鐵路無線通信設(shè)備EMC設(shè)計(jì)和整改

王永佳

(天津七一二通信廣播股份有限公司，天津,300462)

引言

目前，鐵路通信正在向著數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)一體化的方向靠攏。而電磁兼容性的學(xué)科發(fā)展也為這些技術(shù)提供了支持，但是，由于當(dāng)前的電磁兼容技術(shù)在電子設(shè)備中的應(yīng)用并沒有足夠成熟，因此，在鐵路無線通信設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)上還是存在著一定的問題，我們必須對(duì)這些問題加以分析，并提出有針對(duì)性的措施進(jìn)行整改。

1 電磁兼容性（EMC）概述

電磁兼容性，簡稱EMC。“設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)；它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中的其他設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)），因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)”。

電磁兼容性對(duì)于電子系統(tǒng)的精度、可靠性、兼容性、安全性及其環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)方面都有著非常直接影響，因此，在各類電子產(chǎn)品與電子設(shè)備中占據(jù)著十分重要地位。雖然電磁兼容性的概念最早是在軍工行業(yè)中提出來，但是，隨著時(shí)間推移和發(fā)展，現(xiàn)在電子行業(yè)基本都逐漸涉及到這方面。因此，對(duì)于EMC設(shè)計(jì)提高與整改不僅對(duì)鐵路無線通信設(shè)備有著重要的意義，而且對(duì)整個(gè)電子行業(yè)都有著重要的價(jià)值。

2 鐵路通信對(duì)于無線通信系統(tǒng)的需求

隨著鐵路通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)無線電通信技術(shù)也提出了更高要求，鐵路通信對(duì)列車正常安全運(yùn)行有著極其重要的意義，對(duì)于人們的出行也有著非常便捷的作用。這就表示著，鐵路系統(tǒng)對(duì)于無線通信系統(tǒng)有著重要的需求。首先，列車的提速進(jìn)程越來越快，尤其是高鐵和動(dòng)車的投入使用，讓我國的鐵路事業(yè)又進(jìn)入了新的時(shí)期。要求列車的無線通信系統(tǒng)應(yīng)該滿足500km/h速度范圍內(nèi)的列車在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備和軟件算法等多個(gè)方面的通信要求。其次，列車在高速行進(jìn)過程中也必須要保證和地面調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)信息方面的雙向傳輸，因此，在無線通信系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)無線列控也有著十分重要的作用。再次，我國的疆域遼闊，地形地勢(shì)類型復(fù)雜，而我國的鐵路通達(dá)里程較長，跨越的地區(qū)較廣，在這個(gè)過程中必須確保列車的無線通信系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，由此不難得出，鐵路沿線的不同區(qū)域之間根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)整與轉(zhuǎn)換也是非常必要的。除此之外，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)都已經(jīng)逐漸開通了鐵路，但是，這些地方通常都自然環(huán)境相對(duì)比較惡劣，很有可能會(huì)對(duì)鐵路無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生影響，對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，我們應(yīng)該尋找一些對(duì)策，盡可能的降低外界環(huán)境對(duì)鐵路無線信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響。最后，無論是鐵路還是公路，安全問題始終是排在第一位的。最重要的就是鐵路的無線通信系統(tǒng)必須有相對(duì)比較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，在故障問題發(fā)生時(shí)必須還能夠正常應(yīng)用。所以，對(duì)于鐵路的無線通信系統(tǒng)應(yīng)該盡量獨(dú)立于列車系統(tǒng)，在發(fā)生問題時(shí)提供信息。

3 鐵路無線通信設(shè)備EMC設(shè)計(jì)存在的問題

EMC在我國的電子行業(yè)應(yīng)用雖然漸漸都有涉及，但是，仍然不夠成熟，在設(shè)計(jì)方面和管理控制等方面都存在著一定的問題。尤其是在設(shè)計(jì)方面，有許多的明顯問題。

3.1 靜電放電方面

靜電的出現(xiàn)是電子設(shè)備出現(xiàn)的問題中很常見的一個(gè)普遍問題。靜電會(huì)對(duì)電子設(shè)備造成很大的危害，比如說，設(shè)備死機(jī)、顯示出現(xiàn)問題、零件損壞等都是靜電造成的。鐵路無線通信設(shè)備是一套龐大而又復(fù)雜的設(shè)備，可能會(huì)在某個(gè)局部由于電荷的積累，或者由于人體靜電，而出現(xiàn)靜電放電的可能，這就需要我們提出一種行之有效的方法來隔絕、疏導(dǎo)靜電。

3.2 輻射干擾

在鐵路無線信號(hào)系統(tǒng)的 EMC設(shè)計(jì)中另一個(gè)非常重要問題就是輻射干擾問題。輻射干擾問題是多種因素作用而成的，比如說，噪聲太大，路徑中的縫隙、導(dǎo)線、屏蔽效能大小和泄露程度等，敏感源敏感性高、抗擾度差，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)很難良好貫徹如一的執(zhí)行等。由于造成的因素較多，也就決定了一般的屏蔽、接地等方式不適用于解決這個(gè)問題。只有盡量避免干擾輻射，才能夠提高電磁兼容性的電子設(shè)備的質(zhì)量。

4 鐵路無線通信設(shè)備EMC設(shè)計(jì)方面的整改

4.1 靜電放電的解決

絕緣法是應(yīng)對(duì)靜電問題的最有效的途徑和方法。運(yùn)用表面絕緣法可以達(dá)到絕緣目的。主要是因?yàn)橥獠康撵o電場(chǎng)不能夠繼續(xù)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行直接或者間接的放電，這就使得電子設(shè)備避免了靜電放電產(chǎn)生的破壞和影響。另一種方法就是通過靜電屏蔽的方法，讓靜電在進(jìn)入到金屬殼設(shè)備內(nèi)部之前隔離到設(shè)備的外部。

大部分設(shè)備不可避免的要設(shè)計(jì)一些外露的通信接口，例如CAN、RS-422等常用總線通信接口。對(duì)此，應(yīng)放置合適的靜電防護(hù)元器件，且放置位置距離連接器越近越好，以保證靜電以最小路徑流入大地，避免對(duì)內(nèi)部元器件造成損壞。

鐵路無線通信設(shè)備的運(yùn)行過程中需要對(duì)外進(jìn)行散熱，設(shè)立與外部的對(duì)接口，這方面的設(shè)備孔等設(shè)計(jì)問題也需要重點(diǎn)關(guān)注。

4.2 輻射干擾的抑制

對(duì)輻射干擾的解決需要從根本上去考慮并避免。我們完全可以從干擾源、干擾途徑等方面去考慮，并提出有針對(duì)性的措施。其實(shí)，這方面屏蔽也是最重要的途徑。鐵路無線通信設(shè)備避免不了采用金屬的外殼，實(shí)際上，金屬外殼對(duì)外界的輻射可以起到一些屏蔽的作用，減少外界的輻射強(qiáng)度。電磁能量會(huì)產(chǎn)生泄露，在進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)的時(shí)候要特別的關(guān)注一下這個(gè)問題，在可能的泄露量大的地方應(yīng)該格外注意屏蔽。還有縫隙的設(shè)計(jì)也是其中很重要的一環(huán)，在設(shè)計(jì)縫隙的時(shí)候要考慮電纜的濾波和搭接，盡可能的做好屏蔽設(shè)計(jì)。

另外，電容的使用可以解決許多EMC問題。例如，目前正在大規(guī)模建設(shè)的GSM-R通信系統(tǒng)，其無線通信頻率在900MHz附近，此時(shí)可以利用相應(yīng)頻率的諧振電容來消除輻射干擾。

5 結(jié)束語

綜上所述，人們對(duì)于電磁兼容性（EMC）的了解越來越深，對(duì)于這方面的研究也越來越深入，尤其是在鐵路無線通信設(shè)備的應(yīng)用中，更是占據(jù)了很大的比重。隨著我國的不斷發(fā)展，人們的出行越來越多，不斷推動(dòng)著我國的鐵路事業(yè)的發(fā)展。鐵路運(yùn)行的要求不斷增加，也推動(dòng)了EMC設(shè)計(jì)在其中的運(yùn)用。雖然現(xiàn)在這發(fā)面的設(shè)計(jì)還存在著一些問題，但是我相信，經(jīng)過我們不斷地研究、分析和整改，這些問題最終都會(huì)得到解決。

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