淺談地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾

席林發(fā)

摘要：地鐵是現(xiàn)代化交通工具，具有一定的社會(huì)效應(yīng)，地鐵的安全性，與我國(guó)居民的人身安全與人身財(cái)產(chǎn)存在著直接關(guān)系，而地鐵通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行，與其本身的電磁兼容性能息息相關(guān)，在地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)的實(shí)踐中，應(yīng)運(yùn)用正確的專業(yè)理論，并結(jié)合實(shí)際情況，有效地抑制通信系統(tǒng)的電磁干擾。

關(guān)鍵詞：地鐵；通信系統(tǒng)；電磁干擾

1電磁干擾源分類

地鐵中所有電器設(shè)備以及自然界中的雷電等都可能成為干擾源，它們以不同頻段、不同途徑對(duì)地鐵通信設(shè)備造成電磁干擾威脅。從電磁干擾信號(hào)的頻率范圍可以把干擾源分為：（1）工頻干擾源，50Hz及其諧波，包括輸配電系統(tǒng)。（2）射頻及視頻干擾源，300kHz～300MHz。波長(zhǎng)在1m～1000m之間，包括輸電線電暈放電、電壓設(shè)備和電力牽引系統(tǒng)的火花放電以及內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備等。（3）微波干擾源，300MHz～300GHz，波長(zhǎng)1mm～1m之間，包括無(wú)線系統(tǒng)手持臺(tái)、對(duì)講機(jī)產(chǎn)生的干擾。（4）雷電，頻譜在0Hz～1GHz之間。地鐵通信設(shè)備均具有較大的慣性時(shí)間常數(shù)，較容易受到電磁干擾，如數(shù)據(jù)通信線路、信號(hào)輸入輸出終端、計(jì)算機(jī)、PLC控制器、顯示器等。

2地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾途徑

從傳播途徑的角度出發(fā)，電磁干擾可以分為以下兩種：（1）傳導(dǎo)干擾。這種干擾方法主要指的是以導(dǎo)電介質(zhì)為基礎(chǔ)，將信號(hào)耦合在兩個(gè)電網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。電磁干擾信號(hào)在傳輸過(guò)程中，需要擁有相對(duì)完整的電路連接干擾源于敏感器，只有這樣，干擾源才能夠?qū)⒏蓴_信號(hào)傳輸?shù)矫舾衅髦?，從而產(chǎn)生干擾。（2）輻射干擾。輻射干擾指的是干擾源利用空間的方式，將信號(hào)耦合在兩個(gè)電網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)移。干擾源的電源電路、輸入輸出信號(hào)電路和控制電路等導(dǎo)線在一定條件下都可構(gòu)成輻射天線，當(dāng)高頻電流流經(jīng)干擾源的外殼時(shí)，外殼便成為了輻射天線，將電磁干擾向周圍輻射。比如電力機(jī)車在運(yùn)行中所產(chǎn)生輻射干擾，其產(chǎn)生的部位包括受電弓架與接觸網(wǎng)之間、車輪和軌道之間、電動(dòng)機(jī)整流子和電刷之間、電磁閥、電磁接觸器、大繼電器、電抗器負(fù)載的開(kāi)閉處。其中電力機(jī)車在運(yùn)行中所產(chǎn)生輻射干擾，其產(chǎn)生的部位包括受電弓架與接觸網(wǎng)之間、車輪和軌道之間兩項(xiàng)，多數(shù)是隨接點(diǎn)而移動(dòng)，盡管接觸電壓的變化也會(huì)產(chǎn)生干擾電壓，但還是以火花放電為多，由火花放電過(guò)度到弧光放電，接觸網(wǎng)會(huì)成為一個(gè)輻射干擾源。無(wú)線通信系統(tǒng)中，無(wú)線設(shè)備通過(guò)空間傳播輻射能量，當(dāng)其電磁強(qiáng)度和諧波分量達(dá)到一定的范圍后，就會(huì)對(duì)某些電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，如在地鐵車控室中，當(dāng)使用無(wú)線對(duì)講機(jī)靠近工作臺(tái)時(shí)，CCTV監(jiān)視屏幕就會(huì)出現(xiàn)“雪花”干擾，這是對(duì)講機(jī)輻射的電磁波通過(guò)空間傳播到監(jiān)視器，形成輻射干擾。

3抑制地鐵通信系統(tǒng)電磁干擾的措施

3.1確保地鐵車輛電子設(shè)備的電磁兼容性

為了抑制地鐵車輛受到的電磁干擾，不僅應(yīng)當(dāng)對(duì)地鐵系統(tǒng)的外部電磁干擾進(jìn)行屏蔽，還應(yīng)當(dāng)確保地鐵車輛內(nèi)部電子設(shè)備的電磁兼容性，并將電磁兼容性作為重要指標(biāo)，對(duì)地鐵車輛電子設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。地鐵車輛內(nèi)部顯示器、通信設(shè)備以及控制器等設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾，因此在購(gòu)置此類電子設(shè)備時(shí)，必須確保電子設(shè)備符合地鐵系統(tǒng)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先選擇具備較強(qiáng)抗干擾能力的電子設(shè)備，并利用隔離、浮地技術(shù)等方式，削弱電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾。在購(gòu)置地鐵車輛電子設(shè)備以及電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與生產(chǎn)廠商的聯(lián)系與溝通，深入了解電子設(shè)備具體抗干擾指標(biāo)，對(duì)其差模擬制比、耐壓能力等情況進(jìn)行了解，合理規(guī)劃電子產(chǎn)品工作的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境。

3.2正確接地

根據(jù)各系統(tǒng)的不同情況分別選擇不同的接地方式，將整個(gè)系統(tǒng)的接地干擾減少到最小，同時(shí)注意接地點(diǎn)的位置和數(shù)量，以及回路干擾與接地點(diǎn)的位置。一般而言，低電平電路、弱信號(hào)檢測(cè)電路、傳感器輸入電路、前級(jí)放大電路、混頻器等敏感信號(hào)和小信號(hào)“地”應(yīng)避免混雜于其他電路中；高電平電路、末級(jí)放大器、大功率電路等不敏感信號(hào)和大信號(hào)電路的地線系統(tǒng)必須和小信號(hào)電路的地線分開(kāi)設(shè)置；電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器等干擾源設(shè)備地系統(tǒng)不僅要采取屏蔽隔離技術(shù)，地線還必須和電子電路分開(kāi)設(shè)置；機(jī)殼、底板、機(jī)門(mén)、面板等金屬構(gòu)件地必須將機(jī)殼等接地。

3.3屏蔽

屏蔽用來(lái)防止輻射干擾，其作用是在干擾信號(hào)到達(dá)被保護(hù)電路之前將其衰減，它能有效地抑制通過(guò)空間傳播的各種電磁干擾，同時(shí)也使屏蔽網(wǎng)里面的電磁干擾輻射不出去。在地鐵系統(tǒng)中，具體屏蔽部位一般會(huì)定位在地鐵車輛的接收器裝置以及車站總控制室，在布置屏蔽系統(tǒng)時(shí)必須按照具體操作規(guī)范設(shè)置接地系統(tǒng)。通常來(lái)講，地鐵車輛對(duì)外部電磁干擾的屏蔽可以分為電場(chǎng)屏蔽、電磁屏蔽以及磁場(chǎng)屏蔽集中，其中選擇電場(chǎng)屏蔽時(shí)應(yīng)當(dāng)在確保高導(dǎo)電性材料良好接地的基礎(chǔ)上，合理選擇高導(dǎo)電材料的接地地點(diǎn)。地鐵系統(tǒng)內(nèi)的磁場(chǎng)屏蔽主要指的是對(duì)低頻磁場(chǎng)以及直流磁場(chǎng)的屏蔽，盡管磁場(chǎng)屏蔽的實(shí)際效果與電場(chǎng)屏蔽相比較弱，但卻是現(xiàn)階段我國(guó)地鐵系統(tǒng)采用較多的屏蔽方式。在設(shè)置磁場(chǎng)屏蔽時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇鐵磁性材料，并確保這種材料原理自身含磁性的電子元件，在對(duì)磁屏蔽體進(jìn)行開(kāi)孔時(shí)尤其應(yīng)當(dāng)注意開(kāi)孔方向，通過(guò)是磁通流向與開(kāi)孔長(zhǎng)邊保持平行，縮短磁路總長(zhǎng)度。

3.4合理的布放線纜

合理、規(guī)范地選擇線纜和布線是防止電磁干擾的有效方法。在電子設(shè)備中，線間耦合是造成干擾的重要原因，按干擾頻率不同可分為高頻耦合與低頻耦合。為抑制電纜間的電磁干擾，在走線時(shí)應(yīng)盡量減小或破壞耦合量。比如線纜應(yīng)穿金屬管保護(hù)，并宜暗敷在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)；不同系統(tǒng)、不同電壓、不同電流類別的線路不應(yīng)穿于同一根管內(nèi)或線槽的同一槽孔內(nèi)；弱電線路的電纜豎井宜與強(qiáng)電線路的電纜豎井分別設(shè)置，以有效地減少?gòu)?qiáng)電對(duì)弱電系統(tǒng)的干擾。

3.5確保地鐵通信系統(tǒng)各項(xiàng)工作的合理性

如果要在地鐵通信系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下對(duì)其實(shí)施全方位的維修養(yǎng)護(hù)，此時(shí)應(yīng)先對(duì)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確掌握，所以需要對(duì)鐵路通信系統(tǒng)各方面狀態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)研及整理。然后結(jié)合信息整理及調(diào)研結(jié)果規(guī)劃系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維系周期。通過(guò)對(duì)地鐵通信系統(tǒng)信息的掌握，了解和確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修的重點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地鐵通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)期，雖然將電磁兼容作為一個(gè)重要問(wèn)題予以考慮，但在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，電磁干擾情況仍有發(fā)生。隨著地鐵線路的拓展，在控制中心以及換乘站會(huì)增加越來(lái)越多的設(shè)備，同時(shí)隨著通信設(shè)備的老化、維修等原因，設(shè)備本身的電磁泄漏和抗干擾能力也會(huì)降低，因此，積極解決地鐵通信系統(tǒng)的電磁干擾問(wèn)題日顯重要。

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（作者單位：成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司）