關(guān)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容需求的探討

張甲強(qiáng)

摘 要：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)也是如火如荼，隨之而來的就是鐵路信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定性就變得至關(guān)重要。鐵路信號(hào)系統(tǒng)長(zhǎng)期處于電磁的工作環(huán)境中，沒有合格的電磁兼容性系統(tǒng)就無(wú)法正常穩(wěn)定的工作，設(shè)計(jì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)時(shí)，做好系統(tǒng)電磁兼容的需求工作就顯得尤為關(guān)鍵。本文旨在分析電磁兼容（EMC）基本概念、產(chǎn)生EMC問題的常見原因及其改善措施，希望對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的EMC問題有所幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)系統(tǒng)；電磁兼容；需求

鐵路信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響著列車的安全行駛及傳輸效率，電磁兼容性作為系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的性能，鐵路信號(hào)系統(tǒng)時(shí)刻工作于電磁環(huán)境中，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要考慮電磁兼容是否滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，良好的電磁兼容性系統(tǒng)確保系統(tǒng)不受外界電磁干擾，子系統(tǒng)之間不會(huì)互相產(chǎn)生干擾，所以系統(tǒng)中的設(shè)備能確保在正常的電磁環(huán)境下穩(wěn)定、安全及有效地運(yùn)行。研究系統(tǒng)是否需要標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性就有很重要的意義。

一、鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容產(chǎn)生的原因

電磁兼容主要表現(xiàn)在常用儀器設(shè)備及工作系統(tǒng)長(zhǎng)期處于電磁的運(yùn)行環(huán)境下，完全不影響其正常運(yùn)行或者自身運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生電磁騷擾的性能。因此電磁兼容的產(chǎn)生必須同時(shí)具備特定的干擾源、完整的耦合通道及系統(tǒng)中的敏感設(shè)備，所以根據(jù)這個(gè)必要條件分析電磁兼容產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.1電磁干擾源

電磁干擾源從字面上看就是提供電磁干擾的源頭，所以自身具備向外輻射電磁能量，并且在相同的工作環(huán)境下影響鐵路信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行。電磁干擾源通常又可以分成自然干擾源及人為干擾源，前者為信號(hào)系統(tǒng)處于的自然環(huán)境下產(chǎn)生的干擾，主要包含了環(huán)境中的噪聲干擾及雷電干擾，自然干擾源時(shí)無(wú)法避免；后者為人們制造的機(jī)電設(shè)備向外輻射電磁能量，部分人為干擾源能驗(yàn)證系統(tǒng)的電磁兼容性。

1.2耦合通道

耦合通道和聲音傳播的途徑類似，它是作為傳輸電磁能量的媒介及通道，耦合通道由于電磁能量傳輸?shù)姆绞娇梢詣潪檩椛洹鲗?dǎo)及感應(yīng)。耦合通道存在于電磁干擾源及敏感設(shè)備之間，在電磁干擾產(chǎn)生之后，需要借助耦合通道進(jìn)行傳輸，分為輻射和傳導(dǎo)。通常干擾源與敏感設(shè)備之間的連接線為傳導(dǎo)耦合，如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與拖動(dòng)鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)設(shè)備。輻射耦合具有多種變化組合，耦合通道的不確定性使得克服電磁干擾難度極大。

1.3敏感設(shè)備

敏感設(shè)備為鐵路信號(hào)系統(tǒng)中含有的所有設(shè)備受到電磁干擾源時(shí)，產(chǎn)生電磁危害從而影響設(shè)備正常運(yùn)行。鐵路信號(hào)系統(tǒng)中列車調(diào)度系統(tǒng)不僅可以作為干擾源，系統(tǒng)本身容易受到自然干擾源的影響。敏感設(shè)備長(zhǎng)期處于電磁干擾的工作環(huán)境下，電源線與零線形成的閉合回路出現(xiàn)的雜訊稱為差模雜訊，電源線與地線形成的閉合回路出現(xiàn)的雜訊稱為共模雜訊。

二、避免電磁干擾的措施

電磁兼容問題的出現(xiàn)主要為電磁干擾，電磁干擾（EMI）的產(chǎn)生根據(jù)信號(hào)的不同又劃為共模干擾與差模干擾。兩者產(chǎn)生的原理、傳播的途徑、頻率特性和對(duì)策方法都不一樣。針對(duì)電磁干擾必要的條件可以采取有效的避免措施，切斷任意一個(gè)必要條件能夠避免電磁干擾，但是在處理共模干擾以及差模干擾時(shí)，采取的措施有所不同。

系統(tǒng)中的敏感設(shè)備可以采取屏蔽的措施，將敏感設(shè)備（如信號(hào)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、信號(hào)傳輸設(shè)備及數(shù)據(jù)交換機(jī)等）放置在專門的電磁屏蔽裝置中，有效的避免了自然界的電磁干擾。接地系統(tǒng)對(duì)于地線以及電源線的放置需要做一定的考慮，盡量避免地線與電源線形成環(huán)路面積過大造成不必要的共模干擾，模擬地與信號(hào)地需要隔開放置，同時(shí)接地系統(tǒng)還要考慮設(shè)備的安全性問題，所以接地系統(tǒng)需要同時(shí)兼?zhèn)潆姶偶嫒菪约斑\(yùn)行的安全性。信號(hào)系統(tǒng)中電纜線的放置需要考慮電流的大小，強(qiáng)電與弱電也應(yīng)該隔開，避免兩者產(chǎn)生差模干擾。信號(hào)系統(tǒng)顯示模塊（計(jì)算機(jī)顯示器）的處理，可以在該模塊添加濾波器，能夠?yàn)V掉不必要的信號(hào)干擾，尤其是關(guān)鍵位置的顯示器選取抗電磁干擾能力強(qiáng)的LCD顯示屏。

三、電磁兼容測(cè)試及控制文件

3.1電磁兼容的測(cè)試

不同國(guó)家對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行電磁兼容的實(shí)驗(yàn)測(cè)試所有不同，因此測(cè)試機(jī)構(gòu)應(yīng)該注意的具體測(cè)試事項(xiàng)需要參考本國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)文件，測(cè)試條件達(dá)到了國(guó)家實(shí)驗(yàn)室規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或者得到了國(guó)際認(rèn)證，就可以給該測(cè)試機(jī)構(gòu)下達(dá)執(zhí)行認(rèn)證證書，通過該機(jī)構(gòu)測(cè)試就表明鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.2電磁兼容的控制文件

電磁兼容通過測(cè)試后都會(huì)有相應(yīng)的測(cè)試記錄，所以電磁兼容控制文件應(yīng)該包含了實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄、電磁兼容具體事項(xiàng)、電磁兼容設(shè)備管理等。控制文件中還專門指出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的設(shè)備生產(chǎn)、安裝及其應(yīng)用測(cè)試過程中應(yīng)該滿足的要求，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)才能符合電磁兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。控制文件主要分為工作計(jì)劃、技術(shù)規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)要求，工作計(jì)劃文件中指出了具體的工作安排和管理計(jì)劃；技術(shù)規(guī)格文件包含了干擾部分及敏感設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，還有對(duì)干擾源進(jìn)行定性、定量判別，明確指出干擾源的判定條件；設(shè)計(jì)參數(shù)要求有系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要注意的地方，接地設(shè)計(jì)及電線需要進(jìn)行隔離，地線及其電纜線的放置要求和準(zhǔn)則等。

四、結(jié)語(yǔ)

本文依次闡述了鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容產(chǎn)生的原因，針對(duì)電磁兼容必備條件提出相應(yīng)的避免措施，在探討了電磁兼容所涉及到的實(shí)驗(yàn)測(cè)試及其控制文件。為鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容需求提供了一定的依據(jù)，由于環(huán)境的不同、工程的不同，對(duì)于電磁兼容的研究也有所不同，所以希望本課題的研究為以后探討電磁兼容的需求有所啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聞?dòng)臣t.高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)的抗電磁干擾技術(shù)[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，40（04）：70-74.

[2] 武丹丹. 基于實(shí)例推理的車載通信系統(tǒng)電磁兼容指標(biāo)分配方法的研究[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[3] 卡哈爾江·艾海提.緣于牽引供電系統(tǒng)的鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁干擾探析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012（28）：19-21.

[4] 姜賀彬. 牽引供電系統(tǒng)對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的電磁干擾分析[D].西南交通大學(xué)，2009.

[5]萬(wàn)園園.鐵路信號(hào)系統(tǒng)電磁兼容需求研究[J].鐵道通信信號(hào)，2007（08）：14-16.