CIR電磁屏蔽室的建設(shè)及驗(yàn)收過程控制

王振晟

機(jī)車綜合無線通信設(shè)備（CIR）由CIR主機(jī)、顯示終端（MMI）、天饋系統(tǒng)及附屬設(shè)備組成,可為司機(jī)提供450 MHz、800 MHz、900 MHz等不同頻段的“車對(duì)車”“車對(duì)地”信息交互平臺(tái),為實(shí)現(xiàn)車機(jī)聯(lián)控及動(dòng)車組的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

CIR設(shè)備檢修方式可分為日常檢修和集中檢修2種［1］。其中,集中檢修是根據(jù)CIR設(shè)備使用壽命及工作狀態(tài),定期對(duì)CIR設(shè)備的電氣性能進(jìn)行測(cè)試,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常指標(biāo),并對(duì)CIR設(shè)備進(jìn)行深度的檢測(cè)和整治,是提高CIR設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量的有效途徑［2］；而電氣性能測(cè)試是CIR設(shè)備集中檢修過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過CIR綜合測(cè)試儀向CIR設(shè)備發(fā)送調(diào)制信號(hào),接收并分析CIR設(shè)備的反饋信號(hào),實(shí)現(xiàn)檢修人員對(duì)CIR設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)的分析,發(fā)現(xiàn)并維護(hù)性能下降部件,確保CIR設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量［3］。

在測(cè)試過程中,CIR設(shè)備處于不同的電磁環(huán)境下,測(cè)試結(jié)果變化較大,檢修人員無法對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,且測(cè)試信號(hào)常會(huì)影響正在運(yùn)行列車的CIR設(shè)備,甚至可能導(dǎo)致附近運(yùn)用列車的非正常停車。因此,具有CIR設(shè)備維護(hù)任務(wù)的電務(wù)站段必須配備CIR電磁屏蔽室。而如何確保新建屏蔽室的屏蔽效能符合CIR測(cè)試作業(yè)要求,就成為屏蔽室建造的重點(diǎn)問題。本文以合肥電務(wù)段CIR屏蔽室的建造施工為例,介紹有關(guān)CIR屏蔽室建造與驗(yàn)收情況,提高CIR屏蔽室的運(yùn)用質(zhì)量。

1 施工控制

通常,以屏蔽效能來度量屏蔽室的有效性［4］。屏蔽效能是指空間某個(gè)位置,在無屏蔽措施時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)和有屏蔽時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)之比。它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度,其數(shù)值越大,則屏蔽效果越好［5］。

1.1 施工方案確認(rèn)

1）新建CIR屏蔽室需滿足CIR的電氣性能測(cè)試信號(hào)屏蔽,同時(shí)滿足數(shù)據(jù)仿真平臺(tái)的GPS模擬信號(hào)屏蔽,即至少滿足400 M～2 GHz頻段的屏蔽效能不低于100 dB。新建屏蔽室技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合C級(jí)屏蔽室要求。

2）為防止新建屏蔽室在長(zhǎng)期使用過程中,受濕度、溫度、物理打擊等環(huán)境因素影響,以及考慮后期維護(hù)的需要,重點(diǎn)對(duì)屏蔽體等關(guān)鍵部件的材料選擇、屏蔽室防火和防雷設(shè)計(jì)、屏蔽室接地電阻及屏蔽室安裝、屏蔽層板體防腐處理、濾波器安裝、內(nèi)部供電電纜鋪設(shè)、維護(hù)通道等工程關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行逐一審核,確認(rèn)最終施工方案。

1.2 施工過程監(jiān)督

對(duì)照施工方案,重點(diǎn)審核屏蔽室選材是否與現(xiàn)場(chǎng)交底一致；屏蔽層板體搭建安裝時(shí),支撐框架和電磁屏蔽層板體間是否合理且規(guī)范,確保支撐框架和電磁屏蔽層板體外觀無變形、工作量符合要求；在接地線施工封閉前,檢查接地線安裝狀態(tài)是否符合單點(diǎn)接地的方式,并測(cè)量接地電阻是否符合要求［6］；檢查屏蔽門及配套裝置的規(guī)格、尺寸、數(shù)量和位置是否符合要求,確保安裝正確、尺寸符合要求。

1.3 關(guān)鍵附屬設(shè)備質(zhì)量盯控

1）引入屏蔽室的電源會(huì)傳導(dǎo)電磁干擾,因此必須和普通電源進(jìn)行區(qū)分并相互獨(dú)立,采用濾波器濾除無關(guān)的電磁信號(hào)。同時(shí)濾波器自身應(yīng)具備屏蔽結(jié)構(gòu),其屏蔽箱蓋和屏蔽機(jī)房的殼體要接觸良好、安裝緊固,輸入和輸出線纜無交叉,防止串?dāng)_。電源通過濾波器引入屏蔽室后,需確保電磁屏蔽室供電裝置安裝且工作正常,電源線與屏蔽室絕緣電阻測(cè)試正常,接地電阻測(cè)試符合要求,接地可靠。

2）屏蔽層預(yù)留的通風(fēng)口必須安裝波導(dǎo)窗,以兼顧屏蔽和通風(fēng)的雙重作用。作為屏蔽室整體結(jié)構(gòu)中較易產(chǎn)生電磁泄漏的部位,波導(dǎo)窗的安裝是施工中的重要項(xiàng)目。合肥電務(wù)段采用螺栓壓接截止式波導(dǎo)窗,蜂窩波導(dǎo)片采用真空釬焊整件,出廠時(shí)的插入衰減應(yīng)不低于屏蔽室屏蔽效能的整體指標(biāo)。在安裝過程中,必須確保通風(fēng)波導(dǎo)窗安裝牢固且良好,固定螺栓密封符合要求。同時(shí)試驗(yàn)通風(fēng)情況,保證空氣能夠正常流通。

2 效能驗(yàn)證

CIR屏蔽室的屏蔽效能驗(yàn)證主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 屏蔽效能指標(biāo)測(cè)試驗(yàn)證

由屏蔽室廠家按照屏蔽效能測(cè)試方法［7］,使用點(diǎn)頻信號(hào)源、小環(huán)天線、標(biāo)準(zhǔn)振子天線等,分別利用HP-1500和HP-8563頻譜分析儀,在屏蔽門、波導(dǎo)窗等易發(fā)生信號(hào)泄漏的地方,對(duì)各頻段進(jìn)行屏蔽效能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果均合格,見表1。

表1 CIR屏蔽室屏蔽效能測(cè)試結(jié)果

2.2 屏蔽效能驗(yàn)證

經(jīng)廠家確認(rèn)屏蔽室屏蔽效能合格后,由驗(yàn)收人員分別在屏蔽室對(duì)CIR電氣性能測(cè)試時(shí)各頻段的實(shí)際屏蔽效果進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)一步確認(rèn)屏蔽室屏蔽效能是否滿足作業(yè)需求。

1）GSM-R單元測(cè)試。GSM-R單元在注冊(cè)車次號(hào)、機(jī)車號(hào)時(shí),CIR設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送注冊(cè)885～934 MHz的頻率信息［8］,若試驗(yàn)信息與運(yùn)用機(jī)車號(hào)、車次號(hào)信息一致,則會(huì)影響在用機(jī)車號(hào)、車次號(hào)的正常注冊(cè),導(dǎo)致運(yùn)用列車無法正常運(yùn)行。基于此原理,驗(yàn)收人員在屏蔽室內(nèi)通過GSM-R電臺(tái),使用試驗(yàn)機(jī)車號(hào)、車次號(hào)進(jìn)行注冊(cè)和語(yǔ)音通話,對(duì)885～934 MHz頻段的屏蔽效果進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)注冊(cè)和語(yǔ)音通話失敗,且在屏蔽室外頻譜分析儀上無明顯電磁變化,證明屏蔽室在該頻段下屏蔽效能合格。

2）800 MHz單元測(cè)試。由CIR綜合測(cè)試儀不斷地發(fā)射與設(shè)備實(shí)際運(yùn)用時(shí)相同頻段的模擬信號(hào),若被運(yùn)用列車接收,則會(huì)影響列車正常運(yùn)行,存在安全隱患。以800 MHz頻段下LBJ單元的發(fā)射機(jī)測(cè)試為例,檢修過程中模擬啟動(dòng)列車的接近防護(hù)報(bào)警,此時(shí)若不對(duì)試驗(yàn)信號(hào)加以屏蔽,則會(huì)被運(yùn)用列車所接收,造成列車停車。驗(yàn)收人員在屏蔽室內(nèi)對(duì)CIR設(shè)備的LBJ單元進(jìn)行各項(xiàng)電氣性能指標(biāo)測(cè)試,并通過頻譜分析儀記錄屏蔽室外的電磁環(huán)境變化,確認(rèn)屏蔽室外無800 MHz頻段電磁信號(hào)變化,證明屏蔽效能合格。

3）450 MHz單元測(cè)試。在CIR電氣性能檢測(cè)過程中,外界干擾會(huì)通過空間耦合到測(cè)試接收機(jī),導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失真,環(huán)境中如出現(xiàn)其他頻率的電磁波干擾,也會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。以450 MHz模塊接收機(jī)門限值的測(cè)試為例,該門限值的高低表征接收機(jī)性能的好壞,門限值越低,則接收靈敏度越高［9］。在測(cè)試過程中,為了提高設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量,需要確保門限值不高于閾值,此時(shí)設(shè)備極易接收到環(huán)境中頻率相近的電磁干擾,造成測(cè)試結(jié)果失真?？紤]屏蔽室外發(fā)射干擾信號(hào)可能對(duì)周圍造成影響,通過多個(gè)頻率手持電臺(tái)與室內(nèi)進(jìn)行呼叫試驗(yàn),以及在室內(nèi)發(fā)射400 MHz頻段信號(hào),測(cè)試室外電磁信號(hào)變化情況的方法,試驗(yàn)屏蔽室400 MHz頻段的屏蔽效果。經(jīng)試驗(yàn),屏蔽室內(nèi)、外呼叫試驗(yàn)失敗,室內(nèi)發(fā)射信號(hào)時(shí)室外電磁信號(hào)也無明顯變化,證明在該頻段下屏蔽室的屏蔽效能合格。

4）GPS信號(hào)測(cè)試。CIR數(shù)據(jù)驗(yàn)證仿真平臺(tái)根據(jù)鐵路線路地理位置信息,生成連續(xù)的GPS經(jīng)緯度信息,反向進(jìn)行CIR數(shù)據(jù)模擬仿真,實(shí)現(xiàn)CIR設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下接收連續(xù)變化的GPS經(jīng)緯度,模擬列車運(yùn)行,完成CIR數(shù)據(jù)驗(yàn)證［10］。在試驗(yàn)過程中,若受到外界GPS信號(hào)的干擾,會(huì)造成CIR設(shè)備在接收GPS模擬信號(hào)時(shí)出現(xiàn)偏差或接收異常,降低數(shù)據(jù)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性。為此,驗(yàn)收人員通過在屏蔽室內(nèi)使用測(cè)試儀、CIR、手機(jī)等具備定位功能的設(shè)備均無法獲取GPS信號(hào),證明屏蔽室對(duì)1.5 GHz的GPS信號(hào)屏蔽效能合格。

電磁屏蔽室屏蔽效能各項(xiàng)驗(yàn)收測(cè)試結(jié)果記錄見表2。通過對(duì)屏蔽室實(shí)際屏蔽效果進(jìn)行驗(yàn)證,各頻段的CIR電氣性能測(cè)試結(jié)果均能達(dá)到預(yù)期,滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求,屏蔽室屏蔽效能驗(yàn)收合格。該屏蔽室于2020年7月1日正式投入使用后,屏蔽效果良好,能夠滿足段內(nèi)CIR測(cè)試作業(yè)的要求。

表2 CIR屏蔽室屏蔽效能驗(yàn)收記錄

3 結(jié)束語(yǔ)

作為集團(tuán)公司車載專業(yè)融合最早的單位,合肥電務(wù)段為適應(yīng)車載監(jiān)控與CIR檢修融合的生產(chǎn)力布局調(diào)整,通過對(duì)方案審定、施工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的盯控把關(guān),順利完成了首次CIR屏蔽室施工,為CIR設(shè)備測(cè)試提供可靠的測(cè)試工作環(huán)境,避免因?yàn)镃IR設(shè)備檢測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)失真導(dǎo)致設(shè)備“帶病上道”的安全風(fēng)險(xiǎn),最大程度地減少了對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>