牵引供电谐波对铁路信号干扰分析

牵引供电谐波对铁路信号干扰分析

摘要：我国科技水平的大幅度提高，使得我国铁路建造过程中也使用了许多种

电子元器。牵引供电系统产生的干扰信号就会对铁路信号系统产生影响，阻碍铁

路的正常运行，为了解决这一问题，本文就牵引供电谐波对铁路信号干扰的方法

和原因进行了分析，根据干扰信号产生的原因还有具体的干扰方式，总结出了一

些铁路信号系统防干扰的方法。

关键词：供电谐波；铁路信号；干扰

随着我国铁路系统的快速发展，已经逐步成为世界上规模最大、运行速度最快、里程最长的国家，而且，高铁、铁路已经在我国正式推广，全国各地都在使用。但是为了保证铁路系统的正常运行，就需要相关人员及时处理铁路信号系统

被供电谐波干扰的问题。可是我国目前在这方面的研究还很少，经验不足将导致

铁路信号系统被牵引供电谐波干扰的问题不能够得到彻底解决。本文就从供电系

统谐波干扰的类型进行分析，在根据具体的干扰方式提出合理有效的优化方案，

改善牵引供电谐波干扰铁路信号系统这一问题。

1牵引供电系统电磁干扰进入铁路信号系统的途径

电磁干扰主要有两种类型，无论哪一种电磁干扰都会影响到铁路设备还有信

号系统的运行。下文详细介绍了两种电磁干扰进入铁路信号系统的途径。

1.1辐射干扰

辐射干扰在传输过程中需要依靠一些辐射介质才能传输，其传播形式与电磁

波相同，所以辐射干扰的干扰信号的发射规律与电磁场的规律也是一致的，在传

播过程中就会对各种电器、电子设备产生影响。例如，学校监考使用的信号屏蔽

仪的工作原理就是辐射干扰，由辐射干扰产生的电磁场会对电器设备产生信号干扰，这样就会阻碍电器设备的运行。而铁路的信号系统中使用了大量的电子元器件，因此辐射干扰会对铁路信号系统造成干扰。

1.2传导干扰

传导干扰的传播途径比较局限，只能借助电介质在电路中进行传导，主要经

过敏感器和干扰源之间的电路。所以在牵引供电系统中一定会出现这种干扰信号，对铁路的信号系统造成干扰，想要完全避免传导干扰的难度非常大。

2牵引供电谐波对铁路信号系统的干扰方式

2.1电流回流时产生的传导性干扰

铁路信号系统是由节流电流互感器和轨道上的信号设备共同组成。信号系统

理论上是假设两个轨道上的牵引电流是相等的，这样变压器线圈上的磁通量总值

就是零，从而就不会产生干扰信号影响信号系统的正常工作。但是实际安装铁路

信号系统时，不能够确保两条轨道上的磁通量相同，因为它们之间的牵引电流是

不同的，这样就因为电流不平衡而产生干扰信号，对轨道上安装的各种电子元器

件造成影响。为了避免铁路信号系统形成电流回流，一般会把牵引电流的不平衡

系数控制在百分之五以内。与此同时，因为列车在运行过程中加速或者超负荷运

行还有双机牵引都会导致扼流电压器的电容超过额定值，导致轨道电路熔断形成

电流回流，使一些易损的配件烧毁。

2.2运行中的感应干扰

列车在运行的过程中会产生一种感性干扰，会对轨道电路造成影响。在电机

升弓还有电网波动时都会引起电压波异常变化，就会导致轨道电路感受到高次谐波，使控制信号的相位发生改变，给信号继电器传入错误的信号，引起一种极其

危险的错误吸起状态。与此同时，高次谐波的感应电流还会在某个错误的轨道区

间内引发错误的继电器下落的信号，但是这个轨道的继电器并没有下落。由于感

应干扰导致铁路的信号系统发出错误的指挥信号，使列车无法在这一轨道区间内

正常运行。除此之外，因为轨道电路的电流值可以达到四百安，因此电磁场也比

较大，对轨道电路设备造成强大的干扰，加大了发生故障的可能性。

2.3辐射、电磁感应干扰

可以对铁路信号系统的信号传输通道还有闭塞电子设备和连锁计算机造成干

扰的干扰方式是辐射干扰和电磁感应干扰。会对铁路信号系统造成这种干扰的原

因在于随机噪声增大，阻碍铁路信号的正常传输。随机噪声增大的原因在于接触

网中产生的电磁场可以以辐射的方式在传送信息的通道中产生感应电动势。与此

同时，牵引电流不规则的变化也会导致很多不利于信号输出的信号干扰，例如脉

冲噪声还有相位抖动、信号中断等。

2.4电火花脉冲与谐波干扰

因为铁路列车普遍使用的电子元器件的功率都比较大，需要使用斩波器进行

控制，使用斩波器控制大电流既有好处也有坏处，好处就是可以提高列车运行的

效率还有稳定性，坏处就是会产生大量谐波，造成谐波干扰。而谐波干扰不仅会

由列车斩波器的分段电流引起，还可以有电力系统自身产生。但电流较大的电路

被切断时还有电流突然变大时都会产生电火花，与此同时，瞬时电流也会增大就

会产生巨大的电磁干扰。而这种电磁干扰会影响铁路信号系统的正常运行，发出

错误的信号，导致轨道继电器不按照规定吸起和放下，还会影响控制台和计算机

的监测系统，显示出不规律的图像。

3铁路信号系统抗牵引供电系统干扰的优化策略

3.1选择合适的设备

首先应该选择合适频率的设备，这样可以有效降低谐波干扰，与此同时，还

应该在设备和牵引变电设备之间并联一个电容补偿装置，可以起到滤波的作用。

其次，选择合适的供电方式，可以使供电线路更加对称，避免在接触网上形成感

应电流。最后，选择合适的机车或者对机车进行相应的改造，改造机车的主要目

的是降低它的功率还有谐波，利用多个独立之路还有电容补偿装置和滤波装置，

经过多次滤波后可以使功率因数符合要求。

3.2平衡电磁信号的体系

为了确保铁路工程的安全运行，需要制定一个符合实际情况的工程方案，再

选择一些合适的机器设备。为了可以处理好电流的回流线路，可以选择直接供电

的方式。利用架设空间回流线的方法可以提高供电线路的对称性，确保电路回流

的正常运行。在施工过程中使用平衡电磁信号体系可以提高对接信号的稳定性，

还可以处理好电流补偿的问题，所以这一体系对于牵引供电系统来说具有重要意义。处理好电流补偿可以有效提高供电效率，减少不必要的信号干扰。

3.3优化施工工艺

为了提高铁路施工的质量还有效率，就应该对铁路施工的工艺进行优化，具

体的优化方法如下：一是避免使用电缆钢轨支线直接贯通接地，这样连接但钢轨

受损时，电缆也会被破坏。二是反复检查施工过程中的各个细节，以防一些小问

题影响到整个列车的正常运行。严格管理电缆的施工工艺可以有效改善各种干扰

问题。三是安装光缆时应该将每一个微机都与计算机连接，随时进行监控管理，

确保铁路信号系统的稳定运行，还可以在一定程度上起到防雷作用和抗干扰作用。四是交流电器铁路需要接地的电路应该与接触网和信号设备保持五米以内的距离。