動車組車載BTM電磁干擾排查及抑制

摘要：—針對動車組車載BTM電磁干擾問題，文章闡述了車載BTM電磁干擾排查方法，分析了列車功率設備產生電磁干擾的機理，并利用微晶磁環解決該電磁干擾問題。

關鍵詞：—動車組;BTM天線;電磁干擾;抑制;

引言

中國列車控制系統（CTCS）點式應答器系統是我國鐵路系統的重要組成部分，其車載BTM是進行車地間信息傳輸的重要裝備，其對列車運行安全至關重要。由于動車組車底布局空間有限，大量的電子電氣設備及線纜互相交織，使得車載BTM設備處于一個復雜的電磁環境中。另外，國產動車組在引進、消化、吸收再創新的過程中，引進不同國家廠商電磁兼容（EMC）設計防護理念不同，導致不同類型動車組BTM設備電磁抗干擾水平有所差異[1]。近年來，由電磁干擾造成BTM故障問題頻發屢見不鮮。

BTM電磁兼容技術要求

鑒于安全考慮，動車組車輛出廠前一般會對車輛輔助設備全啟工況下，進行BTM天線電磁騷擾測量。測試布置見圖1，測量技術要求為：設置頻譜儀RBW 為30kHz，VBW為30kHz，峰值Max Hold時長不低于5min，在3MHz-5.5MHz頻段范圍內騷擾功率最大幅值不得高于-60dBm。

車載BTM電磁干擾排查

針對車輛BTM電磁騷擾問題，多采用排除法來分析[2]，過程及處理方法圖2所示。一般來說，造成BTM電磁測量超標可從兩個方面著手：①功率設備運行過程中產生空間電磁干擾經BTM天線耦合接收;②BTM線纜通過車輛功率設備或線纜耦合干擾。利用BTM天線外接線纜（即不用原BTM線纜）連接頻譜儀，來判斷干擾耦合途徑。若外接線纜測量值比初始值小得多，則干擾主要通過BTM線纜耦合，更換BTM線纜或變更其走線整改優化;若外接線纜測量值與初始值相差不大，則說明電磁干擾由天線空間接收造成。此外，應注意BTM天線與線纜接口處的可靠性，可測量駐波比確認。

由EMC三要素，BTM作為敏感設備，現場無法對其安裝位置進行更換，要解決該問題就需要定位干擾源和干擾耦合路徑。

為準確查找干擾源，對車上用電設備進行系統排查，順序為先弱電后強電：①蓄電池供電系統（即DC110V供電），包括車載ATP、語音播報、照明，控制等系統;②輔助供電系統，包括輔助逆變器、整流器及其供電設備。對車上疑似干擾設備進行單獨依次斷上電操作，觀察測試結果是否有明顯下降。

功率設備電磁干擾產生機理及磁環抑制

列車內部功率設備工作時，由于開關型器件快速的開關切換，產生上升沿陡峭的電流變化率（di/dt）、電壓變化率（du/dt），而du/dt作用在系統分布電容上產生共模電流[3]，共模電流在大的環路中產生電磁輻射是BTM電磁干擾的主要原因。為抑制共模電流，利用磁環增加環路阻抗是簡單、有效且便于工程實施的抑制方法。微晶磁環以其高磁導率、強抗飽和能力等優點[4]，在功率變流設備共模干擾抑制方面發揮重要的作用，磁環盡量安裝在靠近功率設備屏蔽殼端口處。

對于共模磁環，一般差模電流在磁芯中產生的磁通能夠相互抵消，但在實際應用中，電纜與共模磁環構成單匝共模扼流圈，由于電纜與磁環內邊緣貼近，在大電流的作用下會產生漏磁通，導致磁環中的磁通很難被完全抵消，造成磁環局部飽和，影響磁環整體性能。對于共模電流來說，兩個繞組（正負電纜）電流方向相同產生磁通同向疊加，使兩繞組總電感量等于各自繞組自感與互感之和，增強了電感量對共模電流產生較強的感抗，從而抑制共模電流達到濾波的目的。

結論

文章簡單介紹了BTM電磁兼容技術要求，對系統干擾源進行排查，并利用共模磁環抑制共模電流來解決車載BTM電磁干擾問題。

參考文獻：

[1]郭玉華， 張金寶. 動車組車載BTM設備電磁干擾防護研究[J]. 鐵道學報， 2016， 38（11）：75-79.鄭軍奇.EMC電磁兼容設計與測試案例分析（第2版）

[2]鄭軍奇. EMC電磁兼容設計與測試案例分析[M]. 電子工業出版社， 2010.

[3]孫力， 肖芳. 變頻器的電磁兼容與電磁干擾抑制[J]. 變頻器世界， 2009（2）.

[4]趙燕峰， 曹國榮， 袁瑩. 磁環在雙饋風電變頻器共模抑制中的應用[J]. 變頻器世界， 2013， 000（008）：47-50.

作者簡介：饒稼祥（1990年12月——），男，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，助理試驗工程師，從事鐵路行業電磁兼容試驗及研究工作。

株洲中車時代電氣股份有限公司 湖南 株洲 412001