【质者见质】现代铁路实施电磁兼容性管理的重要性及其试验方法



2017年12月6日 | 交通运输

姚云清

德国莱茵TÜV大中华区交通服务轨道试验副总经理 | 从事轨道电磁兼容性(EMC)测试的专家,于2002年开始活跃在多国的EMC、无线电射频 ( RF ) 测试服务领域。EMC领域经验超过15年。带领的铁路团队为超过60个轨道项目进行过EMC测试及顾问咨询。项目地域横跨世界各大城市,包括中国、泰国、马来西亚、巴西、阿根廷、伊朗等

 

轨道交通在我们日常生活中的重要性日益凸显,现代社会高度仰赖城市间的高铁、动车以及城市区域内的地铁、轻轨等作为联络与运输的工具。为满足高运量需求、同时带来更便捷快速的出行体验,现代轨道系统采用了大量的电气系统集成, 应用半自动与全自动的运输管理模式,让整个轨道系统更加安全与可靠。 在此同时,对轨道系统的EMC管理也带来了更高的管理要求。

轨道交通环境中, 需要考虑到EMC的设备广泛且复杂, 基本上涵盖了所有轨道环境中使用的电气设备。电磁现象是自然现象,通过有效的EMC管理, 达到降低电磁现象引起的隐患。以下说明对EMC管理的实现进行了简单的阐述。

 

什么是EMC——了解EMC的定义

欧盟最新指令2014/30/EU中,对于EMC有以下的定义:设备能够满足在电磁环境中正常工作的能力,并且在相同的电磁环境中不会影响其他设备工作的性能。通过以上的定义,简单来说,EMC需要限制设备自身对外界电磁干扰的强度;也同时要求了设备对于电磁干扰的抗扰度能力。因而,EMC的两项特征就是:电磁干扰和电磁抗扰度。

电磁干扰是任何可能引起设备性能减损的现象; 电磁抗扰度是设备对于电磁干扰环境下还能正常工作的性能要求。在电路设计中若没有良好的EMC管理,将引发一些非预期的信号衍生干扰,而过度的电磁干扰,将对自身以及其它设备系统造成性能减损;设备缺乏足够的电磁抗扰设计能力,将导致设备工作异常并加速设备损耗等问题。

<<自然环境中电磁干扰的现象>>

EMC 的影响——认识EMC管理的必要性

了解了EMC的定义与特征,可以知道由于EMC的干扰,将会导致系统设备工作异常以及系统设备损耗等问题,并且可能会引起安全隐患。因此实施有效的EMC管理尤其必要。

轨道交通上需要管理EMC的设备广泛且复杂,涵盖了所有轨道环境中使用的电气设备。在基础设备系统上,包含了车辆系统、信号系统、供电系统、通信系统、监控系统、乘客信息系统、站台门系统、闸机系统等。在车辆系统上,包含了牵引系统及辅助电源系统、车载通信系统、车载信号系统、制动系统、门系统、空调系统、以及乘客信息系统等。所有应用到了电气技术的设备,都要考虑到EMC的管理要求。

要实现良好的EMC管理要求,必须由车辆研发商(车辆厂)、运营业主和第三方共同的合作,从而建立一个完整的EMC管理体系。通过这个管理体系,可以有效实现各个阶段的EMC管理要求。

实施EMC 的管理——EMC的试验与认证方法

轨道电气系统在设计方案, 需要考虑并且满足相关的轨道EMC标准要求。要确认设计方案是否既满足降低电磁干扰,同时又能提升电磁抗扰的能力。由于电磁现象的特性是无形的,唯有设备受到影响后才会被察觉,在系统生产完成后, 需要通过逐项的EMC试验方式确认设计方案的有效性,并实施具体的改善措施。因此,EMC的试验与认证是管理EMC的有效方法。

EMC的试验与认证可以由以下方法完成:

1、子系统设备的EMC试验与认证

子系统设备的试验与认证,需要通过实验室的暗室设备,在受控良好的电磁环境下进行。试验项目包含了辐射发射、传导发射、静电抗扰度、射频电场的抗扰度,电快速瞬变脉冲抗扰度、浪涌抗扰度、射频传导抗扰度以及工频磁场抗扰度等,以确认设备符合了轨道子系统设备的EMC要求。

2、整车级的EMC试验与认证

整车级的试验与认证,需要在铁路现场的电磁环境下进行,由于现场的电磁环境无法被控制,因此需要通过良好的技术管控与经验判断实施。试验项目包含整车级辐射发射试验、整车级传导发射试验、车内低频磁场发射试验、车辆对计轴器探头试验、静电放电抗扰试验、射频电场的抗扰度试验、开关瞬态脉冲抗扰度试验以及电快速瞬变脉冲抗扰度试验等,以确认整车级符合了轨道车辆的EMC要求。

通过良好的铁路EMC的管理,从设计方案到生产与运营,实施逐项的EMC试验与认证,满足系统EMC的要求。将能够提高轨道交通的可靠性和安全性,降低电磁现象引起的设备损害率和故障率,减少并消除EMC对系统安全的隐患,防范于未然。同时,它提高企业的设计能力,提升运营的优势,并与国际间能力要求接轨,达到国际间的水平,提升铁路企业的实力与竞争优势。