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高速铁路信号电缆受强电影响的检测分析

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：梁冲

[导读] 摘要：高速铁路动态检测期间，需要在接触网故障和正常的工况条件下，分别对信号电缆受强电影响指标进行检测。

        山东济铁工程建设集团有限公司山东济南 250031
        摘要：高速铁路动态检测期间，需要在接触网故障和正常的工况条件下，分别对信号电缆受强电影响指标进行检测。因此，本文结合实测数据和理论计算，通过正常工况下的测试结果，推算出故障工况对信号电缆造成的强电影响。
        关键字：高速铁路；信号电缆；强电影响；检测
        导言
        在高速铁路行业发展中，信号电缆主要负责高速铁路地面信息数据之间的传送，在其各项信息资源传输中，会受到电磁因素的影响，若这种问题不能得到及时性的解决，会影响高速铁路信号传输的效果。在当前高速铁路信号电缆的信息传输中，应该认识到受强电影响的因素，针对铁路运行的状况，构建信息化的电缆传输方式，以实现电平低、电流小以及高灵敏度的使用效果，增强电缆信号传输的稳定性。研究中，对高速铁路信号电缆受强电影响的因素进行分析，通过理论模型的构建对其检测方案进行分析。
        1高速铁路信号系统
        高速铁路信号作为故障-安全的信息化系统，将其运用在机械化的产业发展中，不仅可以推动高速铁路行业的发展，也可以增强信息技术的处理效果，满足高速铁路的信号传输需求。结合高速铁路信号电缆的使用状况，通过现代化信息的传输，可以提高信号传输的效率，充分保证各项电缆信息资源传输的安全性，避免单一性信号的出现，充分满足高速铁路信号电缆的集中性、通信化数据使用需求。高速铁路信号控制系统的特点如下：
        1.1在高速铁路信号控制系统使用中，可以对信息进行集中管理及分散处理，有效增强综合列车自动系统的控制效率，充分满足当前高速铁路的信息传播需求。
        1.2在高速铁路信号系统的控制环境下，整个系统具有较高的容错能力以及安全分析能力，也就是在高速铁路信号系统受到强电干扰以及计算故障的情况下，各个微站系统会及时完成控制功能，避免信号传输不及时对系统运行造成的损失。
        1.3高速铁路信号系统运行中，存在着较强的信息处理功能，而且，整个系统的灵活性较强，通过对行车指挥、运行控制以及运营管理等方案的落实，实现高速铁路信号系统的综合性管理，充分满足铁路信息传输的需求。
        1.4在高速铁路信号系统中，通过人-机交互系统的设计，可以对系统的硬件及软件进行综合性的处理，实现一体化的信息操作，以便满足高速铁路信号传输的需求。
        2高速铁路信号电缆所受到的电磁干扰类型
        2.1在雷电电磁干扰中，主要是指大气放电所产生的，这种电磁在接近雷云之后会产生较为强烈的放电现象，这种干扰虽然会对铁路信号受到较小的影响，但是，在雷击的情况下会产生较为严重的铁路信号干扰，无法满足高速铁路信号系统的安全、稳定运行需求。
        2.2在电气化牵引供电系统干扰中，其干扰形式主要分为电磁干扰以及传导干扰两种形式，这两种电缆会对影响线路信号的传输，严重的会击穿信号电缆绝缘层，无法保证铁路信号的稳定运行。因此，在高速铁路信号电缆施工中，施工单位需要及时掌握影响信号传输的因素，通过各个问题的分析以及解决方案的构建等，提高电缆受强电影响的检测效率，并建立有效的系统分析模型，完善具体的处理方案，以便提高电缆受强电影响的检测效率，满足高速铁路信号电缆的传输需求。
        3高速铁路信号电缆受强电影响的检测
        3.1理论模型
        在高速铁路系统运行中，主要采用AT供电系统，通过牵引网结构的综合性运用，形成全并联的结构形式，各个信号系统通过与导线的连接，形成了复杂性的结构形式，因此，在高速铁路信号传输中的理论模型构建中应该做到：
        3.1.1为了避免高速铁路信号电缆受到强电的影响，需要根据信号的传输方式构建理论模型，以便充分保证导线结构关系以及分析方法的合理性，提高高速铁路信号电缆运行的稳定性。而且，在实际的线路设计中，铁路信号电缆设计单位应该根据实际需求，建立完善性的导线分布图，如图1所示。

        3.1.2在高速铁路信号电缆信号传输的过程中，可以更好的明确线路的供电区段导线的分布状态，之后按照导线间的位置，建立导线节点的方程计算模型，以增强节点线路电流分布的稳定性。也应该注意的是，在高速铁路信号电缆受强电的信号检测中，需要按照电流入地的分布结果，确定线路各个接地点的点位分布状态，以提高对信号干扰状况的分析效果。
        3.1.3计算线路电流分布状态时，需要仔细分析铁磁性导体的自身抗住状态，按照电流数值的变化状态仔细分析接触网的故障，针对短路电流的状态仔细分析铁磁性材料导率的变化，以便更好的改变钢轨的阻抗能力，增强信号电缆的干扰状态。而且，在高速铁路信号电缆干扰问题分析中，需要根据电缆感应纵电动势的运行状态，融入到模型系统之后，之后采用节点法分析电流线路的分布状态，以提高高速铁路信号电缆受强电的干扰能力。一般情况下，在钢轨单位长度的有效电阻计算中，计算方法如式（1）。

        公式（1）中的R是导线中的有效电阻，K是导线中绞线的修正系数，P是钢轨横截面的周长，ρ是电阻率、f是电流频率；μ是相对磁导率。
        3.1.4在高速铁路信号电缆故障检测中，对于故障工况下的钢轨电流（70A）以及正常工况下的钢轨电流（776A），之后计算出故障工况以及正常工况中的有效电阻比值式（2）。

        3.1.5在电阻计算完成之后，需要将有效电阻带入到AT线路计算模型，模型中需要根据电缆的长度以及分布的状态，并在保证边界模型状态相通的条件下，计算单位线路电流的电缆感应纵向电动势，以便为高速铁路信号电缆受强电影响的检测提高支持。
        3.2工况推算
        在高速铁路信号电缆受强电信号影响的检测分析中，需要按照实际测量的结果以及理论分析等，按照接触网工况的具体情况，保证接触网的正常运行。例如，在本次工程中，单位线路电流对信号电缆所产生的感应纵电动势为1.2倍的关系，所以，在计算中需要按照式（3）进行。

        公式（3）中的V x是待测信号电缆在基础网故障中的感应纵电动势，V 1以及I 1是待测信号接触网正常工况下的感应纵电动势以及线路电流，I x是短路电流。
        4高速铁路信号电缆受强电影响的防护技术
        4.1电磁信号的补偿
        在高速铁路信号电缆受强电影响分析中，应该使用武功补偿技术，结合铁路信号的传输情况，控制电磁信号的使用状态，并将整个系统设置成为集成性的电磁干扰控制系统以及动态武功补偿系统，例如，在电磁信号补偿系统中，可以3个MvarFC和3M的SVG组成的集成系统，各个系统根据电磁信号的干扰状态，确定聚合性的分散电磁信号，并准确的完成信号的传输信息，有效降低铁路信号电缆受强电影响，为高速铁路的运行提供支持。
        4.2防护器件的选择
        在高速铁路电缆信号线路的信息传输中，需要合理确定线路中信号电缆的感应区域，将电缆端部的芯线以及外皮与放电管连接，使整个系统在电缆端部电压超过容许条件后进行自动放电，提高高速铁路电缆信息传输的稳定性。
        4.3绝缘耐高压电缆的使用
        针对高速铁路电缆信号传输特点，为了降低强电对信息传输的干扰，需要合理使用绝缘耐高压的电缆材料，通过这种材料的运用，信号在接触网故障的条件下，会及时发现电动势超标的问题，并将超标区域的电缆及时更换为绝缘性能更好的电缆，充分保证电缆设备的正常运行，满足高速铁路电缆信号传输的需求。
        结束语
        根据研究结果，可以在铁路运维阶段对线路任意位置所关注的信号电缆，通过测试该电缆在接触网正常工况下的受强电影响指标，推算出该电缆在接触网短路时的感应纵电动势，分析是否符合限值要求，判断能否对电缆和与电缆接触的设备或人员造成危害，进而提前采取防护措施。
        参考文献
        [1]左慧.牵引供电系统对铁路信号系统的电磁干扰研究[J].电子元器件与信息技术,2020,4(01):55-56+61.
        [2]董建国.LTE-R技术在铁路无线通信工程中的应用[J].电子元器件与信息技术,2019,3(08):66-70.