姚云清

德国莱茵TÜV大中华区交通服务副总经理

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。

一、 前言

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。

二、 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。

图: 自然环境中电磁干扰的现象

图: 自然环境中电磁抗扰的现象

三、 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。

图: EMC管理体系概念

四、 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。

图: EMC的试验与认证要求概念

五、 结语

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。