軌道交通通信系統電磁干擾與處理技術研究

王 琳

（中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130000）

0 引 言

隨著城市軌道交通不斷發展，交通通信系統運行中的通信質量受到了更多關注。因此，有必要整合資源內容，搭建完整的軌道交通通信管理體系，構建完整的控制模式，從而確保抗干擾水平最優化。

1 軌道交通通信系統電磁干擾產生的原因

1.1 復雜干擾源

在軌道交通運行過程中，受所處環境因素的影響，產生干擾的因素較為復雜[1]。典型的電磁干擾源如表1 所示。

表1 典型電磁干擾源

1.2 不間斷電源設置不當

對于城市軌道交通通信系統電源而言，不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）設置不到位會產生較為嚴重的干擾問題。一方面，在整個系統運行環節中，當調制無隔離變壓器和逆變電源等設備時會出現一系列電磁干擾現象；另一方面，如果架空線路或者UPS 外接電源的空間電纜出現異常，也會形成電磁干擾[2]。此外，高頻電源開關電流轉換過程中會產生不同程度的諧波干擾，導致開關器件因為開關動作形成過高的電流變化率而形成電磁干擾。

2 軌道交通通信系統電磁干擾處理技術方案

為全面提高軌道交通通信系統運行質量，需要結合實際情況選取適配的控制方案，確保電磁干擾處理工作順利落實，更好地維護整體管理效果，促進軌道交通通信系統的可持續發展[3]。

2.1 安裝濾波器

要解決電磁干擾問題，需要先分析耦合路徑，并安裝電磁干擾（ElectroMagnetic Interference，EMI）濾波器，有效將電磁干擾衰減到允許范圍，維護通信系統信息交互管理的規范性。電磁干擾濾波器基本電路結構，如圖1 所示。濾波過程本身能抑制干擾，一般是在電源輸入端設置濾波器，避免電網噪聲影響電源結構，從而抑制開關電源產生的電網反饋干擾。

圖1 電磁干擾濾波器基本電路結構

2.2 合理選配UPS

基于城市軌道交通通信系統電源管理要求，為更好地減少電源干擾問題，需要結合實際情況選取適配的UPS，從而更好地維護整體運行管理的規范性，維持信息交互傳輸水平[4]。在選型過程中，一方面需要計算總負載量、UPS 容量以及電池容量，匯總相關數據，綜合評估選型標準，確保后續工作圍繞基礎設計要求逐步展開。另一方面，需要綜合考量UPS的安裝方式，選取更加適配的處理機制，保證應用控制工作符合規范性。文章從塔式UPS 和機架式UPS中選取2 種產品，參數如表2 所示。

表2 2 種產品的參數

由表2 可知，塔式UPS 在相同帶載量狀態下備用時間更長，配合相應的電源保護處理模式，能夠更好地滿足通信控制要求[5]。

2.3 抑制開關電源干擾

為更好地減少電磁干擾產生的不良影響，要建立較為完整的控制方式，確保能夠并行處理干擾源、傳播路徑、受干擾設備等方面的問題，從而優化通信系統的信息傳輸質量，維持軌道交通綜合效益。

第一，結合屏蔽抑制輻射噪聲干擾源的處理機制，有效限制變壓器內部輻射的磁場泄漏。構建完整的控制模式，整合資源體系，以便維持整體應用控制管理效果，并且有效避免外部輻射對內部結構運行產生干擾。借助閉合磁環，按照屏蔽磁場的處理機制建立磁屏蔽模式，可以更好地維護應用控制效果。屏蔽的導線能夠作為開關電源的電源線和連接線，減少外部干擾耦合對內部電路產生的制約作用。此外，需要對開關電源的外殼和接縫位置采取屏蔽措施，打造更加合理且穩定的屏蔽控制模式，提高應用管理的科學性。

第二，需要結合城市軌道交通通信系統的運行標準，構建完整的接地傳導通路，并且保證電源可以借助連接大地的方式減少電源干擾現象。為減少接地阻抗問題，要采取多點接地或者平面接地的方式，設置相應的就近接地處理控制模式，有效實現接地回路壓降控制目標。采取旁路電容處理方式降低返回電流的幅值，維持系統綜合管控工作的基本水平[6]。

第三，優化電源干擾抑制器設計水平。對于微機保護和綜合自動化裝置而言，需要打造更加完整的保護機制，提高保護控制的基本水平，維護實際應用效果。雷電浪涌頻譜研究數據顯示，多數浪涌呈現低頻特征，主要的能量匯聚在頻率較低的頻段范圍內，但是也會出現瞬態高頻的問題。多數浪涌抑制器只能對浪涌采取簡單的抑制處理，無法有效應對高頻含量。借助電磁干擾濾波器能更好地抑制電子設備電源線出現的干擾問題，符合應用要求。因此，需要融合電磁干擾濾波器和浪涌抑制器，組成復合型濾波處理抑制設備[7]。復合型濾波處理抑制設備的設計原理，如圖2 所示。

圖2 復合型濾波處理抑制設備的設計原理

2.4 改善設備電磁兼容性

為有效減少外部電磁干擾問題對系統運行效果產生的影響，需要保證軌道交通車輛內部電子設備電磁的兼容性水平，并依據電磁兼容性指標優先選擇適配設備和應用環境。城市軌道交通系統會設置大量的內部顯示器，而乘客的手機端、車組人員交流的通信設備以及控制器等都會對通信系統產生不同程度的電磁干擾。因此，需要全面建立有效的控制模式，確保電磁兼容處理環節的合理性。優先選擇抗干擾能力較強的設備，結合隔離技術和浮地技術等，有效降低電子設備電磁干擾造成的影響[8]。

2.5 改良接地系統

接地系統設計環節中，理想的節點系統以系統電路零電位作為參考點，依據電流狀態完成控制處理，有效避免電壓降低，維持零電位和零阻抗的實體應用狀態。但是，實際應用環境中存在大量干擾因素，需要合理規劃接地系統接地點數量及其位置，打造規范且可控的回路干擾控制模式[9]。同時，要以電磁兼容性和接地系統設計的合理性為核心，保證地鐵運營設計接地系統處理效果完整合理，并隔離安全地線、信號地線和電源，科學設置電源位置，配合單點連接模式，提高整體應用管理的科學性。

此外，設置對應的防雷裝置，要抑制雷擊干擾等，避免線路出現瞬態過電流現象和過電壓現象，優化整體結構屏蔽控制效果，改善階段性防控處理效果，保障通信系統的運行質量。

3 地鐵通信系統預防性維護養護建議

為解決地鐵通信系統的干擾問題，不僅需要從源頭減少干擾，落實相應的技術方案，還需要積極踐行規范的預防性防護工作，有效構建更加安全穩定的運行環境，從而保障地鐵通信系統的正常運行。

3.1 強化員工對維修方案的認知水平

積極提高員工對預防性養護工作的重視程度，認可維修設計內容，依據維修標準逐步落實具體工作，從而保證維修控制環節的合理性，提高整體作業的精準性和規范性。要定期開展培訓和交流活動，引導員工了解地鐵通信系統抗干擾預防性養護工作的重點，結合實際規范開展具體活動。只有形成預防性養護維修管理的意識，才能更好地開展相關作業[10]。

3.2 制定規范化養護機制

要落實崗位責任機制，保證相關工作人員能夠依據預防性養護維修工作周期要求落實具體工作。只有將相關責任內容落實到個人，才能更好地激發工作人員的潛能，提高作業水準，并嚴格遵循抗干擾設計要求開展具體工作。

4 結 論

結合城市軌道交通通信系統的應用要求，全面分析造成軌道交通通信系統出現電磁干擾的因素，構建更加完整的控制模式，合理抑制電磁干擾。為保證電源系統運行質量，優先選擇UPS 設備，秉持全過程管理和預防性維護原則，全面落實抗干擾控制方案，為電源電磁干擾統籌管理提供保障，促進城市軌道交通可持續健康發展。