關于鐵路信號系統電磁兼容需求的探討

張甲強

摘 要：隨著現代化的發展，交通運輸行業也是如火如荼，隨之而來的就是鐵路信號系統穩定性就變得至關重要。鐵路信號系統長期處于電磁的工作環境中，沒有合格的電磁兼容性系統就無法正常穩定的工作，設計鐵路信號系統時，做好系統電磁兼容的需求工作就顯得尤為關鍵。本文旨在分析電磁兼容（EMC）基本概念、產生EMC問題的常見原因及其改善措施，希望對鐵路信號系統設計的EMC問題有所幫助。

關鍵詞：鐵路信號系統；電磁兼容；需求

鐵路信號系統的穩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中最為關鍵的性能，鐵路信號系統時刻工作于電磁環境中，所以系統設計過程中需要考慮電磁兼容是否滿足國際標準，良好的電磁兼容性系統確保系統不受外界電磁干擾，子系統之間不會互相產生干擾，所以系統中的設備能確保在正常的電磁環境下穩定、安全及有效地運行。研究系統是否需要標準的電磁兼容性就有很重要的意義。

一、鐵路信號系統電磁兼容產生的原因

電磁兼容主要表現在常用儀器設備及工作系統長期處于電磁的運行環境下，完全不影響其正常運行或者自身運行過程中不會產生電磁騷擾的性能。因此電磁兼容的產生必須同時具備特定的干擾源、完整的耦合通道及系統中的敏感設備，所以根據這個必要條件分析電磁兼容產生的原因主要有以下幾點：

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境下影響鐵路信號系統正常運行。電磁干擾源通常又可以分成自然干擾源及人為干擾源，前者為信號系統處于的自然環境下產生的干擾，主要包含了環境中的噪聲干擾及雷電干擾，自然干擾源時無法避免；后者為人們制造的機電設備向外輻射電磁能量，部分人為干擾源能驗證系統的電磁兼容性。

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的方式可以劃為輻射、傳導及感應。耦合通道存在于電磁干擾源及敏感設備之間，在電磁干擾產生之后，需要借助耦合通道進行傳輸，分為輻射和傳導。通常干擾源與敏感設備之間的連接線為傳導耦合，如計算機控制系統與拖動鐵路運轉的電機設備。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敏感設備

敏感設備為鐵路信號系統中含有的所有設備受到電磁干擾源時，產生電磁危害從而影響設備正常運行。鐵路信號系統中列車調度系統不僅可以作為干擾源，系統本身容易受到自然干擾源的影響。敏感設備長期處于電磁干擾的工作環境下，電源線與零線形成的閉合回路出現的雜訊稱為差模雜訊，電源線與地線形成的閉合回路出現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主要為電磁干擾，電磁干擾（EMI）的產生根據信號的不同又劃為共模干擾與差模干擾。兩者產生的原理、傳播的途徑、頻率特性和對策方法都不一樣。針對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，采取的措施有所不同。

系統中的敏感設備可以采取屏蔽的措施，將敏感設備（如信號系統中的計算機、信號傳輸設備及數據交換機等）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。接地系統對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路面積過大造成不必要的共模干擾，模擬地與信號地需要隔開放置，同時接地系統還要考慮設備的安全性問題，所以接地系統需要同時兼備電磁兼容性及運行的安全性。信號系統中電纜線的放置需要考慮電流的大小，強電與弱電也應該隔開，避免兩者產生差模干擾。信號系統顯示模塊（計算機顯示器）的處理，可以在該模塊添加濾波器，能夠濾掉不必要的信號干擾，尤其是關鍵位置的顯示器選取抗電磁干擾能力強的LCD顯示屏。

三、電磁兼容測試及控制文件

3.1電磁兼容的測試

不同國家對于信號系統進行電磁兼容的實驗測試所有不同，因此測試機構應該注意的具體測試事項需要參考本國測試標準文件，測試條件達到了國家實驗室規定的標準或者得到了國際認證，就可以給該測試機構下達執行認證證書，通過該機構測試就表明鐵路信號系統電磁兼容達到標準。

3.2電磁兼容的控制文件

電磁兼容通過測試后都會有相應的測試記錄，所以電磁兼容控制文件應該包含了實驗測試記錄、電磁兼容具體事項、電磁兼容設備管理等。控制文件中還專門指出了系統設計中需要達到的標準，鐵路信號系統中的設備生產、安裝及其應用測試過程中應該滿足的要求，設計的系統才能符合電磁兼容的國際標準。控制文件主要分為工作計劃、技術規格和設計參數要求，工作計劃文件中指出了具體的工作安排和管理計劃；技術規格文件包含了干擾部分及敏感設備的技術參數，還有對干擾源進行定性、定量判別，明確指出干擾源的判定條件；設計參數要求有系統設計過程中需要注意的地方，接地設計及電線需要進行隔離，地線及其電纜線的放置要求和準則等。

四、結語

本文依次闡述了鐵路信號系統電磁兼容產生的原因，針對電磁兼容必備條件提出相應的避免措施，在探討了電磁兼容所涉及到的實驗測試及其控制文件。為鐵路信號系統電磁兼容需求提供了一定的依據，由于環境的不同、工程的不同，對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。

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