牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰分析

单铎年

摘 要：随着科学技术的全面发展，牵引供电系统对铁路信号系统的干扰也越来越严重。其常常让铁路电磁信号的发射出现错误，从而影响电磁系统的整体运行。为了能够让牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰得到降低，需要采用多种方式对其电磁信号体系进行优化。本文主要针对牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰进行分析，并提出了相应的优化措施。

关键词：牵引供电系统；铁路信号；电磁干扰；分析

中图分类号： U224 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-187-2

引言

铁路信号系统对于铁路的通信十分关键，其不仅能够让整体的通信效率得到提升，还能让列车的运行更为安全。铁路牵引供电是一种较好地供电方式，其供电系统具有供电速率快，供电效率高等特点，但时常也受到电磁信号的严重干扰。从而让信号的传递出现错误。所以，为了能够有效地提升牵引供电的效率，需要对其电磁供电体系进行相应的优化，让牵引供电系统抗电磁干扰能力持续增强。

1 牵引供电系统电磁干扰进入铁路信号系统的途径

从理论上来说，电磁干扰是指一种能够在一定程度上导致设备、系统性能降低的一种电磁现象。从专业的层面来看，电磁干扰主要分为辐射干扰和传导干扰这两种形式，接下来我们就来对其进行分析：

1.1 辐射干扰

从理论性的角度进行分析，辐射干扰对网络干扰的原理是将干扰源通过空间来进行信号的传输，在传输的过程中需要通过辐射介质，并以电磁波的形式，来进行传播，在此过程中，会对一些电子设备造成一定的干扰，例如，在学生进行考试的时候，会用到的屏蔽仪，这就是以辐射干扰作为基本原理而制造的一种信号干扰的工具。辐射干扰所产生干扰磁场，除了会对信号造成干扰，还会在一些机电类的设备内部产生一定的感应电流，这些电流都会对设备的运作造成一定的影响。

1.2 传导干扰

与辐射干扰有所不同的是，传导干扰主要是以导电介质作为传导的基础，来进行网络的干扰，而进行传播的途径也非常有限，其传输的主要途径是在干扰源、敏感器间的电路中来进行传递，必须通过电路才能够进行传输。这种干扰方式在牵引供电体系中十分常见，而且还很难避免。其只能采取电磁补偿的方式，让电信号处于一种平衡的状态。但想要完全消除传导干扰难度较大。[1]

2 牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰方式

2.1 电流回流时产生的传导性干扰

一般来说，铁路信号系统的信号主要就是通过电磁干扰的方式来进行信号的传输。为了能够更加方便地进行数据的传输，相关的设备通常都安装在钢轨与双轨道条电路的扼流变压器之间，从理论上来看，牵引电流在变压器中，所产生的通磁量为零，在这种状态下，所产生的牵引力电流不会对相关的信号设备造成一定的影响。而在实际工作的过程中，就会遇到一些问题，这些问题都会在一定程度上影响设备的正常运作，例如，在进行实际运作的过程中，两轨的牵引电流就会各不相同，这个时候，所产生的通磁量不为零，产生的干扰电压就会对轨道中的一些元件造成一定的影响，最终影响设备的正常运作。除此之外，在进行工程设计的时候，一定要对其中的变压器的电容量进行充分地考虑，避免发生电路烧毁等方面的问题。

2.2 运行中的感应干扰

在机车进行运作的过程中，电力系统就会对轨道造成一定的干扰，这种干扰就称之为感应干扰。当电网中发生电流的波动时，就会对其中的控制信号造成一定的影响，从而导致信号继电器发生错误，从原则性的调度来看，这种信号是一种极其危险的信号，不仅仅会使信号继电器处于一个非常危险的状态，还会对轨道电路造成一定的影响。可以说，这种感应电流对铁路的安全造成了很大的影响。

2.3 辐射、电磁感应干扰

关于铁路信号系统中辐射、电测感应的干扰，主要包括对信息传输通道联锁计算机、闭塞电子设备这两个方面的干扰。而在接触网中所产生的电磁场，可以通过辐射的形式，在传输的通道上穿绳感应电动势，从而对传输的质量造成一定程度的影响。除此之外，当牵引电流发生非常急剧的变化时，就会对信号的传输造成一定的影响，从而造成信息输出的错误。电磁感应干扰主要与电流的磁效应具有很大的联系，其电力磁场会对信号的频率作出相应的改变，从而让铁路信号的频率对接造成一定的影响。

2.4 电火花脉冲与谐波干扰

一般情况下，谐波干扰主要分为两种情况：电力系统本身产生与机车斩波分断电流。一般来说，大功率电子开关在进行应用的过程中，都会采用一定的控制系统。而通常情况下，铁路机车通常都是采用斩波器来进行相关的控制，因此，在进行实际工作的过程中，工作的效率非常高。但是在电流非常大的情况下，就会依靠斩波器来进行相关的控制，并进行分割，而在这个过程中，会产生大量的谐波由此可见，电火花与谐波干扰就是指大电流电路电源被切断或者是电流突然发生很大的比那护士，所产生的电火花，而在这个过程中，所产生的瞬时电流就会发生很大的比变化，并形成强大的电磁干扰。[2]而通常这种类型的电磁干扰，会造成信号异常、轨道信号输送错误等问题。

3 牵引供电系统对铁路信号系统的抗干扰应对策略

3.1 选择适合的设备

为了能够达到减少牵引力供电系统对信号系统的电磁干扰的目的，我们需要根据实际问题，来进行仔细分析，并制定出相应的应对措施。首先我们可以通过设备的选择，来做好相应的基础工作。选择一个适合的设备，是整个系统运行的基础，因此在进行设备选择的过程中，尽量考虑到供电系统的供电方式，以提高供电回路的对称性；与此同时，还需要采用适合的机车类型，在继承上进行适合的安装。

3.2 电磁信号的体系平衡

选择一个适合的设备非常重要，同样在进行实际工作的过程中，还需要对相应的工程措施进行一个比较适合的选择。在采用直供的方式进行供电的时候，需要对回流线进行一定的处理，例如，为了能够提高供电回路的对称性，可以通过架设空间回流线的方式，来进行电流回流的工作。在进行牵引供电系统的整体设计过程中，需要对其电磁系统进行平衡设计。这样，其信号频率在进行对接的过程中就不会出现混乱。而且还要做好相应的电流补偿工作，让电磁干扰的影响逐步降低，让牵引供电系统的供电效率得到持续提升。

3.3 对牵引供电系统进行合理的设计

3.3.1 干扰信号的滤出设计

在进行供电系统的整体设计过程中，其必然会面临各种信号的干扰。因此，为了能够让电磁信号的输出效率得到提升，需要对干扰信号进行整体的滤出。其通常会使用无源并联滤波器，对每一种频率的谐波需要使用一组滤波器，通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的电磁信号。多组滤波器的使用造成结构复杂，成本增高，并且由于通常的系统中含有无限多种频率的谐波成分，因此无法将电磁信号全部滤除。通常会使电磁源产生更大的谐波电流，谐振在不同频率的滤波器还会互相干扰。[3]所以，在进行电磁信号的体系设计的过程中，需要对谐波电流进行整体的滤出，让各种电磁信号之间能够形成体系平衡，最终实现铁路信号的准确输出。

3.3.2 电磁信号的补偿设计

为了能够让铁路信号的抗干扰能力得到加强，需要结合实际情况对其电磁信号进行无功补偿。这种装置是由3MvarFC和3M型号的SVG组成的电磁干扰综合治理与动态无功补偿装置，其能够将无源滤波和有源滤波结合在一起使用。其不仅能够有效地抑制外来电磁信号的干扰，而且还能对已经分散的铁路电磁信号进行聚集，从而让电信号的各种信息得到准确的传达，最终让牵引供电系统的功率因数得到相应的提升。当运行时的平均功率因数在0.95以上时，整个系统可以稳定运行，解决了因负荷而带来的电磁干扰问题。

4 结语

牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰十分常见。在进行牵引供电的过程中，需要结合实际情况，对其电磁干扰的途径进行具体的分析，然后结合其电磁信号运转的方式。对其电磁干扰体系进行全面地探讨。最后还要制定出合适的抗干扰策略，对其电磁信号体系进行相应地平衡，并做好无功补偿以及干扰电磁的信号滤除工作。从而让牵引供电系统的供电效率得到提升。

参 考 文 献

[1] 闫胜春.探讨供电系统对铁路信号系统的干扰[J].黑龙江科技信息，2016（33）.

[2] 刘霄.我国铁路信号系统存在的问题及对策[J].四川建筑，2016（01）.

[3] 张庆梓.淺谈我国铁路信号系统的现状与发展方向[J].电子测试，2016（10）.