本书为北京交通大学工程硕博士校企联合培养建设重点项目成果。本书注重综合性、工程性、前沿性，聚焦高速铁路复杂电磁环境背景下轨道电路对牵引电流干扰及雷电电磁干扰的防护技术，系统深入解析了干扰源特性和传播规律、效应评估及衍生的安全风险，阐明了电磁干扰作用机理及防护方法，全书共七章，包括轨道电路抗电磁干扰技术基础、轨道电路与牵引电流干扰计算、复杂条件下轨道电路干扰影响分析、信号电缆接地和抗电磁干扰分析、雷电特性及信号防雷电路设计、轨道电路抗干扰与安全性、轨道电路抗干扰与故障诊断分析。

    轨道电路是指在一段钢轨线路两端分别连接始端和终端设备而构成的回路，它通过发送特定频率的电信号，检查钢轨是否完整，并利用列车轮轴的分路效应，检查该区段是否空闲。轨道电路自发明后，以其独特优势而展现出了极其强大的生命力，成为世界各国现代化列车运行自动控制与远程控制系统中的基本组成设备，在保障行车安全、效率和自动化方面发挥着关键作用。截至2024年9月，我国铁路营业里程突破16万km，其中高铁超46万km；2035年铁路网规模将达20万km，高铁占7万km。ZPW2000系列轨道电路作为区间主流制式，覆盖全部高速铁路及超过普速铁路5万km自动闭塞区段。
    轨道电路技术始终面临挑战，其利用钢轨作为自身电路传输信号的同时，不可避免地受到室外复杂环境的影响，其中，电力牵引带来的电气化干扰和雷电电磁干扰是引发设备故障降级的重要因素；另外，轨道电路技术与信息技术不断融合，向电子化、数字化和智能化方向演进过程中，设备自身的电磁敏感度也对设备抗干扰和安全性能提出了更高要求。在此背景下，对轨道电路抗电气化及雷电干扰技术进行系统总结和深入研究，不仅具有理论意义，更体现了明确的工程价值。
    本书聚焦高速铁路复杂电磁环境背景下的轨道电路技术，围绕干扰源特性和传播规律、效应评估及衍生的安全风险，阐明电磁干扰作用机理及防护方法，力求突出以下特点：第一，突出高速铁路电磁环境特点和复杂因素，从“车—网—地”和跨专业视角进行综合分析。第二，突出与工程应用需求的紧密结合，在理论分析、仿真计算基础上，融入适当的工程案例。第三，突出轨道电路抗干扰与前沿技术的融合，探索抗干扰性能与安全性内在关联。
本书与“高等学校轨道交通信号与控制专业系列教材”中《铁路信号电磁兼容技术》相衔接。
    在概述轨道电路基本概念和相关背景的基础上，本书围绕牵引电流干扰及雷电电磁干扰防护技术，重点从以下方面进行探讨：(1)第2章分别介绍轨道电路、牵引电流建模和计算方法，指出传导性干扰机理。(2)第3章分析多维度复杂因素对轨道电路的影响，如邻线干扰（轨道电路自身）、道岔区段（线路）、迂回电路（牵引回流），突出不同专业在设计理念上的差异。(3)第4章关注轨道电路信号电缆接地和抗干扰设计，考虑牵引网、钢轨、综合接地多导体，在传导和感应多种干扰形式耦合下的建模分析方法。(4)第5章以浪涌抑制器件特性建模为基础，重点讨论防雷电路设计和优化方法。(5)第6章为轨道电路抗干扰技术的延伸，探索抗干扰性能与安全性之间的关联度及安全评估方法。(6)第7章面向电磁干扰条件下的智能运维需求，讨论基于推理机制和机器学习的故障诊断方法，以及如何采用文本挖掘的方法构建电磁干扰知识图谱。

1   轨道电路抗电磁干扰技术基础
1.1概述
1.2轨道电路与抗干扰
1.3轨道电路抗电磁干扰标准2轨道电路与牵引电流干扰计算21轨道电路信号传输建模计算
2.2牵引电流传导性干扰
2.3牵引回流分布建模计算3复杂条件下轨道电路干扰影响分析31高速铁路邻线干扰建模分析
3.2道岔区段不平衡因素仿真计算
3.3站内迂回电路建模分析
3.4站内牵引回流切断对轨道电路影响分析4信号电缆接地和抗电磁干扰分析41信号电缆干扰耦合机理和防护
4.2信号电缆及接地
4.3轨旁信号电缆接地工程案例分析5雷电特性及信号防雷电路设计
5.1雷电过电压特性及抑制措施
5.2信号防雷技术
5.3防雷电路模型和优化设计研究6轨道电路抗干扰与安全性61信号设备抗干扰性能与安全性
6.2安全评估及工程实践
6.3抗干扰与安全相关性分析方法7轨道电路抗干扰与故障诊断分析71轨道电路故障模式与监测
7.2基于推理机制和智能分析的故障诊断
7.3基于文本挖掘和知识图谱的故障/事故分析方法
参考文献

杨世武，男，1990年、1993年在北方交通大学分别获得学士和硕士学位；1993年4月，在北京交通大学从事教学工作；曾获国家科技进步二等奖；主持获得中国铁道学会一等奖；北京市教学成果一等奖；等。 杨轶轩，参加工作以来，始终在一线从事铁路信号基础装备的研究、开发和应用工作。主持国铁集团重点课题《时速400公里高铁电磁环境下信号系统抗干扰技术研究》，结题评价为A级，承担国铁集团重大课题《车站数字化轨道电路关键技术研究》，结题评价为A级，成果车站数字化轨道电路作为代际化基础装备已在焦柳线大龙村全站开通应用。主持开发了轨道电路智能诊断系统、普铁发送1+1冗余轨道电路等多项装备成果。攻克多项关键技术，获詹天佑铁道科技奖、中国专利银奖、中国铁道学会科学技术一等奖、北京市科技进步二等奖等省部级科技奖励7项、其它奖励8项。编制行业级标准7部，授权发明专利16项，发表论文10篇、主编专著2部。 刘倡，1995年1月生人，博士毕业于北京交通大学交通信息工程及控制专业，并获“北京市优秀博士毕业生”荣誉称号，目前就职于中国通号研究设计院基础院，师从刘尚合院士，作为在站博士后，主要从事铁路信号电磁环境适应性评估、人工智能技术在铁路信号中的应用、信号抗干扰技术及设备性能优化等方面研究。发表高水平科研论文十余篇（含SCI检索8篇，An1区2篇，An2区2篇，An3区4篇），获评2023年、2024年铁路重大科技创新成果入库成果，累计引用逾百次。针对信号控制系统测试与干扰防护研究，作为课题骨干参加国家铁路局/国铁集团重点项目5项，以及自然科学横向项目十余项，其中国铁集团重点课题“时速400公里高铁电磁环境下信号系统抗干扰技术研究”已于2024年9月完成结题，并评定等级为“A”；部分项目成果获2023年中国产学研合作促进会产学研合作创新与促进奖。目前作为项目负责人，主持通号院集团有限公司科研项目“车载300T、400T等设备系统级电磁环境效应平台完善及标准化试验方法研究”。