地鐵車輛牽引系統電磁兼容措施概述

于愛國

中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東青島 266000

1 概述

本文件策略與技術上說明牽引系統供貨商運輸如何確保其運用于鐵路行業電氣產品的電磁兼容性（EMC）。此EMC計劃專用于新地鐵車輛的牽引和控制系統。

本文件的目的是展示如何在以下四個方面實現電氣兼容，滿足業主要求。

列車內部所有設備或系統的電氣產品系統兼容性

電氣產品系統與軌旁設施（信號與控制設備）的兼容性

電氣產品系統與軌道附近環境的兼容性

牽引系統供貨商設備與旅客，列車工作人員及他們攜帶物品的電氣系統兼容性，例如心臟起搏器和其它的醫療設備。

1.1 范圍

本文內容僅適用于牽引系統供貨商的設備，包括：

網壓系統

機械驅動系統

電氣驅動系統

輔助電源變流器，包括充電機（不包括蓄電池）

1.2 定義與縮寫

EMC 電磁兼容性EMI 電磁干擾

2 兼容性驗證步驟

為驗證牽引系統與其電氣環境之間的兼容性以便達到產品的電磁兼容性要求，每一個涉及兼容性的因素需按下面的步驟識別、確認。

根據歐州標準或牽引系統供貨商指導說明來對客戶提出的需求進行驗證。

牽引系統的設計和整合滿足已確定的技術規格要求，且根據早前成功產品的經驗來進行設計。

在測試區對各子部件進行EMC要求的最終確認。

輻射與傳導輻射的初步測量在牽引系統供貨商的牽引系統測試臺上進行。

客戶在該項目的軌道上或類似軌道上，通過一輛測試列車進行通過測量傳導輻射來驗證軌道設施，軌道電路的兼容性。

3 兼容性方面說明

本節對兼容性的各方面給予了詳細說明，以及如何處理這些影響因素以滿足產品最終的EMC要求。

3.傳導與輻射的高頻發射

隨車的設備中主要的高頻干擾發射源是牽引、輔助變流器以及與之相關聯的電纜。但是列車上的電腦時鐘，開關電源等其它的設備也是不可忽視的高頻干擾發射源；同時列車內各種設備、電纜的布局，走線也是影響輻射干擾發射非常重要的因素。因此中車四方股份公司（負責整車布局設計）將與牽引系統設備供應商共同管理產品的兼容性設計，特別是輻射干擾發射的控制。將不會對從這些干擾發射源或從整車發出的高頻干擾作任何的計算，因為此類計算存在太大的不確定性，取而代之的是設計將根據最好的工程實踐進行；根據被確認的方法來測量列車的高頻發射[1]。

3.2 設計思想

EMC方案將基于許多類似項目的經驗設計。指導文件GRP-20-20-15-007653以及其它的指導文件提供了如何達到最好的EMI控制的設計規則。

3.3 輻射發射

產品或系統級的初期象征性試驗在系統測試室完成，最后的驗證試驗將在一完整列車上進行。中車四方股份公司負責執行車輛級試驗。

3.4 設計思想

當了解詳細的EMI要求時，將采取措施避免安全臨界頻率。比如，臨界頻率處選擇開關頻率避免諧波電流。如果證實了EMI要求和上面列出的級別相沖突，那么需要增加軟硬件，比如增加線路電抗器或者線路干擾電流監控裝置。增加的軟硬件費用不包含在供貨范圍中。

4 EMC 控制的設計規則

以下部分通過不同的設計指導匯總了最重要的EMC設計規則。

4.1 器件布置概念

敏感電子設備應該盡可能遠離高能電路，一般放置在獨立的金屬箱內。變流器控制板實際座落在IGBT橋旁，安裝在變流箱內，必須徹底地連同高功率電路一起測試，以確保其正確功能。高壓電纜，輔助電源電纜和控制電纜不應在一起布線，但應盡可能遠離，最好由金屬墻隔離[2]。

4.2 接地

除非特別指明，所有非功能性的電氣傳導部件應該連接到車架進行接地。所有金屬設備箱須以最短導線連接到車架接地，此連接方式可以保證全使用壽命的的優良電氣連接。

設備內的控制地，包括其外部設備應該通過同一點連接到車底接地。不同箱體內的控制接地點應該彼此隔離。箱體和外設間的信號交換應該被隔離，比如：光耦合器，變壓器，繼電器或差分放大器。電機軸承座須通過連接于車體的轉向架直接接地[3]。

4.3 其它措施

箱體間的控制電纜盡可能進行屏蔽并絞合布置，制動斬波電纜長度如果＜1m的話可以采用非屏蔽電纜。DC+和DC-的電纜必須謹慎布置并且盡可能的接近。

5 結語

各系統保證所提供產品滿足相關的標準要求，所提供設備將發出極低微的電噪聲，不會影響其它供應商所提供設備的正常運行，所提供的其它供應商設備也需達到最新的有關抗干擾標準。同樣保證所提供的設備可以承受其他供應商所提供產品的電噪聲，使其它供應商設備同樣滿足相關適用輻射標準。