中低速磁浮系統電磁環境分析

摘" 要：隨著我國中低速磁浮系統的線路逐漸增多，其對電磁環境的影響也備受大眾關注。該文系統地通過對中低速磁浮系統的電磁環境實測，系統分析中低速磁浮列車內、外電磁環境的時域、頻域特性，牽引變電所的電磁環境特性，并將實測數據與相關國內外電磁環境標準對比，在中低速磁浮車內、站臺、區間和變電所等處，各電磁環境參量（包括直流磁場、低頻磁場、無線電干擾場強）均符合相關標準限值要求。中低速磁浮系統的電磁環境較好，對其內部及周圍的設備和人員產生電磁影響概率較低，是一種值得大力推廣的綠色城市軌道交通運輸方式。

關鍵詞：中低速磁浮；電磁環境；低頻磁場；直流磁場；無線電干擾

中圖分類號：U266.4" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0098-04

Abstract： With the increase of the lines of medium- and low-speed maglev system in China， its impact on the electromagnetic environment has also attracted public attention. In this paper， through the measurement of the electromagnetic environment of the medium- and low-speed maglev system， the time domain and frequency domain characteristics of the internal and external electromagnetic environment of the medium- and low-speed maglev train and the electromagnetic environment characteristics of the traction substation are analyzed systematically. The measured data are compared with the relevant domestic and foreign electromagnetic environment standards， in the medium- and low-speed maglev vehicle， platform， interval and substation. The electromagnetic environment parameters （including DC magnetic field， low frequency magnetic field， radio interference field strength） are in line with the relevant standard limits. The medium- and low-speed maglev system has a good electromagnetic environment and has a low probability of electromagnetic influence on its internal and surrounding equipment and personnel， so it is a green urban rail transit mode worth popularizing.

Keywords： medium- and low-speed maglev; electromagnetic environment; low frequency magnetic field; DC magnetic field; radio interference

近年來，中低速磁浮由于具有能耗小、噪聲低、轉彎半徑小、線路適應性強、建設和維護成本低及舒適度高等優勢，已在我國多個城市開工建設或處于規劃設計中，有些城市已投入運營。本文對我國長沙中低速磁浮交通開通前后的電磁發射進行了測試和分析，獲得了其電磁發射在時域、頻域和空間實測數據，得出了中低速磁浮交通系統各電磁參量在頻域、時域和空間等方面的結論。該成果對于中低速磁浮交通系統電磁環境管理、標準制定和電磁干擾防護設計均具有重要意義。

1" 電磁騷擾發射源分析

長沙中低速磁浮技術采用磁浮技術，是一種常導下的吸引式磁浮系統，是利用車載的、置于導軌下方的懸浮電磁鐵通電勵磁而產生磁場，磁鐵與軌道上的鐵磁構件相互吸引，將列車向上吸起懸浮于軌道上。磁浮系統由懸浮系統、推進系統和導向系統構成，基本結構如圖1所示。

中低速磁浮交通系統電磁發射源分移動發射源和固定發射源2大類。移動發射源一方面是中低速磁浮列車運行時集電靴與受流軌滑動接觸時碰到接觸軌上的硬點（不平順點）產生的瞬間離線而引起的寬帶脈沖型電磁輻射。另一方面是車載設備產生的直流和低頻電磁發射，如懸浮控制器、牽引逆變器、空調通風系統等。固定污染源主要是牽引變電所產生的低頻電磁場和整流、逆變等輸配電設備產生的高次諧波。

2" 實測數據分析

根據長沙磁浮現場測試結果，對磁浮電磁環境影響的各個參數進行分析。

2.1" 直流磁場

如圖2所示，車內直流磁場實測值最大，車內直流磁場相對站臺和區間實測值較大，探頭距車廂底板高度0.3、0.9和1.5 m時的最大值分別為540、470和310 ？滋T。符合ICNIRP對直流磁場的要求，對于心臟起搏器等植入設備的直流磁場限值（1 mT）的要求的余量較小。

站臺直流磁場距列車越遠越小，探頭高度越低越大，如圖3—圖5所示。列車進站時距站臺1 m，高度0.3、0.9和1.5 m時的最大值分別為120.9、74.1和59.3 ？滋T。無車背景距站臺1 m，高度0.3、0.9和1.5 m時的最大值分別為84.6、62.5和52.7 ？滋T。符合ICNIRP對直流磁場的要求。距站臺3 m及距站臺5 m各高度，直流磁場已低至地磁水平。

區間測點直流磁場橫向衰減很快，擬合曲線符合3次多項式，如圖6所示。距列車5 m最大值為60 ？滋T，距列車15 m接近并逐漸低于地磁場。

2.2" 低頻磁場

車內低頻磁場，距車廂底板越低測得值越大。如圖7所示，測得值隨著列車運行工況不同有很大的變化，加速時較大，惰行較小。距車廂底板0.3 m，各測點中懸浮控制器上方測得值較大，最大為7.1 ？滋T。距車廂底板0.9 m和1.5 m，各測點中電器柜和司機室底板上方測得值較大，最大值分別為5.8 ？滋T和4.6 ？滋T。

站臺低頻磁場，距站臺地面越近磁場值越大。幅值隨著距列車距離增加迅速下降，3 m值約是1 m值的1/5～1/6，再遠下降逐漸緩慢，如圖8所示。站臺上距列車1 m，高度0.3、0.9和1.5 m最大值分別為14、10和6 ？滋T，均符合GB 8702—2014《電磁環境控制限值》中限值要求。

區間測點，距線路5、10、15 m距離，實測低頻磁感應強度最大分別為1.091、0.285、0.08 ？滋T，15 m以外已低至環境背景值，均符合GB 8702—2014中限值要求。根據圖6中數據，距線路5 m距離，實測磁感應強度最大1.091 ？滋T；距線路10 m距離，最大0.285 ？滋T；距線路15 m最大0.08 ？滋T，已低至環境背景值。根據實測數據還可在雙對數坐標中繪出散點圖。由圖9可知，在雙對數坐標中磁感應強度與距離呈線性相關，距離增大一倍，磁感應強度降低約4倍。

2.3" 無線電干擾

磁浮系統產生的無線電干擾主要是由懸浮電機、牽引電機的諧波產生和集電靴與受流軌滑動間接觸不良放電產生，其頻率集中在較低頻段。磁浮車內各頻段均有頻譜連續的無線電干擾分量，低頻干擾能量較大。列車通過站臺時，無線電干擾分量明顯增多，幅度迅速增大，低頻段尤為顯著。站臺上距列車5 m由低到高各頻段倍頻程下降分別為9、7、5 dB，頻段越高，干擾場強值隨頻率增高下降越慢。實測結果如圖10所示。

站臺上無線電干擾，低頻段干擾顯著，如圖11所示。以軌道交通無線電干擾的代表性頻點為例，在站臺距列車5 m實測值分別為1 MHz 70 db？滋V/m，150 MHz 50 db？滋V/m，符合GB/T 24338.2—2018《軌道交通 電磁兼容 第2部分：整個軌道系統對外界的發射》中限值要求。

區間無線電干擾，區間距線路外軌中心線10 m各頻點干擾場強隨橫向距離增加而下降，即干擾場強隨頻率增高而下降。由低到高各頻段倍頻程下降分別為9、7、5 dB，頻段越高，干擾場強值隨頻率增高下降越慢。區間距線路外軌中心線10 m典型頻點實測值分別為1 MHz 82 dB？滋V/m與150 MHz 44 dB？滋V/m，符合GB/T 24338.2—2018中限值要求。

變電所無線電干擾，變電所產生的無線電干擾場強準峰值檢波實測值在47.5～55 dB？滋V/m之間變化。

3" 結論

通過對長沙磁浮系統電磁環境的實測分析可知，在低速磁浮車內、站臺、區間和變電所等處，各電磁環境參量（包括直流磁場、低頻磁場、無線電干擾場強）均符合相關標準限值要求，僅有車內直流磁場的強度較為接近標準限值，裕量較小，其他多數參量實測結果與限值相比有較大的裕量。綜合各方面的特點，磁浮系統的電磁環境較好，對其內部及周圍的設備和人員產生電磁影響概率較低，是一種值得大力推廣的綠色城市軌道交通運輸方式。

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