淺析鐵路信號系統(tǒng)電磁兼容性措施

劉潤忠

引言：在城市軌道交通系統(tǒng)中，信號系統(tǒng)處于一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境中，要想保證信號系統(tǒng)能正常安全地工作，需要在電磁兼容方面做充分考慮，并采取必要的措施。從電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、電磁干擾源、避免電磁干擾有效措施、設(shè)備電磁兼容測試及電磁兼容控制文件5個(gè)方面，介紹了城市軌道交通信號系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的有關(guān)要求，為同類設(shè)計(jì)提供有益的參考。

鐵路信號系統(tǒng)常處于一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境中，要保證其正常安全工作，往往需要信號系統(tǒng)承包商在電磁兼容方面做充分考慮，并采取必要措施，以提高信號系統(tǒng)的電磁兼容性能。

電磁兼容（EMC）是指設(shè)備所產(chǎn)生的電磁能量既不對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾，也不受其他設(shè)備的電磁能量干擾的能力。信號系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具備屏蔽、濾波的能力，以抑制自我產(chǎn)生的電磁干擾；電磁輻射應(yīng)不超過可以接受的向外輻射電平。任何子系統(tǒng)的運(yùn)行都不應(yīng)受其他子系統(tǒng)所產(chǎn)生電磁輻射等，如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知的城市電磁環(huán)境、軌道交通環(huán)境等。信號系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能在城市軌道交通系統(tǒng)的電磁環(huán)境中安全、穩(wěn)定、可靠地工作。

一、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

信號系統(tǒng)設(shè)備的電磁抗干擾度應(yīng)滿足GB/T17626-1998、TB/T3073-2003的要求。信號設(shè)備的電磁發(fā)射指標(biāo)應(yīng)滿足IEC6100-3-2、3，GB9254-1998， TB/T3073-2003的要求。所有信號設(shè)備應(yīng)滿足國家電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，即遵守國標(biāo)5電磁輻射防護(hù)規(guī)定6（GB8702-88）及國家衛(wèi)生部頒發(fā)的5環(huán)境衛(wèi)生電磁波輻射標(biāo)準(zhǔn)6的有關(guān)規(guī)定。

信號系統(tǒng)設(shè)備及器材，凡屬于國家CCC強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證范圍內(nèi)規(guī)定應(yīng)實(shí)施電磁兼容測試項(xiàng)目要求的，應(yīng)滿足國家認(rèn)證要求，并應(yīng)具有有關(guān)的認(rèn)證文件。軌道交通環(huán)境除了適用以上電磁兼容要求外，所有信號設(shè)備還應(yīng)滿足以下相關(guān)的通用鐵路電磁兼容要求：（GB50157）地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范；（EN50121-2）鐵路應(yīng)用電磁兼容第二部分，鐵路系統(tǒng)對外界的輻射標(biāo)準(zhǔn)；（EN50121-4）信號及通信設(shè)備的輻射及抗擾標(biāo)準(zhǔn)。

在天氣干燥的地方，信號系統(tǒng)所有手動(dòng)控制臺/控制盤，應(yīng)滿足GB/T 1762612或IEC 61000-4-2電磁兼容（試驗(yàn)測量技術(shù)：靜電放電抗擾度試驗(yàn)），或證明已提供優(yōu)良的接地保護(hù)設(shè)備，以免因靜電放電而損壞設(shè)備或影響設(shè)備性能。信號系統(tǒng)設(shè)備連接動(dòng)力照明獲取電能時(shí)，會受到電源的干擾或?qū)﹄娫丛斐筛蓴_。因此與動(dòng)力照明的電源接口設(shè)備應(yīng)滿足以下對電源的干擾限值及抗干擾要求，或在電源接口采用已通過抗干擾及無干擾電源專用標(biāo)準(zhǔn)的UPS。

（一）B級性能標(biāo)準(zhǔn)

1．測試的設(shè)備可能在測試期間有功能或性能的臨時(shí)降級，但不容許設(shè)備功能全失，設(shè)備降級或功能損失時(shí)均不能使系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)或誤會狀態(tài)。

2．測試的設(shè)備應(yīng)在撤出測試波形或信號時(shí)，操作者不介入或系統(tǒng)復(fù)位情況下自行恢復(fù)。

3．不得影響設(shè)備中任何軟件代碼或數(shù)據(jù)的儲存。

（二）C級性能標(biāo)準(zhǔn)

1．測試的設(shè)備可能在測試期間有功能或性能的臨時(shí)損失，但降級或功能損失均不能使系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)或誤會狀態(tài)。

2．測試的設(shè)備應(yīng)在撤出測試波形或信號時(shí)，在操作者介入或系統(tǒng)復(fù)位情況下自行恢復(fù)。

3．不得影響設(shè)備中任何軟件代碼或數(shù)據(jù)的儲存。

二、電磁干擾源

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、施工安裝過程中充分考慮下列原因?qū)π盘栂到y(tǒng)的電磁干擾，并采取措施對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行必要的防護(hù)。

1．鋼軌牽引回流（最大4000A）；2．車輛斬波等在交流電源中產(chǎn)生的重復(fù)尖脈沖；3．接口傳輸線路產(chǎn)生的共模干擾耦合靜電放電；4．工頻（50Hz）磁場產(chǎn)生的電磁干擾；5．10kV高壓產(chǎn)生的各種電磁干擾；6．各種電動(dòng)工具產(chǎn)生的電磁干擾；7．各種無線通信設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾。

另外，信號系統(tǒng)還應(yīng)考慮軌道交通系統(tǒng)中無線電磁波的干擾，除了符合一般電磁抗擾限值和測量標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)考慮無線電磁波覆蓋的位置，對其位置附近的設(shè)備制定必要的抗擾措施，以保證信號系統(tǒng)所有功能不受影響。

三、避免電磁干擾的措施

對重要的數(shù)字控制設(shè)備（如數(shù)字控制繼電器、傳輸設(shè)備、信號設(shè)備、計(jì)算機(jī)及交換機(jī)等），應(yīng)采用電磁抗擾屏蔽柜，柜內(nèi)安裝的設(shè)備可免受外界的電磁波干擾。信號系統(tǒng)應(yīng)采取措施防止連接電纜附近的干擾磁場和電場產(chǎn)生的有害影響，包括連接車載天線和測速電機(jī)的電纜，以及連接其他構(gòu)成整個(gè)ATC系統(tǒng)輔助設(shè)備的電纜。所有強(qiáng)弱電纜/電線應(yīng)分開布置。信號系統(tǒng)應(yīng)考慮強(qiáng)電對弱電的電磁干擾，制定適當(dāng)?shù)姆指艟嚯x或電磁保護(hù)措施。

接地系統(tǒng)應(yīng)選擇避免電線/電纜受到周圍的電磁干擾而影響連接的設(shè)備。信號系統(tǒng)亦應(yīng)同時(shí)考慮設(shè)備的安全及信號接地方法，以維護(hù)系統(tǒng)整體的安全和電磁兼容性。在計(jì)算機(jī)顯示器的選擇上，信號系統(tǒng)應(yīng)考慮：

為了避免受附近電磁干擾而引起圖像變色或變形，所有設(shè)在車站、車輛段、變電所及控制中心中央控制室的顯示器應(yīng)為液晶顯示屏（LCD）；其他地方的計(jì)算機(jī)顯示器，應(yīng)考慮其類型，或作出相關(guān)的電磁防護(hù)措施，不能因附近電磁干擾而引起畫面變色或變形。

四、電磁兼容的測試

信號系統(tǒng)所有被確認(rèn)需電磁測試的設(shè)備，均應(yīng)由國家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會認(rèn)可授權(quán)、或國際認(rèn)可授權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)測試機(jī)構(gòu)執(zhí)行認(rèn)證，證明符合有關(guān)規(guī)范及技術(shù)要求，并應(yīng)獲得測試證書。

五、電磁兼容控制文件

信號系統(tǒng)在電磁兼容方面的工作，一般被記錄在一系列的文件中，對于電磁兼容方面的管理與監(jiān)督工作往往基于這些文件展開。電磁兼容控制文件中應(yīng)說明所有設(shè)備設(shè)計(jì)、采購、建造、安裝及調(diào)試的全過程，確保系統(tǒng)滿足所有有關(guān)電磁兼容性的要求。

電磁兼容控制文件主要包括：①電磁兼容管理工作計(jì)劃，其中包括明確的工作日期及資源安排；②電磁兼容技術(shù)規(guī)格；③電磁兼容技術(shù)規(guī)格（干擾部分）；④接地設(shè)計(jì)；⑤電纜/電線選取設(shè)計(jì)及布置守規(guī)；⑥影響電磁兼容特性的施工注意事項(xiàng)；⑦安裝前后電磁兼容測試范圍及工作計(jì)劃；⑧系統(tǒng)設(shè)備在調(diào)試過程中對遇到問題的糾正；⑨附上所有相關(guān)測試證書。

電磁兼容技術(shù)規(guī)格的抗擾部分包括：①各子系統(tǒng)、所有設(shè)備的電磁兼容抗擾特性；②根據(jù)各子系統(tǒng)在鐵路環(huán)境中面對的干擾源及其干擾機(jī)理的定量、定性分析，并界定所有受干擾源干擾的設(shè)備；③受干擾源干擾的設(shè)備應(yīng)通過相關(guān)國家或國際等同的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)測試；④證明設(shè)備已采取有效措施，防止軌道交通已采用/將采用的無線電頻譜的干擾；⑤分析設(shè)備受相關(guān)電磁干擾后，對系統(tǒng)功能安全性、可靠性及可操作性的影響。

六、結(jié)束語

以上只是簡單地介紹了信號系統(tǒng)在電磁兼容方面應(yīng)達(dá)到的有關(guān)要求，并非一成不變，不同的工程，不同的地域，會存在一定的差異，可根據(jù)自身所處的環(huán)境及系統(tǒng)的配置，提出適合自己需求的電磁兼容要求。