高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术分析

高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术分析
发表时间：2019-07-09T16:32:18.260Z 来源：《建筑模拟》2019年第20期作者：李文强[导读] 我国现阶段应大力研究及实践高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术，在现存的技术前提下不断创新、优化及升级，保证铁路信号系统的安全运行。

李文强
中国铁路北京局集团有限公司石家庄电务段摘要：我国道路建设随着科技的快速发展而发展迅速。

随着电气化铁路的飞速发展及进步，现阶段高速铁路信号系统中涵盖着越来越多的高科技设备及仪器，但随着信号系统的应用及发展会出现较强的电磁干扰，影响高速铁路信号系统的正常使用，甚至影响高速铁路的运行安全，危害人们的生命安全。

因此，有效的抗电磁干扰技术尤为重要。

关键词：高速铁路信号系统；抗电磁干扰技术引言
我国道路建设的快速发展离不开国家经济的大力支持。

作为高速移动的复杂巨系统，高速列车在高速铁路系统中存在电磁骚扰源数量众多特点，且相关干扰多为突发性脉冲干扰，高速铁路采用的综合接地方式、共用的接地钢轨也使得电磁骚扰传输耦合途径错综复杂，这些均对高速铁路信号系统的抗电磁干扰提出了较高挑战。

1信号系统发展过程
高速铁路信号专业是故障-安全的信息化，经历了机械、电气、电子以及计算机应用等发展阶段，从人工控制、设备控制向信息控制为主体的方向发展。

车站信号、区间信号和列车运行控制技术的一体化，通信信号技术的相互融合，以及行车调度指挥自动化等技术的应用，使现代高速铁路信号系统不再是各种传统的机械、电子类信号设备的简单组合，而是一个包含列车追踪、安全防护、速度控制等功能完善、层次分明、基于计算机处理技术的复杂控制系统。

从而打破了铁路信号功能单一、控制分散、相对独立的传统理念，发展成集信号指示、列车运行控制、调度集中、数据通信等多项功能为一体，软件与硬件紧密结合的大型安全相关系统，具有网络化和系统化的技术特点，且系统功能复杂多样。

2现阶段高速铁路信号系统中存在的电磁干扰类型强电磁干扰主要是指由于电磁引发的传输通道、系统性能或设备元件等出现的故障及性能下降问题，现阶段的强电磁干扰主要分为雷电电磁干扰及电气化牵引供电系统干扰两部分，其中雷电电磁干扰主要是指大气放电产生的，由两种带异电荷的雷云接近后产生的较为强烈的放电现象，虽然雷云对于铁路信号的影响较小，但雷击产生的放电现象会严重影响铁路信号系统。

第二种是电气化牵引供电系统干扰，主要分为牵引电磁干扰及传导性干扰两种，牵引电磁干扰主要是由于铁路沿线强电线产生的电磁影响，使得信号电缆出现感应电，影响线路信号的传输质量，甚至击穿信号电缆绝缘层，导致行车安全无法收到保障；传导性干扰主要是由传导电流产生，牵引电流通过机车、钢轨到地面的传输耦合途径，钢轨中的地中回流、平衡电流及大地迷流等对高速铁路信号设备产生了干扰及影响。

3高速铁路信号系统抗电磁干扰技术措施 3.1基本抑制措施
高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术措施一般由三个方面入手，以高速铁路车载信号系统为例，具体的抑制措施如下：①骚扰源：高速铁路的电磁噪声在1.88～2.6GHz频段基本不会对设备的孔缝、信号端口、电源线端口造成影响，设备的天线端口也不会受到影响，因此仅需要考虑实际工程中的具体设备以采用针对性措施。

②耦合途径：需考虑电缆的合理布线和接地，并保证不同类别的电缆间隔敷设，不同类别电缆之间的最小距离应遵循规定，同时保证电缆间互为直角；如出现不同类别间电缆最小距离无法满足情况，需设法将电缆隔开，一般采用连接整体屏蔽、金属电缆槽、金属板、金属管的方式，在信号电缆和电力电缆共存情况下，还需要重点关注电路馈线很如回流电缆的敷设距离，保证二者尽可能拉近，将在接近导电的机车结构处安装电缆能够有效抑制电缆的发射场，一般情况下电缆屏蔽层需接地，且需要关注机箱屏蔽，机箱孔缝尺寸需满足最小波长要求，必要时可通过安装金属密闭塾片、导电性填料进行改善，接地线应短而宽并与接地面实现可靠搭接，电缆合理的接地和布线可有效提升其抗电磁干扰能力。

③敏感设备：信号设备的电磁兼容性也需要得到重视，由于高速铁路车载信号系统本身属于敏感设备，该设备本身的防护措施必须得到重视，这种重视需体现在设计层面，具体来说，通信系统设计应选择适当的接收电平，电磁兼容设计需通过浪涌防护器件设置电压限幅环节，瞬变电压抑制器、压敏电阻、硅雪崩二极管、放电管均属于常用的浪涌防护器件，冲击电流可得到较好抑制，如雷电、变电所过流保护开关瞬时开闭引发的相关现象。

3.2高速铁路信号系统电磁干扰故障排查技术
在排查高速铁路信号系统电磁干扰现象时首先应借助相应的技术设备及仪器开展相应的测量，结合实际测量结果、理论知识储备、工作经验、现场电磁干扰的实际情况初步定位骚扰源，寻找出干扰传输耦合途径，通过进一步的测量手段证明对电磁骚扰源定位，针对干扰传输耦合途径的判断属于正确的，继而针对电磁干扰故障进行解决。

3.3多源异构数据融合技术
电务运维数据包括集中监测系统采集的结构化时间序列数据，图像监控、列控司法记录仪等半结构化数据，以及记录日志等非结构化文本数据，不能有效实现知识的共享和互操作，这将影响高速铁路的智能运营维护决策和行车效率。

多源异构信息融合技术和方法，可以实现结构化、半结构化和非结构化多源异构数据的融合互补，形成一致性、综合性电务维护数据。

3.4多层域状态智能感知
轨道交通自动化等级的进一步提高和高速列车自动驾驶的发展等，需要运用列车运行周界检测与入侵物智能感知技术和识别技术，实现对轨道交通运载工具、运行环境、运行周界等进行全天候、全场景、跨区间、多层域的状态实时感知，除了在列车上增加智能感知设备外，在铁路沿线也要增加智能感知设备，并将感知状态实时传输给列车，实现车、地相结合的智能感知。

未来高速铁路信号系统可对车、电、机和环境的状态进行数据收集和融合。

通过M-M网络实现设备间信息传输，利用全感知信息的障碍物状态输入，实现高精度、高安全的列车移动闭塞控制。

3.5智能调度控制一体化
运用先进的感知、传输、控制方法和技术，利用实时状态反馈、精细抗扰控制和列车智能分群调度的思想，深度融合调度指挥和运行控制，研究突发事件的基于数据驱动的高速铁路列车群协同控制与动态调度理论、深度融合调度指挥和列车运行控制的技术，实现具有“快（实时）、智（智能）、协（协同）、稳（稳定）”特色的智能调度与列车运行优化控制一体化，从而实现路网整体运行效率全局最优化控制，全面提升及时应对突发事件能力。

3.6高速铁路信号系统抗电磁干扰技术的注意事项
在抗电磁干扰故障的处理过程中应从整体角度出发，高速动车组在运行过程中采用动力分散式的牵引方式，将强电设备分散安装在全列车地板下，将大量信息采集、控制类弱电设备安装在车上，大范围的对电线电缆进行布线等措施均会复杂化电磁环境，此时通过联合接地技术、屏蔽技术及滤波技术的使用将干扰设备电磁故障问题解决。

结语
现阶段随着铁路的飞速发展，铁路运行过程中除了保证运行速度之外，对于信号安全的需求越来越大，信号系统的运用及发展对于抗电磁技术提出了更高的要求，我国现阶段应大力研究及实践高速铁路信号系统的抗电磁干扰技术，在现存的技术前提下不断创新、优化及升级，保证铁路信号系统的安全运行。

参考文献：
[1]李锡忠，孙超，郑薇，等.无线传感器网络中基于DSSS抗电力系统强电磁干扰技术研究[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2016，28（6）：815-821.
[2]褚君娜.微机监测系统在高速铁路信号系统的应用[J].科学技术创新，2016，15（27）：101-101.
[3]安丽娟，韩昱.电力系统中的PLC抗电磁干扰技术探讨[J].企业改革与管理，2015，32（5）：166-166.。