快軌車電磁兼容問題解決策略分析

劉歡

摘 要 本文基于電磁干擾三要素提出了電磁兼容設(shè)計(jì)這一原則，設(shè)計(jì)了電磁兼容解決措施，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)燔壾囋谛畔V播顯示、空調(diào)、監(jiān)控、制動、門等系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行中，所產(chǎn)生的電磁干擾問題有效解決，并有效增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定性，真正確?？燔壾嚨男熊嚢踩?。

關(guān)鍵詞 快軌車;電磁兼容;解決

隨著社會城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，城市軌道車輛的設(shè)計(jì)制造水平也隨之不斷提升，解決快軌車電磁干擾作為目前設(shè)計(jì)制造中重點(diǎn)關(guān)注的問題之一[1]。電磁兼容問題是系統(tǒng)設(shè)備處于電磁環(huán)境下正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，不具備對工作環(huán)境內(nèi)任何事物的電磁干擾承受能力。主要包括了電磁干擾、抗干擾性兩大問題，電磁干擾又包括了設(shè)備運(yùn)行空間所致RE輻射、電源信號傳輸線所致CE傳導(dǎo)兩類干擾問題。要求運(yùn)行的電氣設(shè)備需要與電磁兼容指標(biāo)性能相符，本文將對快軌車電磁兼容問題提出解決策略。

1電磁干擾三要素及設(shè)計(jì)原則

電磁干擾所致設(shè)備運(yùn)行性能發(fā)生降級、失效，要求同時具備以下三大要素：一需要擁有電磁發(fā)射源;二就是需要電磁干擾敏感設(shè)備;三是存在電磁干擾耦合通路，能夠向干擾敏感設(shè)備由電磁發(fā)射源傳遞能量。

對于一個系統(tǒng)設(shè)備來講，電磁兼容基本設(shè)計(jì)原則如下[3]：一是使用系統(tǒng)設(shè)備對外電磁干擾最大限度降低，不會對其他系統(tǒng)工作產(chǎn)生影響;二是能夠最大化提升設(shè)備系統(tǒng)所具備的抗干擾能力;三是切斷系統(tǒng)設(shè)備或其他電磁耦合通路。綜上這些都作為快軌車在設(shè)計(jì)過程中所需考慮實(shí)施的減輻射、增強(qiáng)抗干擾能力的措施。

2存在電磁兼容問題

標(biāo)準(zhǔn)要求快軌車各系統(tǒng)設(shè)備工作過程中，不應(yīng)對其他正常工作設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，并且系統(tǒng)本身也同樣要具備抵抗其他設(shè)備電磁干擾的能力，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。盡管PLC具備較強(qiáng)的抗干擾能力，但是是否同樣可以承受變頻器所存在的強(qiáng)干擾問題仍然需要進(jìn)一步驗(yàn)證。為了對快軌車的系統(tǒng)設(shè)備符合電磁兼容性要求，通過模擬運(yùn)行發(fā)現(xiàn)主要存在以下電磁干擾問題：

一是啟動設(shè)備時，全部接通配線輸入點(diǎn)但是無法實(shí)現(xiàn)正?？刂?二是存在通訊干擾，在運(yùn)行三十分鐘后，系統(tǒng)通訊失敗同樣無法控制。通過運(yùn)用示波器對輸入點(diǎn)存在的干擾噪聲進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)存在等同變頻器載波頻率周期的干擾信號，達(dá)到了14.5V的幅值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出噪聲電平因此所致輸入點(diǎn)產(chǎn)生干擾。對于RS485通信線路中發(fā)生超出0.1MHz的干擾尖峰，所致逐漸降低RS485兩根通信線路電壓，大約降低半小時后較差分電壓0.2V較低，最終通訊失敗。

3解決措施

3.1 車輛電纜線輻射電磁兼容解決措施

為了能夠達(dá)到合適解耦，不同類別電纜需要保持和其他類別電纜間距離最小化。針對具備同樣抗干擾能力但是極易發(fā)生干擾問題導(dǎo)線制定分列清單布線。也可將屏蔽電纜方式應(yīng)用于十分強(qiáng)大的干擾問題中。通過在布線中運(yùn)用EMC措施能夠與基本的電磁兼容性能要求相符。

不同類型電纜實(shí)現(xiàn)分別布線，保證電纜間距最小化，在相鄰位置鋪設(shè)輸出線、回流線，尤其對于電機(jī)線、制動電阻線等電源線更需要注意[4]。

配線安置要保證與車輛接地線盡可能接近。電機(jī)電纜及可磁化金屬片之間需要確保距離充足，由于突變磁場極易產(chǎn)生噪聲。假若類型差異化電纜間無法確保間隙，那么就需要運(yùn)用金屬套、電線管、線槽實(shí)現(xiàn)安裝接地。需要屏蔽A類電纜，并要求輸電纜、信號線屏蔽層均需要接地。

不同電纜實(shí)現(xiàn)直角交叉并不要求間距最小化。不同類別電纜通常在布設(shè)中需要經(jīng)統(tǒng)一接插件，數(shù)據(jù)傳輸線也需要實(shí)現(xiàn)專用接插，而數(shù)據(jù)傳輸線的不同則可以實(shí)現(xiàn)專用線插件共用，在總線芯的插頭、線束之間需要最大化連接來完成不同總線解耦，經(jīng)單獨(dú)接插件完成控制線、信號線兩鏈接，保證信號導(dǎo)線的靈敏性譬如電流、電壓變換器信號線應(yīng)當(dāng)專門經(jīng)過專用接插件。

同車不同設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸線不可間斷，需要盡可能避免運(yùn)用端子。需要保證在電纜進(jìn)入至套管即刻屏蔽，這樣才能夠保證干擾電流最終不會向套管內(nèi)部實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)。數(shù)據(jù)導(dǎo)線電纜屏蔽接觸接插件周圍，對于無法保證大干擾導(dǎo)線的間距最小化，那么對于此種情況則需要在一定線段進(jìn)行導(dǎo)線平鋪處理，那么敏感數(shù)據(jù)總線便會在電線管內(nèi)單獨(dú)鋪設(shè)，或鋪設(shè)在良好接地的線槽中。

3.2 車輛設(shè)備電磁干擾解決措施

（1）對于整車的電磁干擾解決措施，所有應(yīng)用于金屬車體表面的電子設(shè)備均采用等電位表面外殼，所有信號屏蔽線、數(shù)據(jù)傳輸總線以及控制電纜此類屏蔽電纜，需要保證連接車輛接地。并且還要保證支架、金屬設(shè)備柜、箱體、車輛等設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)接地連接。達(dá)到300MHz頻率范圍區(qū)間時，線路連接阻值控制在幾毫歐姆以內(nèi)，并運(yùn)用接觸墊圈螺栓與恰當(dāng)長寬比接地線相連。屏蔽電纜在敷設(shè)時需要與支架、設(shè)備柜、容器金屬及箱體金屬部位盡可能靠近，同時為了預(yù)防存在電位差所致設(shè)備金屬殼出現(xiàn)的電容耦合情況，需要對所有應(yīng)用的電子設(shè)備金屬外殼相連。

（2）車輛主要設(shè)備措施。對于VVVF箱、SIV箱以及REC箱等均勻用封閉金屬箱，可以實(shí)現(xiàn)車輛接地線、低電阻之間的充分相連接方式?？燔壾嚨目照{(diào)機(jī)組應(yīng)當(dāng)運(yùn)用封閉金屬箱體，在低電阻、接地點(diǎn)采用機(jī)組座方式。保證電器柜低電阻接地點(diǎn)要在兩處以上，并運(yùn)用屏蔽導(dǎo)線連接，還要對其他車輛設(shè)備同樣做相應(yīng)的接地、屏蔽技術(shù)處理。

4結(jié)束語

總而言之，保證快軌車能夠妥善解決電磁兼容問題，對于快軌車的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。本文分析提出快軌車存在的電磁兼容問題，從車輛電纜線輻射電磁兼容解決措施、車輛設(shè)備電磁干擾解決措施以上兩方面，真正解決干擾設(shè)備電磁干擾問題確?？燔壾嚨男熊嚢踩?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 劉培勇，劉巧燕，祁傳琦.高壓油泵車電磁兼容性綜合解決措施[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，28（1）：58-60，63.

[2] 向云秀，覃開宇.汽車電磁兼容：標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀、措施與建議[J].磁性材料及器件，2011，16（4）：10-13，36.

[3] 關(guān)泉.談車載式雷達(dá)的電磁兼容問題[J].中國科技博覽，2013，25 （8）： 321-322.

[4] 黃小華，程雪梅.汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)原理與電磁干擾的抑制[J].裝備制造技術(shù)，2008，（1）：114-115.