軌道交通列車電磁兼容性測試探討

鮑魯杰

中車大連電力牽引研發中心有限公司 遼寧 大連 116041

軌道交通系統包括牽引供電系統、信號與機車設備，牽引供電系統包含電力配電，牽引系統包含電壓轉換，信號系統分為控制與信號傳輸。供電系統位于列車外部，負責實時提供列車運行電力，牽引系統為列車前行提供驅動力，接收控制中心速度控制指令；信號系統掌握列車運行指令，包括機車控制信號向其他部分下達信息傳送。導電殼體包含高壓大電流傳輸模塊，交直流轉化模塊及連接于供電系統的用電設備，分布于列車各節車廂，復雜的系統各部分存在復雜電場，電磁兼容是用電設備實現各自功能相互干擾，要求設備干燥產生信號滿足限度，設備對一定幅度的干擾信號表現良好的抗干擾能力。目前已有標準測試方法未考慮軌道交通設備工作環境中電磁場特殊性，僅依據通用類基礎標準定義軌道交通設備測試方法，未覆蓋干擾信號實際列車中的耦合特征。本文探討列車設計中應考慮的EMC問題。

1 軌道交通列車兼容性要求

EMC問題包括干擾源、耦合路徑與敏感源的要素，軌道交通列車在EMC問題中是干擾源，與列車兼容的系統包括手提無線電系統，列車自帶通信設備，列車無線電系統，軌道附近通信系統，公共廣播業務，個人通信網絡系統，公共移動無線電話系統，直線電話及隧道電話，助聽器及起搏器，線路信號機自動列車控制系統。軌道交通列車主要電磁兼容性標準包括EN50121-3-1,BS EN 61000-6-4，EN 50121-3-2。

根據國際電工委員會制定系列軌道交通設備電磁兼容符合性測試標準，將系列標準寫入最新電磁兼容指令2014/30EU協調標準清單中，我國對應標準號與IEC 62236-XX系列標準對應[1]。機車及地面裝置設備測試無法在實驗室完成，項目可在設備所在地現場測試。按照EN 50121-3-2規定，設備應采用AB標準測試設備抗干擾性。標準A要求測試期間設備應如期待持續運行，不允許性能降低，低于制造商規定性能水準；標準B要求測試中運行出現性能降低情況，設備應能如期運行。

2 軌道交通電磁兼容性實驗

根據運營商對EMC要求，從干擾角度建議軌道交通列車進行6組實驗驗證車輛電磁兼容性能。抗干擾實驗包括輻射敏感度驗證，脈沖抗干擾實驗。干擾實驗包括傳導，低頻磁場干擾實驗。目前可查詢與軌道交通電路兼容性實驗方法可參照考歐洲標準DDCLC/TS50238-2:2010。

測試線路供電由牽引變電站單邊供電，測試配置包括電流傳感器，測試應包括正常運營可能遇到的工況組合。靜態測試為設備工作傳導電流，動態測試包括列車加速到最高設計速度，組合工況有50%牽引制動，雙車動態測試可使用單車實驗，可考慮減少降級組合。輻射干擾實驗測試車輛對外界的干擾，標準主要基于1《機車車輛整車》，測試配置對天線放置位置標準給出明確要求，電場測試采用對數天線。根據標準要求處置環境干擾過高頻率，動態測試根據EN50121-3-1規定低速運行通過測試點。

低頻磁場干擾實驗測試直流磁場是否對乘客產生影響，磁場強度限制標準可參考德國標準EDINVDE0848-3-1[2]。測試在車輛最高負載下進行，直流測試對三方向讀數進行方根處理。車輛低頻磁場測試在車內3個高度進行，ESD測試用于檢測車載電子電氣設備，測試方法遵循IEC61000-4-2。測試氣候條件要求相對濕度為30%-60%，大氣壓力為86-106kpa.測試裝置標準對發生器放電特性進行規定。進行接觸放電測試，根據EN50121-3-2，采用接觸放電±6kv,空氣放電±8kv。

EFT實驗目的是驗證電器設備對切換瞬態瞬變騷擾抗干擾能力，限制值參考EN50121-3-2相關要求。測試配置建議參考IEC61000-4-4規定。對車載電子設備EFT測試可單步建在實驗室完成實驗，測試配置EFT發生器，規定發生器脈沖特性。整車實驗在靜止列車進行，對不同端口采用不同測試方法，通訊信號端口±2kv,電源端口±2kv。輻射敏感度測試為防止車載電子設備被無線通信設備干擾抗干擾測試。頻率范圍為80-1000MHz，測試范圍為2100-2500MHz，等級為5V/m。測試整車輻射敏感度受到多種限制，采用IEC61800-3規定測試方法測試。

3 結束語

隨著城規交通事業的發展，EMC問題日益受到廣泛關注。本文介紹軌道交通列車EMC基本要求，常見測試方法。隨著社會的發展，軌道交通列車面對復雜的電磁環境，加大對EMC問題的關注才能確保系統安全性。高速行駛的交通工具任何控制信號錯誤會造成嚴重的后果，列車內用電設備由于通信頻率提高，機車環境中電磁場環境更加復雜，對電磁兼容性評估提出更高的要求。發射抗干擾尚無明確測試方法驗證對機車的影響，未來對列車運行高幅度瞬態信號特征研究非常必要。