淺析鐵路信號系統電磁兼容性措施

劉潤忠

引言：在城市軌道交通系統中，信號系統處于一個復雜的電磁環境中，要想保證信號系統能正常安全地工作，需要在電磁兼容方面做充分考慮，并采取必要的措施。從電磁兼容標準、電磁干擾源、避免電磁干擾有效措施、設備電磁兼容測試及電磁兼容控制文件5個方面，介紹了城市軌道交通信號系統應達到的有關要求，為同類設計提供有益的參考。

鐵路信號系統常處于一個復雜的電磁環境中，要保證其正常安全工作，往往需要信號系統承包商在電磁兼容方面做充分考慮，并采取必要措施，以提高信號系統的電磁兼容性能。

電磁兼容（EMC）是指設備所產生的電磁能量既不對其他設備產生干擾，也不受其他設備的電磁能量干擾的能力。信號系統設備應具備屏蔽、濾波的能力，以抑制自我產生的電磁干擾；電磁輻射應不超過可以接受的向外輻射電平。任何子系統的運行都不應受其他子系統所產生電磁輻射等，如根據經驗所知的城市電磁環境、軌道交通環境等。信號系統設備應能在城市軌道交通系統的電磁環境中安全、穩定、可靠地工作。

一、電磁兼容標準

信號系統設備的電磁抗干擾度應滿足GB/T17626-1998、TB/T3073-2003的要求。信號設備的電磁發射指標應滿足IEC6100-3-2、3，GB9254-1998， TB/T3073-2003的要求。所有信號設備應滿足國家電磁輻射標準的有關規定，即遵守國標5電磁輻射防護規定6（GB8702-88）及國家衛生部頒發的5環境衛生電磁波輻射標準6的有關規定。

信號系統設備及器材，凡屬于國家CCC強制性產品認證范圍內規定應實施電磁兼容測試項目要求的，應滿足國家認證要求，并應具有有關的認證文件。軌道交通環境除了適用以上電磁兼容要求外，所有信號設備還應滿足以下相關的通用鐵路電磁兼容要求：（GB50157）地鐵設計規范；（EN50121-2）鐵路應用電磁兼容第二部分，鐵路系統對外界的輻射標準；（EN50121-4）信號及通信設備的輻射及抗擾標準。

在天氣干燥的地方，信號系統所有手動控制臺/控制盤，應滿足GB/T 1762612或IEC 61000-4-2電磁兼容（試驗測量技術：靜電放電抗擾度試驗），或證明已提供優良的接地保護設備，以免因靜電放電而損壞設備或影響設備性能。信號系統設備連接動力照明獲取電能時，會受到電源的干擾或對電源造成干擾。因此與動力照明的電源接口設備應滿足以下對電源的干擾限值及抗干擾要求，或在電源接口采用已通過抗干擾及無干擾電源專用標準的UPS。

（一）B級性能標準

1．測試的設備可能在測試期間有功能或性能的臨時降級，但不容許設備功能全失，設備降級或功能損失時均不能使系統進入危險或誤會狀態。

2．測試的設備應在撤出測試波形或信號時，操作者不介入或系統復位情況下自行恢復。

3．不得影響設備中任何軟件代碼或數據的儲存。

（二）C級性能標準

1．測試的設備可能在測試期間有功能或性能的臨時損失，但降級或功能損失均不能使系統進入危險或誤會狀態。

2．測試的設備應在撤出測試波形或信號時，在操作者介入或系統復位情況下自行恢復。

3．不得影響設備中任何軟件代碼或數據的儲存。

二、電磁干擾源

在系統設計、產品制造、施工安裝過程中充分考慮下列原因對信號系統的電磁干擾，并采取措施對系統設備進行必要的防護。

1．鋼軌牽引回流（最大4000A）；2．車輛斬波等在交流電源中產生的重復尖脈沖；3．接口傳輸線路產生的共模干擾耦合靜電放電；4．工頻（50Hz）磁場產生的電磁干擾；5．10kV高壓產生的各種電磁干擾；6．各種電動工具產生的電磁干擾；7．各種無線通信設備產生的電磁干擾。

另外，信號系統還應考慮軌道交通系統中無線電磁波的干擾，除了符合一般電磁抗擾限值和測量標準外，還應考慮無線電磁波覆蓋的位置，對其位置附近的設備制定必要的抗擾措施，以保證信號系統所有功能不受影響。

三、避免電磁干擾的措施

對重要的數字控制設備（如數字控制繼電器、傳輸設備、信號設備、計算機及交換機等），應采用電磁抗擾屏蔽柜，柜內安裝的設備可免受外界的電磁波干擾。信號系統應采取措施防止連接電纜附近的干擾磁場和電場產生的有害影響，包括連接車載天線和測速電機的電纜，以及連接其他構成整個ATC系統輔助設備的電纜。所有強弱電纜/電線應分開布置。信號系統應考慮強電對弱電的電磁干擾，制定適當的分隔距離或電磁保護措施。

接地系統應選擇避免電線/電纜受到周圍的電磁干擾而影響連接的設備。信號系統亦應同時考慮設備的安全及信號接地方法，以維護系統整體的安全和電磁兼容性。在計算機顯示器的選擇上，信號系統應考慮：

為了避免受附近電磁干擾而引起圖像變色或變形，所有設在車站、車輛段、變電所及控制中心中央控制室的顯示器應為液晶顯示屏（LCD）；其他地方的計算機顯示器，應考慮其類型，或作出相關的電磁防護措施，不能因附近電磁干擾而引起畫面變色或變形。

四、電磁兼容的測試

信號系統所有被確認需電磁測試的設備，均應由國家實驗室認可委員會認可授權、或國際認可授權的標準測試機構執行認證，證明符合有關規范及技術要求，并應獲得測試證書。

五、電磁兼容控制文件

信號系統在電磁兼容方面的工作，一般被記錄在一系列的文件中，對于電磁兼容方面的管理與監督工作往往基于這些文件展開。電磁兼容控制文件中應說明所有設備設計、采購、建造、安裝及調試的全過程，確保系統滿足所有有關電磁兼容性的要求。

電磁兼容控制文件主要包括：①電磁兼容管理工作計劃，其中包括明確的工作日期及資源安排；②電磁兼容技術規格；③電磁兼容技術規格（干擾部分）；④接地設計；⑤電纜/電線選取設計及布置守規；⑥影響電磁兼容特性的施工注意事項；⑦安裝前后電磁兼容測試范圍及工作計劃；⑧系統設備在調試過程中對遇到問題的糾正；⑨附上所有相關測試證書。

電磁兼容技術規格的抗擾部分包括：①各子系統、所有設備的電磁兼容抗擾特性；②根據各子系統在鐵路環境中面對的干擾源及其干擾機理的定量、定性分析，并界定所有受干擾源干擾的設備；③受干擾源干擾的設備應通過相關國家或國際等同的電磁兼容標準測試；④證明設備已采取有效措施，防止軌道交通已采用/將采用的無線電頻譜的干擾；⑤分析設備受相關電磁干擾后，對系統功能安全性、可靠性及可操作性的影響。

六、結束語

以上只是簡單地介紹了信號系統在電磁兼容方面應達到的有關要求，并非一成不變，不同的工程，不同的地域，會存在一定的差異，可根據自身所處的環境及系統的配置，提出適合自己需求的電磁兼容要求。