在电气设备所能承担的相应限值内,同时不会影响到其他设备,确保铁路安全、稳定的运营。

3结束语

铁路信号系统的安全运行直接关系到铁路运行的安全。当前铁路电气化供电系统对铁路信号的电磁干扰方式具有多样性的特点,因此在实际工作中,为了保证铁路信号系统的稳定运行,应重视多种电磁干扰防控措施的应用,有效的抑制电磁干扰信号的现象,提升铁路信号系统的抗干扰能力,保证铁路电气化供电系统稳定、安全的运行。

参考文献

[1]汪振海.电气化供电系统电磁干扰对铁路信号产生的影响及对策[J].自动化与仪器仪表,2018(09): 55-58.

[2]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.

[3]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(04):156.