鐵路由于數(shù)十年的線路改造,加之近年來的電氣化建設(shè),使得在鐵路上各種干擾源交叉覆蓋,對鐵路上所使用的各種監(jiān)控設(shè)備都存在較大影響。輕則無法正常工作,重則導(dǎo)致設(shè)備損壞、老化速度加快等。
其中,表現(xiàn)比較明顯的有如下幾種現(xiàn)象:
1、監(jiān)視器的畫面上出現(xiàn)一條黑杠或白杠,并且或向上或向下慢慢滾動;
2、監(jiān)視器上出現(xiàn)木紋狀的干擾;
3、監(jiān)視器上產(chǎn)生較深較亂的大面積網(wǎng)紋干擾,以至圖像全部被破壞,形不成圖像和同步信號;
4、無圖像或畫面全白、全灰;
5、控制設(shè)備(云臺、鏡頭)自動工作;
6、控制設(shè)備(云臺、鏡頭)控制延時;
7、某些設(shè)備有時間規(guī)律的出現(xiàn)損壞。
干擾的分類
根據(jù)干擾源種類主要可分為三大類,脈沖干擾、交流聲干擾及電磁輻射方式干擾。
脈沖干擾是由于脈沖器件產(chǎn)生的強電磁場耦合進入信道所致:開關(guān)電源時均會產(chǎn)生60Hz-2MHz的干擾,這些干擾的諧波分量會落入音、視頻頻帶內(nèi);閃電還會產(chǎn)生2KHz-100MHz的脈沖噪聲。
交流聲干擾主要是由于地線系統(tǒng)設(shè)計不合理,不同接地點間存在電位差,使得地電流形成回路所造成的;高壓輸電線路和交流電氣化鐵路會引起交流聲干擾,如交流電氣化鐵路產(chǎn)生的干擾除50Hz基頻外,還有(2N+1)×50Hz等奇次諧波通過輻射方式干擾該頻段內(nèi)的通訊設(shè)備。
現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)其本身就是強烈的電磁干擾源,主要通過輻射方式干擾該頻段內(nèi)的通信設(shè)備,長期處于電磁輻射干擾情況下,設(shè)備壽命被大大縮短。除去閃電、礦物質(zhì)等產(chǎn)生的輻射干擾外,人為原因干擾主要有以下幾種:
1、脈沖放電。例如切斷大電流電路時產(chǎn)生的火花放電,其瞬時電流變率很大,會產(chǎn)生很強的電磁干擾。它在本質(zhì)上與雷電相同,只是影響區(qū)域較小。
2、工頻交變電磁場。例如在大功率電機、變壓器以及輸電線等附近的電磁場,它并不以電磁波形式向外輻射,但在近場區(qū)會產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾。
3、射頻電磁輻射。例如無線電廣播、電視、微波通信等各種射頻設(shè)備的輻射,頻率范圍寬廣,影響區(qū)域也較大。
經(jīng)過近年來的發(fā)展,鐵路上也發(fā)展了大量的專用的抗干擾設(shè)備,來解決鐵路各種設(shè)備的控制和通訊、視頻信號的干擾問題,如鐵路專用線纜、高頻無線收發(fā)設(shè)備、地線回路平衡設(shè)備等等。
對于己經(jīng)出現(xiàn)問題的設(shè)備及線路,由于鐵路現(xiàn)場返工難度大,以及專用設(shè)備造價成本高,使得很多的工程商在出現(xiàn)問題后對于問題的徹底解決望而卻步。導(dǎo)致故障的重復(fù)發(fā)生。工程商也疲于解決發(fā)生的各種問題。通過一些常規(guī)的技術(shù),也可以在一定程度上解決鐵路上發(fā)生的干擾問題,在一定程度上解決或降低干擾所帶來的影響。 [nextpage]
干擾的抑制
1、脈沖干擾的抑制
對于脈沖干擾,采取的解決辦法就是加裝濾波網(wǎng)。在火線端和整流電源的輸出端分別對地接入耐高壓、大容量的電容器,形成低通濾波電路。
2、交流聲干擾的抑制
交流聲干擾主要是由于地電流形成回路,通過傳導(dǎo)方式作用于視頻接收設(shè)備的。為此可以通過傳輸線變壓器隔離視頻源和接收端。
傳輸線變壓器的具體設(shè)計方法可以參照有關(guān)“高頻電子線路”有關(guān)內(nèi)容的書籍,在此不再敷述。為抑制交流聲干擾,應(yīng)注意以下幾點:
(1)避免將2個地電位可能不同的設(shè)備間的信號地線直接連通或形成地線環(huán)路。
(2)盡量避免或減弱兩設(shè)備間電的直接聯(lián)系。
(3)把電氣連接的部分屏蔽在一個體系中,信號地線或屏蔽層在該體系一側(cè)接地。
(4)遠距離傳送信號采用平衡變壓器傳輸方式。兩端都要有平衡變壓器,屏蔽層一端接地,也可懸空不接。
接地可以起到屏蔽作用,也可防止明電搭接時發(fā)生觸電事故。不接地時,兩端平衡變壓器可起到絕緣隔離作用,平衡變壓器中心接地,可泄放靜電。
3、電磁輻射方式干擾的抑制
電磁污染傳遞途徑有兩種:通過空間直接輻射和借助電磁耦合由線路傳導(dǎo)。
對于通過空間直接輻射的電磁干擾,其主要防護手段是在電磁場傳遞的途徑中安設(shè)電磁屏蔽裝置,使有害的電磁場強度降低至容許范圍以內(nèi)。電磁屏蔽裝置一般為金屬材料制成的封閉殼體。當(dāng)交變的電磁場傳向金屬殼體時,一部分被金屬殼體表面所反射,一部分被殼體吸收,這樣透過殼體的電磁場強度便大幅度衰減。
電磁屏蔽的效果與電磁波頻率、殼體厚度和屏蔽材料特性等有關(guān)。一般地說,頻率越高,殼體越厚,材料導(dǎo)電性能越好,屏蔽效果也就越大。
電磁屏蔽可分有源場屏蔽和無源場屏蔽兩類。前者是把需保護設(shè)備用良好接地的屏蔽殼體包圍起來,以防止外界環(huán)境對殼體內(nèi)部環(huán)境的影響;后者不進行接地處理。
對于不同的屏蔽對象和要求,應(yīng)采用不同的電磁屏蔽裝置或措施。主要有:
(1)屏蔽罩。對小型儀器或器件適用,一般為銅制或鋁制的密實殼體。對于低頻電磁干擾,則往往用鐵或鈹鉬合金等鐵磁性材料制作殼體,以提高屏蔽效果。在低溫條件下進行精密電磁測量,用超導(dǎo)材料可以起完滿的電磁屏蔽作用。
(2)屏蔽室。對大型機組或控制室等適用,一般為銅板或鋼板制成的六面體。當(dāng)屏蔽要求較低時,可用一層或雙層金屬細網(wǎng)來代替金屬板。
為抑制借助電磁耦合由線路傳導(dǎo)方式的干擾影響,通常采用接地措施,常用的接地方式有兩種,分散接地和聯(lián)合接地: [nextpage]
分散接地方式
分散接地就是將通信大樓的防雷接地、電源系統(tǒng)接地、通訊設(shè)備的各類接地以及其他設(shè)備的接地分別接入相互分離的接地系統(tǒng),由于地線系統(tǒng)不斷增多,地線間潛在的耦合影響往往難以避免,分散接地反而容易引起干擾。同時主體建筑物的高度不斷增加,其接地方式所帶的不安全因素也越來越大。當(dāng)某一設(shè)施被雷擊中,容易形成地下反擊,損壞其他設(shè)備。
聯(lián)合接地方式
聯(lián)合接地方式也稱單點接地方式,即所有接地系統(tǒng)共用一個共同的“地”。聯(lián)合接地有以下一些特點:
(1)整個大樓的接地系統(tǒng)組成一個籠式均壓體,對于直擊雷,樓內(nèi)同一層各點位比較均勻;對于感應(yīng)雷,籠式均壓體和大樓的框架式結(jié)構(gòu)對外來電磁場干擾也可提供10-40dB的屏蔽效果;
(2)一般聯(lián)合接地方式接地電阻非常小,不存在各種接地體之間的耦合影響,有利于減少干擾;
(3)可以節(jié)省金屬材料,占地少。
后期接入設(shè)備進行補救,可以在一定程度上減輕或者解決各種干擾對監(jiān)控系統(tǒng)的影響。但是最根本的方法,還是參照鐵路上電氣標(biāo)準(zhǔn),選用專用的設(shè)備。一次性投入,可以在后期省下較多氣力。