淺談地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾

席林發(fā)

摘要：地鐵是現(xiàn)代化交通工具，具有一定的社會效應(yīng)，地鐵的安全性，與我國居民的人身安全與人身財(cái)產(chǎn)存在著直接關(guān)系，而地鐵通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行，與其本身的電磁兼容性能息息相關(guān)，在地鐵運(yùn)營維護(hù)的實(shí)踐中，應(yīng)運(yùn)用正確的專業(yè)理論，并結(jié)合實(shí)際情況，有效地抑制通信系統(tǒng)的電磁干擾。

關(guān)鍵詞：地鐵；通信系統(tǒng)；電磁干擾

1電磁干擾源分類

地鐵中所有電器設(shè)備以及自然界中的雷電等都可能成為干擾源，它們以不同頻段、不同途徑對地鐵通信設(shè)備造成電磁干擾威脅。從電磁干擾信號的頻率范圍可以把干擾源分為：（1）工頻干擾源，50Hz及其諧波，包括輸配電系統(tǒng)。（2）射頻及視頻干擾源，300kHz～300MHz。波長在1m～1000m之間，包括輸電線電暈放電、電壓設(shè)備和電力牽引系統(tǒng)的火花放電以及內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、照明設(shè)備等。（3）微波干擾源，300MHz～300GHz，波長1mm～1m之間，包括無線系統(tǒng)手持臺、對講機(jī)產(chǎn)生的干擾。（4）雷電，頻譜在0Hz～1GHz之間。地鐵通信設(shè)備均具有較大的慣性時(shí)間常數(shù)，較容易受到電磁干擾，如數(shù)據(jù)通信線路、信號輸入輸出終端、計(jì)算機(jī)、PLC控制器、顯示器等。

2地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾途徑

從傳播途徑的角度出發(fā)，電磁干擾可以分為以下兩種：（1）傳導(dǎo)干擾。這種干擾方法主要指的是以導(dǎo)電介質(zhì)為基礎(chǔ)，將信號耦合在兩個(gè)電網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。電磁干擾信號在傳輸過程中，需要擁有相對完整的電路連接干擾源于敏感器，只有這樣，干擾源才能夠?qū)⒏蓴_信號傳輸?shù)矫舾衅髦校瑥亩a(chǎn)生干擾。（2）輻射干擾。輻射干擾指的是干擾源利用空間的方式，將信號耦合在兩個(gè)電網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)移。干擾源的電源電路、輸入輸出信號電路和控制電路等導(dǎo)線在一定條件下都可構(gòu)成輻射天線，當(dāng)高頻電流流經(jīng)干擾源的外殼時(shí)，外殼便成為了輻射天線，將電磁干擾向周圍輻射。比如電力機(jī)車在運(yùn)行中所產(chǎn)生輻射干擾，其產(chǎn)生的部位包括受電弓架與接觸網(wǎng)之間、車輪和軌道之間、電動機(jī)整流子和電刷之間、電磁閥、電磁接觸器、大繼電器、電抗器負(fù)載的開閉處。其中電力機(jī)車在運(yùn)行中所產(chǎn)生輻射干擾，其產(chǎn)生的部位包括受電弓架與接觸網(wǎng)之間、車輪和軌道之間兩項(xiàng)，多數(shù)是隨接點(diǎn)而移動，盡管接觸電壓的變化也會產(chǎn)生干擾電壓，但還是以火花放電為多，由火花放電過度到弧光放電，接觸網(wǎng)會成為一個(gè)輻射干擾源。無線通信系統(tǒng)中，無線設(shè)備通過空間傳播輻射能量，當(dāng)其電磁強(qiáng)度和諧波分量達(dá)到一定的范圍后，就會對某些電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，如在地鐵車控室中，當(dāng)使用無線對講機(jī)靠近工作臺時(shí)，CCTV監(jiān)視屏幕就會出現(xiàn)“雪花”干擾，這是對講機(jī)輻射的電磁波通過空間傳播到監(jiān)視器，形成輻射干擾。

3抑制地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾的措施

3.1確保地鐵車輛電子設(shè)備的電磁兼容性

為了抑制地鐵車輛受到的電磁干擾，不僅應(yīng)當(dāng)對地鐵系統(tǒng)的外部電磁干擾進(jìn)行屏蔽，還應(yīng)當(dāng)確保地鐵車輛內(nèi)部電子設(shè)備的電磁兼容性，并將電磁兼容性作為重要指標(biāo)，對地鐵車輛電子設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。地鐵車輛內(nèi)部顯示器、通信設(shè)備以及控制器等設(shè)備都會產(chǎn)生一定的電磁干擾，因此在購置此類電子設(shè)備時(shí)，必須確保電子設(shè)備符合地鐵系統(tǒng)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先選擇具備較強(qiáng)抗干擾能力的電子設(shè)備，并利用隔離、浮地技術(shù)等方式，削弱電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾。在購置地鐵車輛電子設(shè)備以及電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與生產(chǎn)廠商的聯(lián)系與溝通，深入了解電子設(shè)備具體抗干擾指標(biāo)，對其差模擬制比、耐壓能力等情況進(jìn)行了解，合理規(guī)劃電子產(chǎn)品工作的磁場強(qiáng)度環(huán)境。

3.2正確接地

根據(jù)各系統(tǒng)的不同情況分別選擇不同的接地方式，將整個(gè)系統(tǒng)的接地干擾減少到最小，同時(shí)注意接地點(diǎn)的位置和數(shù)量，以及回路干擾與接地點(diǎn)的位置。一般而言，低電平電路、弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路、混頻器等敏感信號和小信號“地”應(yīng)避免混雜于其他電路中；高電平電路、末級放大器、大功率電路等不敏感信號和大信號電路的地線系統(tǒng)必須和小信號電路的地線分開設(shè)置；電動機(jī)、繼電器、接觸器等干擾源設(shè)備地系統(tǒng)不僅要采取屏蔽隔離技術(shù)，地線還必須和電子電路分開設(shè)置；機(jī)殼、底板、機(jī)門、面板等金屬構(gòu)件地必須將機(jī)殼等接地。

3.3屏蔽

屏蔽用來防止輻射干擾，其作用是在干擾信號到達(dá)被保護(hù)電路之前將其衰減，它能有效地抑制通過空間傳播的各種電磁干擾，同時(shí)也使屏蔽網(wǎng)里面的電磁干擾輻射不出去。在地鐵系統(tǒng)中，具體屏蔽部位一般會定位在地鐵車輛的接收器裝置以及車站總控制室，在布置屏蔽系統(tǒng)時(shí)必須按照具體操作規(guī)范設(shè)置接地系統(tǒng)。通常來講，地鐵車輛對外部電磁干擾的屏蔽可以分為電場屏蔽、電磁屏蔽以及磁場屏蔽集中，其中選擇電場屏蔽時(shí)應(yīng)當(dāng)在確保高導(dǎo)電性材料良好接地的基礎(chǔ)上，合理選擇高導(dǎo)電材料的接地地點(diǎn)。地鐵系統(tǒng)內(nèi)的磁場屏蔽主要指的是對低頻磁場以及直流磁場的屏蔽，盡管磁場屏蔽的實(shí)際效果與電場屏蔽相比較弱，但卻是現(xiàn)階段我國地鐵系統(tǒng)采用較多的屏蔽方式。在設(shè)置磁場屏蔽時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇鐵磁性材料，并確保這種材料原理自身含磁性的電子元件，在對磁屏蔽體進(jìn)行開孔時(shí)尤其應(yīng)當(dāng)注意開孔方向，通過是磁通流向與開孔長邊保持平行，縮短磁路總長度。

3.4合理的布放線纜

合理、規(guī)范地選擇線纜和布線是防止電磁干擾的有效方法。在電子設(shè)備中，線間耦合是造成干擾的重要原因，按干擾頻率不同可分為高頻耦合與低頻耦合。為抑制電纜間的電磁干擾，在走線時(shí)應(yīng)盡量減小或破壞耦合量。比如線纜應(yīng)穿金屬管保護(hù)，并宜暗敷在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)；不同系統(tǒng)、不同電壓、不同電流類別的線路不應(yīng)穿于同一根管內(nèi)或線槽的同一槽孔內(nèi)；弱電線路的電纜豎井宜與強(qiáng)電線路的電纜豎井分別設(shè)置，以有效地減少強(qiáng)電對弱電系統(tǒng)的干擾。

3.5確保地鐵通信系統(tǒng)各項(xiàng)工作的合理性

如果要在地鐵通信系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下對其實(shí)施全方位的維修養(yǎng)護(hù)，此時(shí)應(yīng)先對系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確掌握，所以需要對鐵路通信系統(tǒng)各方面狀態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)研及整理。然后結(jié)合信息整理及調(diào)研結(jié)果規(guī)劃系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維系周期。通過對地鐵通信系統(tǒng)信息的掌握，了解和確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修的重點(diǎn)。

4結(jié)束語

綜上所述，在地鐵通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)期，雖然將電磁兼容作為一個(gè)重要問題予以考慮，但在運(yùn)營過程中，電磁干擾情況仍有發(fā)生。隨著地鐵線路的拓展，在控制中心以及換乘站會增加越來越多的設(shè)備，同時(shí)隨著通信設(shè)備的老化、維修等原因，設(shè)備本身的電磁泄漏和抗干擾能力也會降低，因此，積極解決地鐵通信系統(tǒng)的電磁干擾問題日顯重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]地鐵通信的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].汪鋒.信息與電腦（理論版）.2016（19）.

[2]地鐵無線通信系統(tǒng)電磁干擾分析及解決方案研究[D].陳杰.蘇州大學(xué)2014.

[3]甚高頻通信系統(tǒng)電磁干擾問題淺析[J].虞正陽.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2011（30）.

[4]淺談地鐵通信系統(tǒng)的施工難點(diǎn)[J].賀敏.科技風(fēng).2016（02）.

（作者單位：成都地鐵運(yùn)營有限公司）