鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性

1、    鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性    陳建杰摘 要：隨著電磁兼容學(xué)科技術(shù)水平的發(fā)展和提高，鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電磁兼容工作勢(shì)將朝著系統(tǒng)間電磁兼容性的預(yù)測(cè)、預(yù)估與仿真驗(yàn)證的方向發(fā)展。實(shí)施鐵路電磁兼容管理工作是鐵路技術(shù)管理發(fā)展成熟的標(biāo)志之一，因此需要重點(diǎn)加強(qiáng)研究?；诖吮疚姆治隽髓F路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性。關(guān)鍵詞：鐵路通信；電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電磁兼容性：u285 ：a1、鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容管理的必要性首先，鐵路通信信號(hào)技術(shù)使設(shè)備的數(shù)字化、信息化、智能化程度大大提高，設(shè)備硬件微電子化、集成化程度高，電磁敏感性增大，對(duì)電磁兼容技術(shù)

2、水平的要求提高。要想從整體上全面解決電磁兼容問題，就必須從系統(tǒng)的層面，從鐵路建設(shè)的全周期來(lái)進(jìn)行鐵路電磁兼容工作的管理及預(yù)測(cè)、防范工作。第二，鐵路各專業(yè)間系統(tǒng)集成化程度高，集成化已經(jīng)成為鐵路技術(shù)的一個(gè)重要特征，因此，對(duì)系統(tǒng)間的電磁兼容問題需要通過各專業(yè)間的協(xié)調(diào)和配合才能解決，這需要通過管理的方式進(jìn)行。第三，鐵路建設(shè)成本高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)同樣需要投入大量人力物力，對(duì)所有技術(shù)問題的應(yīng)對(duì)和評(píng)估若采取事后增加措施，必將提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，影響運(yùn)營(yíng)效率，不如事前采取管理控制手段。因此，在鐵路安全保障體系中加入電磁兼容管理的理念，實(shí)施電磁兼容管理是鐵路電磁兼容工作有效可靠實(shí)施的方式之一。在鐵路建設(shè)到運(yùn)營(yíng)的全周期內(nèi)實(shí)

3、施電磁兼容管理，讓電磁兼容問題從設(shè)計(jì)階段就得到充分的考慮和預(yù)測(cè)，在施工、設(shè)備生產(chǎn)、安裝、集成調(diào)測(cè)、運(yùn)營(yíng)每個(gè)階段依據(jù)管理程序?qū)﹄姶偶嫒輪栴}進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試、評(píng)估，確保電磁兼容問題解決在事前。2、鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性干擾2.1 通信線路電涌保護(hù)器安裝通信線路電涌保護(hù)器的選型和安裝是防雷項(xiàng)目中最復(fù)雜、最容易出問題的環(huán)節(jié)，不同于直擊雷防護(hù)，即使沒有雷電波侵入，仍可能由于設(shè)計(jì)失誤或產(chǎn)品選擇不當(dāng)，導(dǎo)致保護(hù)無(wú)效、數(shù)據(jù)包丟失甚至通信中斷。因此，根據(jù)通信線路（ddn、工 sd n 等）、通信接口（r s232 等）、供電方式（交、直流）、工作頻率、帶寬等要求，選擇在系統(tǒng)數(shù)字、模擬等各種接口處插入損耗

4、小、響應(yīng)速度快、頻帶寬、通流量大的電涌保護(hù)器。2.2 電磁干擾抑制技術(shù)1）濾波。該技術(shù)在運(yùn)用過程中使用濾波器件分離干擾信號(hào)或噪聲，能夠從中獲得有用信號(hào)。其中，濾波器件主要包括電容，電感、磁珠、電阻、共模電感等，為了提高工作質(zhì)量與效率，可選擇幾種組合使用，電容、電阻與電感便是生活中最常見的濾波器組合，應(yīng)用效果良好。這幾種濾波器件有各自的特點(diǎn)與適用范圍，工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以免降低電磁干擾抑制效果。2）屏蔽。利用導(dǎo)磁或?qū)щ娦粤己玫牟牧现瞥善帘误w，可將設(shè)備的內(nèi)、外部進(jìn)行分離，具有雙向屏蔽性，能夠控制電磁干擾的范圍。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的材料用于屏蔽器制作，但屏蔽效果也有較大差

5、別，綜合考慮方方面面的因素，銅、鋁是效果最好的屏蔽材料。2.3 隔離設(shè)計(jì)想要降低電磁干擾，可以設(shè)置相應(yīng)的物理隔離措施，如加大受干擾電路或者期間與干擾源之間的距離，干擾程度與距離平方呈反比，距離每增加一倍，干擾會(huì)降低四倍左右，因此，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮器件或者設(shè)備的布局和布線，增加干擾源與受擾電路之間的距離，以此來(lái)降低系統(tǒng)故障率。在安裝布線環(huán)節(jié)，需要依照干擾靈敏度或者本身功率來(lái)進(jìn)行分別處理，布置的順序應(yīng)該依照低電平模擬信號(hào)、一般數(shù)字信號(hào)、交流控制裝置、直流動(dòng)力裝置等。依照上述順序，將其相互隔離，保持一定距離，不過，部分設(shè)備在布線環(huán)節(jié)會(huì)受到各種因素的影響，無(wú)法滿足物理隔離的要求，需要考慮其他措施。

6、3、鐵路通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性優(yōu)化3.1 軌道電路防止電磁干擾的措施3.1.1選擇合適的信號(hào)電流頻率。電流為 50hz 基波和諧波，選定的信號(hào)電流頻率要既不同于電力牽引電流的基波，也不同于奇次和偶次諧波，以確保軌道電路可靠地正常動(dòng)作。目前在提速線路上普遍采用 25hz 相敏軌道電路，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。3.1.1 增加適配器，并采用與最大牽引電流相匹配的高容量扼流變壓器來(lái)改善牽引電流對(duì)軌道電路的干擾狀況。3.1.2 軌道電路受電端繼電器線圈并接防護(hù)盒，濾掉不平衡電流的 50hz 基波及諧波成分，并保證信號(hào)電流衰耗很小。3.2 機(jī)車信號(hào)防干擾措施對(duì)機(jī)車信號(hào)的防護(hù)措施包括防護(hù)干擾和防損壞

7、兩方面。3.2.1 制式選擇：對(duì)于提速區(qū)段，作為行車憑證的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)基礎(chǔ)的機(jī)車信號(hào)應(yīng)為主體信號(hào)，是由車載信號(hào)和地面信號(hào)設(shè)備共同構(gòu)成的系統(tǒng)，必須符合故障導(dǎo)向安全的原則。3.2.2 設(shè)備布線及安裝方面的防護(hù)措施：機(jī)車信號(hào)屬于弱信號(hào)，應(yīng)采用屏蔽線，且屏蔽線段的屏蔽網(wǎng)只允許一端接地或接機(jī)殼，不允許兩端接地。3.2.3 主機(jī)應(yīng)放在電力機(jī)車的電氣間內(nèi)，盡量減少高溫、高濕和電磁對(duì)設(shè)備的影響。3.2.4 列車速度不斷提高，形成氣流可能會(huì)擊壞強(qiáng)度較差的接收線圈或信息傳感器及其引線，應(yīng)進(jìn)行防護(hù)。3.3 系統(tǒng)抗擾度優(yōu)化3.3.1 抗擾度測(cè)試1）抗靜電釋放測(cè)試。該測(cè)試主要的作用是用于檢測(cè)車載電子電氣設(shè)備、相關(guān)的

8、系統(tǒng)以及外設(shè)對(duì)靜電力的免疫能力。測(cè)試的環(huán)境溫度要控制在 15 35，濕度控制在 30% 60%范圍內(nèi)。2）脈沖抗干擾測(cè)試。該測(cè)試主要是用來(lái)驗(yàn)證電氣和電子設(shè)備在瞬態(tài)切換過程中各種類型瞬態(tài)變騷擾所具有的抗干擾的能力?？梢栽趩尾考略趯?shí)驗(yàn)室中完成該項(xiàng)測(cè)試，也能夠按照用戶需求完成整車測(cè)試。3.3.2 抗干擾度優(yōu)化通過電磁兼容性問題的分析，系統(tǒng)受外界干擾的主要途徑是電源及信號(hào)、接口電路。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)必須加設(shè)電源及信號(hào)防雷抗干擾裝置。防雷抗干擾裝置是否有效，一是防雷抗干擾電路設(shè)計(jì)是否合理、先進(jìn)（如，加信號(hào)隔離及保護(hù)等），再就是接地問題，系統(tǒng)設(shè)備接地效果好壞，直接影響到防雷裝置的防雷抗干擾性

9、能。對(duì)于防雷器的人線與出線必須分開，這一點(diǎn)容易被忽視，人線與出線在一起通過線容藕合，防雷器不起作用，外線雷擊或干擾直接進(jìn)人系統(tǒng)設(shè)備，造成設(shè)備損壞。3.4 電磁兼容檢測(cè)電磁兼容性在通信設(shè)備運(yùn)行中占據(jù)著舉足輕重的重要地位，它的性能優(yōu)劣將直接影響到通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在電磁兼容檢測(cè)中，需要注意以下問題：（1）電磁兼容現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果由于其在試驗(yàn)過程中可能的影響因素比較多，在重復(fù)性試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)比較困難；（2）隨著電磁兼容技術(shù)的發(fā)展，新的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對(duì)電磁兼容試驗(yàn)的頻率范圍進(jìn)行了擴(kuò)展，并要求在實(shí)際測(cè)試的試驗(yàn)級(jí)別之下的級(jí)別也要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；（3）通信設(shè)備種類繁多，相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可在本文基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正。如試驗(yàn)級(jí)別和判定方法等；（4）對(duì)于特殊的通信設(shè)備，應(yīng)當(dāng)增加專門的電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目，如增加對(duì)外輻射的限值，工頻磁場(chǎng)以及工頻諧波和諧間波等項(xiàng)目?？傊?，鐵路新技術(shù)的升級(jí)換代及廣泛使用，使鐵路處于一個(gè)更加復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境中，可能導(dǎo)致路內(nèi)敏感設(shè)備受到干擾；同時(shí)，內(nèi)部的傳導(dǎo)和輻射騷擾電平的升高和設(shè)備敏感度的提高也使電磁兼容問題發(fā)生的概率和復(fù)雜程度大大提高，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。參考文獻(xiàn)：1 吳蘭.淺談電磁兼容及在 zpw-2000a 中的應(yīng)用 j.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2009，6（03）：50-52（作者身份證號(hào)13