姚雲清

德國萊因TÜV大中華區 交通服務 副總經理

 

軌道電磁相容性（EMC）測試專家，EMC領域經驗超過15年，於2002年開始活躍在多國的EMC、無線電射頻 ( RF ) 測試服務領域。帶領的鐵路團隊為超過60個軌道專案進行EMC測試及顧問諮詢。專案地域橫跨世界各大城市，包括中國、泰國、馬來西亞、巴西、阿根廷、伊朗…等。

 

一、前言

軌道交通在我們日常生活中的重要性日益凸顯，現代社會高度仰賴城市間的高鐵、動車以及城市區域間的地鐵、輕軌等作為聯絡與運輸的工具。為滿足高運輸量的需求，同時帶來更便捷快速的出行體驗，現代軌道系統採用大量的電氣系統集成，應用半自動與全自動的運輸管理模式，讓整個軌道系統更加安全與可靠。同時，對軌道系統的EMC管理也帶來更高的管理要求。

軌道交通環境中，需要考慮到EMC設備廣泛且複雜，基本上涵蓋了所有軌道環境中使用的電氣設備。電磁現象是自然現象，通過有效的EMC管理可達到降低電磁現象引起的隱患。以下簡單闡述EMC管理的操作。

 

二、什麼是EMC ：瞭解EMC的定義

歐盟最新指令2014/30/EU中，對於EMC有以下的定義：設備能夠滿足在電磁環境中正常工作的能力，並且在相同的電磁環境中不會影響其他設備工作的性能。簡單來說，EMC需要限制設備自身對外界電磁干擾的強度，也同時要求設備對電磁干擾的抗擾度能力。因此，EMC的兩項特徵就是「電磁干擾」和「電磁抗擾度」。

電磁干擾是任何可能引起設備性能減損的現象；電磁抗擾度是設備對於電磁干擾環境下還能正常工作的性能要求。在電路設計中若沒有良好的EMC管理，將引發一些非預期的信號衍生干擾，而過度的電磁干擾，將對自身以及其它設備系統造成性能減損；設備缺乏足夠的電磁抗擾設計能力將導致設備工作異常，並加速設備損耗等問題。

 

三、EMC 的影響：認識EMC管理的必要性

瞭解EMC的定義與特徵，可以知道由於EMC的干擾，將會導致系統設備工作異常以及系統設備損耗等問題，並且可能會引起安全隱患。因此實施有效的EMC管理尤其必要。

軌道交通上需要管理EMC的設備廣泛且複雜，涵蓋了所有軌道環境中使用的電氣設備。在基礎設備系統上，包含了車輛系統、信號系統、供電系統、通信系統、監控系統、乘客資訊系統、月臺門系統、閘機系統…等。在車輛系統上，包含了牽引系統及輔助電源系統、車載通信系統、車載信號系統、制動系統、門系統、空調系統、以及乘客資訊系統…等。所有應用電氣技術的設備都要考慮EMC的管理要求。

要實現良好的EMC管理要求，必須由車輛研發商（車輛廠）、運營業主和協力廠商共同的合作，從而建立一個完整的EMC管理系統。通過這個管理系統, 可以有效實現各個階段的EMC管理要求。

 

 

四、實施EMC 的管理：EMC的試驗與認證方法

軌道電氣系統的設計方案需要考慮並滿足軌道相關的EMC標準要求。要確認設計方案是否符合降低電磁干擾, 同時又提升電磁抗擾的能力。由於電磁現象的特性是無形, 唯有設備受到影響後才會被察覺, 在系統生產完成後，需要通過逐項的EMC試驗確認設計方案的有效性, 並實施具體的改善措施。因此，EMC的試驗與認證是管理EMC的有效方法。EMC的試驗與認證可以由以下方法完成：

1. 子系統設備的EMC試驗與驗證

子系統設備的試驗與驗證需要通過實驗室的暗室設備，在受控良好的電磁環境下進行。試驗項目包含了輻射發射、傳導發射、靜電抗擾度、射頻電場的抗擾度、電快速瞬變脈衝抗擾度、浪湧抗擾度、射頻傳導抗擾度以及工頻磁場抗擾度等，以確認設備符合軌道子系統設備的EMC要求。

 

2. 整車級的EMC試驗與驗證

整車級的試驗與驗證需要在鐵路現場的電磁環境下進行，由於現場的電磁環境無法被控制，因此需要通過良好的技術管控與經驗判斷實施。試驗項目包含整車級輻射發射試驗、整車級傳導發射試驗、車內低頻磁場發射試驗、車輛對計軸器探頭試驗、靜電放電抗擾試驗、射頻電場的抗擾度試驗、開關瞬態脈衝抗擾度試驗以及電快速瞬變脈衝抗擾度試驗等，以確認整車級符合軌道車輛的EMC要求。

 

 

五、結語

通過良好的鐵路EMC的管理，從設計方案到生產與營運，逐項實施EMC試驗與驗證，滿足系統EMC的要求，將能夠提高軌道交通的可靠性和安全性，降低電磁現象引起的設備損害率和故障率，減少並消除EMC對系統安全的隱患，防範於未然。同時，它提高企業的設計能力與營運優勢，與國際間能力要求接軌，達到國際水準，提升鐵路企業的實力與競爭優勢。