計算機聯鎖浪涌防護技術研究

阮倩茹

（中鐵十九局集團電務工程有限公司，北京 100076）

0 引言

隨著鐵路通信信號設備不斷自動化與電子化，設備的電磁兼容問題在軌道交通中占據著越來越重要的地位。軌道交通的首要目標是安全，如何使通信信號設備在不受其他電磁信號干擾又不影響其他電子設備工作的條件下安全行車，成為軌道交通領域重點研究的課題。浪涌能量大、破壞力強，造成的后果嚴重，成為電磁兼容防護的重中之重。本文以計算機聯鎖為例，說明各個對外端口的防護措施。

圖1 計算機聯鎖系統對外接口

1 標準更替

目前地面鐵路信號設備浪涌抗擾度的實驗驗證要求包含在《GB/T 24338.5—2018 軌道交通 電磁兼容 第4 部分：信號和通信設備的發射與抗擾度》，基礎標準為《GB/T 17626.5—2019 電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗》。

相比GB/T 24338.5—2009，GB/T 24338.5—2018 在浪涌抗擾度測試中明確要求所有低于給定嚴酷等級的試驗等級均要進行測試，即原本只需測試±2 kV 的端口，現在需要分別進行±500 V、±1 kV、±2 kV 的測試。相比GB/T 17626.5—2008，GB/T 17626.5—2019，這些測試的主要改動體現在對屏蔽線的測試上。對于一端接地的屏蔽線，研究發現此時屏蔽對磁場感應的浪涌不能提供任何防護，因此對此類屏蔽線，視為非屏蔽線進行測試。

2 聯鎖接口介紹

計算機聯鎖系統是以計算機作為主要技術手段實現車站聯鎖的信號系統。聯鎖設備對車站值班員（調度員）的操作命令及現場設備狀態表示的信息進行邏輯運算，從而實現對信號機、道岔及進路等進行集中控制。完成進路建立、鎖閉、解鎖、道岔控制、信號機控制等聯鎖的基本功能，以保證行車安全，提高運輸效率。計算機聯鎖系統對外接口如圖1 所示。

2.1 電源端口

（1）第一路AC 220 V 供電端口。

（2）第二路AC 220 V 供電端口。

作為安全設備，聯鎖核心設備會通過兩路電源冗余供電，但其外圍設備，如維護機及其顯示器、音箱、風扇、打印機等會有兩路電源分別獨立供電。因此兩路電源負載不等，需要分別進行測試。

2.2 I/O 端口

（1）安全數據網以太網通信端口，屏蔽電纜，雙端接地。

（2）CTC 串口通信端口，屏蔽電纜，雙端接地。

（3）視頻通信端口，屏蔽電纜，雙端接地（部分型號使用光纖連KVM 機，無此端口）。

（4）鼠標通信端口，屏蔽電纜，雙端接地（部分型號使用光纖連KVM 機，無此端口）。

（5）顯示器電源端口，屏蔽電纜，雙端接地（部分型號顯示器電源不從聯鎖機柜內引，無此端口）。

（6）繼電器驅動電纜端口，屏蔽電纜，機柜側單端接地。

（7）繼電器采集電源電纜端口，屏蔽電纜，機柜側單端接地。

（8）繼電器采集電纜端口，屏蔽電纜，機柜側單端接地。

3 各端口防護措施

（1）對于電源端口，浪涌干擾會沿著電源電纜直接進入設備內部，因此在電源模塊、電源濾波器之前就需要加裝防雷組件（如壓敏電阻、TVS 管），跨接在電源的火線、零線、地線兩兩之間。防雷組件的啟動電壓不低于正常電壓的140%，不高于500 V。

（2）對于單芯線的屏蔽層單端接地的I/O 電纜端口，如繼電器采集電源電纜端口，浪涌干擾會沿著I/O 電纜直接進入設備內部。因此在I/O 電纜進入設備之后就需要加裝防雷組件，跨接在線地之間，防雷組件啟動電壓的選擇原則是低于500 V，且不會因設備正常工作時線地間的電壓變化、波動、偏移，導致誤啟動。

（3）對于多芯線的屏蔽層單端接地的多芯線I/O 電纜端口，如繼電器采集電纜端口。除了線地間的防雷組件，芯線之間也需要安裝防雷組件。這根電纜中有數十根芯線，逐一兩兩安裝防雷組件，這種方法效率較低。故采用另一種方法，在設備內部PCB板上設計時，將芯線互相隔離。

（4）對于屏蔽層雙端接地的I/O 電纜端口，如以太網通信端口、串口通信端口等。浪涌干擾只會在屏蔽層表面流過，一般不需要額外防護組件。需要關注的是電纜屏蔽層在計算機聯鎖系統端和輔助設備端的接地情況。在可能情況下，將屏蔽層直接引地線接到接地端子上，這樣干擾不經過機籠外殼，可以有效防止對經過區域相關設備功能的影響。

4 結束語

計算機聯鎖系統作為鐵路信號設備中重要的安全核心之一，相關電磁兼容標準對其提出了最高要求。對于計算機聯鎖系統具備的各類有代表性的電源電纜端口和I/O 電纜端口及各種現場配置，通過屏蔽保護、接地分流、電路隔離、跨接防雷部件等各種防護設計，保障設備在各類浪涌干擾下仍能夠安全、正常、持續地工作，進而保證整個軌道交通系統安全有效運行。