淺談地鐵車輛電磁兼容措施及方案

張厚寶

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

通常情況下，電磁兼容主要是指在電磁環境中，電磁設備、電氣設備可以實現自身安全穩定運行，而且不會對環境造成干擾。為使地鐵車輛電磁兼容性可以得到保障，需要對整個車載電氣、電子設備、基礎設施設備、地鐵系統外部設施等方面的問題進行充分考慮與分析。為促使地鐵車輛電磁兼容可以達到更好的效果，可以采取增強電氣設備或者電子設備抗干擾能力的方式，或者減弱輻射強度的方式。這樣不僅可以實現地鐵安全穩定運行，而且可以為乘客創造良好的乘坐環境，推動我國地鐵交通事業更好發展。

1 地鐵車輛產生電磁干擾的原因

在地鐵運行期間，電子設備、電氣設備的電波，以及自然界中的雷電現象等，都可能成為地鐵車輛電磁干擾源。多元化電磁干擾源利用不同頻段或者不同途徑，影響地鐵車輛正常運行。一般情況下，在地鐵車輛搭載通信設備有著較大慣性時間常數，這使得地鐵車輛經常會受到設備干擾、微波干擾以及工頻干擾。地鐵車輛電磁干擾并不是單純的電磁現象，在地鐵車輛運行期間，不同電子設備，如微處理器、微控制器等，會對地鐵車輛造成電磁干擾，該種電磁干擾要經過傳輸通道才能影響地鐵車輛。在地鐵信號系統中存在電磁波輻射現象，能夠形成電磁干擾耦合路徑。如果地鐵車輛電路中電流發生轉變，就會對信號系統造成電磁干擾。地鐵車輛電磁干擾需要有接收器材，才能實現對電磁干擾的接收。基于此，地鐵車輛之所以受到電磁干擾，主要是受到地鐵車輛系統裝備中接收裝置的影響。

2 地鐵車輛電磁兼容措施及方案

2.1 加強合理布線

在地鐵車輛上會包括很多不同類型的電纜，對于不同電路與功能元件電纜之間的電感性、電容性耦合，以及不同電纜之間的耦合問題，需要進行充分考慮與分析。在全部電纜之間無法保證最小間距，因此需要按照相應種類做好電纜分類工作。對相同干擾能力、容易受到干擾的導線進行分類，并做好布線工作。如果面臨較為強烈的干擾，那么需要將該電纜屏蔽。在具體工作落實中，要注意以下幾點問題。①針對不同類型電纜，需要采用分別布線方式，同時要確保最小間距。②輸出線與回流路線在鋪設中，采用相鄰鋪設方式，尤其是電機線與制動電阻。③配線要盡量與車輛接地線靠近，如金屬線材、金屬管等，可以利用導體，與車輛接地線連接。電機電纜與可磁化金屬片之間要擁有足夠距離，主要是為了更好地應對交變磁場產生的噪聲問題。④如果不同類型電纜之間的間隙無法保障，那么要加強對電線管、線槽以及金屬套的應用，并做好接地工作。⑤及時屏蔽A 類電纜。⑥采用直角交叉方式。⑦通常情況下，同一車上設備之間的數據傳輸線不可出現中斷情況，要避免對端子的使用。⑧在獲得先進技術保障后，要區分電池電壓端信號線，以及連接在控制電子元件內部的電壓端信號線。⑨針對靈敏信號導線，需要使用專門接插連接器進行連接。⑩如果不同電纜需要使用相同接插連接器，就必須要滿足數據傳輸線需求，使用專門接插連接器、總線芯線束與插頭連接器連接，從而滿足不同總線解耦需求。?對線槽結構進行合理設計，要確保槽內電纜分隔結構布置的合理性，對材料與厚度進行合理選用、設置。

2.2 屏蔽特殊導線

為最大程度保證地鐵車輛電磁兼容性，需要將特殊導線屏蔽。在具體導線屏蔽工作中，可以從以下幾方面展開。

（1）通過屏蔽信號以及數據導線，實現抗干擾。在信號屏蔽以及數據電纜屏蔽區域，需要充分考慮以下幾點問題：①信號屏蔽與數據電纜屏蔽，需要嚴格按照規定要求接地；②屏蔽工作需要在屏蔽設備表面進行；③在屏蔽過程中，禁止使用多芯護套線；④禁止在接插式連接器中利用插針落實屏蔽接觸；④當電纜進入套管中時，相關工作人員需要立即做好屏蔽處理工作，這樣干擾電流才不會傳入套管內部；⑤在產生大干擾的導線之間，如果無法保證最小間隙，同時在很長一段區域內需要平行鋪設，那么針對敏感數據總線，需要將其單獨設置在電線管中，或者將其設置在接地較好的線槽中，電線管需要在兩端采用低電阻連接方式。

（2）針對功率電纜以及功率電子元件，需要做好屏蔽抗干擾工作。屏蔽功率電纜的一個主要目的是減少寄生輻射現象。寄生輻射限定值、信號，以及通信設備的敏感性，使得電源電纜必須要被屏蔽。對于脈沖電壓、電流的電源電纜等問題，需要進行充分考慮。在這一過程中，還需要工作人員考慮電機電線問題、輔助設備逆變器輸出端問題等。

2.3 加強整車車輛接地處理

落實整車車輛接地處理工作，可以確保地鐵車輛兼容性。針對車輛接地處理，相關工作人員要給予更多重視與關注。在具體工作落實中，需要注重以下問題。

（1）要保證全部電纜屏蔽可以根據實際要求與車輛接地線相連接。全部金屬設備柜、支架、箱體以及容器等，可以利用低電阻與車輛接地線相連接。在屏蔽電纜敷設工作開展的過程中，要保證屏蔽電纜能夠靠近設備柜。

（2）工作人員針對金屬設備柜、支架、箱體以及電子元件要求要有正確認識。為避免電位差引起電子設備與金屬殼之間電容性耦合問題出現，要保證電子設備能夠與金屬外殼相連接。

（3）針對特殊部件，需要做好接地處理工作。對于牽引箱，可以使用封閉金屬箱，利用低電阻將其與車輛接地線連接起來。要保證牽引電機與車輛接地線低電阻相連接。如果導線連接到牽引機，那么可以將其膠制并敷設到封閉金屬線槽中，實現線槽接地。空調機組使用金屬箱體封閉，機組使用低電阻與接地線連接。

2.4 優化電子設備

地鐵車輛在運行過程中，不僅會受到自然環境與外部無線發射站的影響，還會受到自身內部設備電磁的干擾，這對于地鐵的安全穩定運行會產生直接影響。當前，我國在地鐵車輛的設計與生產中采取了相應的電磁屏蔽措施，使得地鐵系統內設備的外部電磁干擾問題被削弱，但其仍然在不同程度上存在電磁干擾問題。為更好地實現對電磁干擾問題的抑制，要在最大程度上保證地鐵車輛上電子設備的電磁兼容性，將電磁兼容性作為地鐵車輛設計與生產中的一項重要指標，并做好電子設備質量把關工作。地鐵車輛中包含很多設備，如車輛內部顯示器、通信設備、控制器等，在此類設施購買的過程中，要保證它們與地鐵車輛自身電磁的兼容性相符合。與此同時，還可以采用隔離方式、浮地技術等，更好地解決電子設備產生的電磁干擾問題。在地鐵車輛電子設備以及電氣設備購買的過程中，需要安排專業工作人員做好采購工作，及時與生產廠商進行聯系與溝通，確保其能夠對不同電子設備、電氣設備的抗干擾指標有明確的認識，了解設備的耐壓能力等情況。在此基礎上，對電子產品工作磁場強度情況進行合理規劃。另外，要對電子設備進行合理選用，保證選用的電子設備能夠為地鐵的正常運行提供保障，促使其電磁兼容能夠達到更好的效果。除此之外，工作人員還要做好電子設備電磁兼容性監督工作，創建實時動態監控系統，這樣才能確保對電磁兼容性的具體情況有正確的認識。如果在監督期間發現電子設備電磁兼容存在不足的情況，可以及時聯系相關工作人員或者負責人，對問題作出及時調整，避免問題影響范圍進一步擴大。也就是說，采用實時監督的方式，能夠對電子設備具體運行情況進行全面把握，進而實現對問題的有效把控，為后續地鐵車輛安全穩定運行打下良好的基礎。在電子設備的具體優化中，需要相關工作人員自身能夠具備較強的專業素質，起到良好的帶頭作用。可以對其他城市地鐵軌道交通發展經驗進行參考和借鑒，了解其他城市電子設備存在的優勢，以及電子設備優化中采用的有效方式，從而結合自身城市地鐵軌道交通實際發展情況，對電子設備優化工作進行完善。在設備優化工作落實中，要對自然環境等影響因素進行全面考慮，確保電子設備在優化之后能夠具備較強的抵御惡劣環境的能力，從而降低環境對設備的影響。

2.5 加強接地系統改良

在接地系統設計中，較為理想的節點系統可以為系統電路零電位提供參考點，電流在經過時不會出現電壓降現象，屬于零電位、零阻抗物理實體。從地鐵車輛運行情況中不難看出，當前并不存在理想化的接地系統，為在最大程度上避免地鐵車輛受到電磁干擾，必須要根據地鐵系統具體情況，對接地方式、阻隔環路等進行合理選用，從而減少系統電源饋線阻抗與系統接地阻抗。此外，針對接地系統中的接地點數量與具體位置，需要做好科學合理規劃，并對接地點位置、回路干擾位置進行明確。根據地鐵車輛運行的具體情況，做好接地系統設計工作，不僅可以減少電磁干擾問題，而且地鐵車輛接收器裝置的抗干擾強度也可以得到增強。因此，針對接地系統改良這一工作的重要作用，相關工作人員要有正確的認識，確保系統與地鐵車輛安全穩定運行。

2.6 屏蔽地鐵系統電磁干擾

地鐵車輛在運行過程中會受到電磁干擾，主要是受到地鐵系統內無線發射站的干擾，以及自然環境的干擾，此類干擾問題的出現會影響地鐵的安全穩定運行。基于此，為實現對干擾問題的有效抑制，相關工作人員可以使用屏蔽的方式，對地鐵系統外部電磁干擾問題進行屏蔽。屏蔽是提升地鐵電子系統、電子設備之間電磁兼容性的重要方式，在電磁干擾信號接觸到地鐵車輛保護電路之前，能夠實現對其的衰減或者削弱，對空間傳播的各類電磁干擾進行全面控制。有效的屏蔽方式能夠在一定程度上避免保護電路受到外部電磁的干擾，也能避免屏蔽網內的電磁干擾向外部輻射。在地鐵系統中，通常會將屏蔽部位設置在地鐵車輛接收裝置位置，以及車站總控室內。在屏蔽系統布置期間，工作人員要嚴格按照相應操作規范展開，并做好接地系統設置工作，促使屏蔽系統能夠實現安全穩定運行。

通常情況下，地鐵車輛屏蔽外部電磁干擾的方式往往被分為3類，分別是電場屏蔽、電磁屏蔽與磁場屏蔽。如果采用電場屏蔽方式，那么要保證高導電性材料能夠實現良好接地，在此基礎上，對接地地點進行合理選用。磁場屏蔽主要是指對低頻磁場的屏蔽和對直流磁場的屏蔽，磁場屏蔽的實際效果相較于電場屏蔽稍弱，但其是當前我國地鐵系統中經常采用的一種屏蔽方式。在磁場屏蔽設置過程中，要對鐵磁性材料進行合理選用，確保此類原料能夠包含磁性電子元件，在對磁屏蔽體進行開孔時，要對開孔方向給予更多重視。磁通流向與開孔長邊要確保平行，并結合實際情況縮短磁路總長度。

3 結語

電磁兼容具有科學性與合理性可以保證地鐵車輛正常運行。因此，針對電磁兼容，相關工作人員需要給予更多重視，分析地鐵車輛電磁兼容具體情況，結合實際情況，通過改良接地系統等不同方式，促使地鐵車輛的電磁兼容能夠達到更好的效果，以此為地鐵安全穩定運行創造良好的條件，也為我國地鐵軌道交通事業更好地發展提供保障。