城軌車輛是集高壓、變頻、網(wǎng)絡(luò)通信、計算機(jī)控制于一體的系統(tǒng)設(shè)備，內(nèi)部采用變頻變壓逆變器(VVVF)調(diào)速、異步電動機(jī)驅(qū)動的交流傳動系統(tǒng)和半導(dǎo)體靜止逆變電源( SIV)等附帶豐富諧波的大功率設(shè)備，同時還有大量微處理器對牽引、制動系統(tǒng)進(jìn)行實時的控制及診斷，并且安裝有車載信號、無線通信和乘客信息等系統(tǒng)。

　　摘要：文章結(jié)合城軌車輛電磁兼容的現(xiàn)狀和電磁兼容的基本原理，從設(shè)計的角度出發(fā)，時城軌車輛的電磁兼容性基本設(shè)計原則和方法進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：城軌車輛電磁兼容接地屏蔽布線

　　1.概述

　　為使車上的各種電氣設(shè)備都能正常工作，互不干擾，保護(hù)乘客的身心健康，向乘客提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，電磁兼容已經(jīng)成為車輛能否可靠運行的一個重要問題，因此，必須將電磁兼容性設(shè)計貫穿于整個城軌車輛的系統(tǒng)設(shè)計中。

　　2.電磁兼容的三要素

　　電磁兼容是設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾能力，它包括電磁干擾和抗電磁干擾兩個方面。電磁干擾造成設(shè)備性能降級或失效。電磁兼容必須同時具備三個要素：首先是有一個電磁發(fā)射源，其次是有電磁干擾敏感設(shè)備，第三要存在一條電磁干擾的耦合通路，把能量從電磁發(fā)射源傳遞到電磁敏感設(shè)備。

　　在城軌車輛的設(shè)計中，既要充分考慮車輛內(nèi)部設(shè)備的抗電磁干擾能力，又要避免這些設(shè)備對其它設(shè)備造成電磁干擾，為使城軌車輛既能在復(fù)雜的電磁環(huán)境下可靠的工作，又不對外界環(huán)境產(chǎn)生過大的干擾，基本措施是抑制干擾源、切斷電磁干擾的傳播途徑、提高設(shè)備和系統(tǒng)的抗干擾能力。在城軌車輛的電磁兼容設(shè)計中主要從接地、布線、屏蔽等幾個方面進(jìn)行考慮。

　　3.城軌車輛的電磁兼容設(shè)計原則

　　3.1接地設(shè)計

　　合理的接地是最經(jīng)濟(jì)有效的電磁兼容設(shè)計技術(shù)，是解決EMI問題最廉價有效的方法。良好的接地系統(tǒng)并不會增加整車的成本，它既能提高系統(tǒng)的抗擾度，又能夠減少干擾發(fā)射。對于車內(nèi)弱電系統(tǒng)來說，接地除了泄放小電流外，還用于設(shè)定一個基準(zhǔn)電位，避免各種耦合干擾。

　　3.1.1接地方式的選擇

　　接地可以分為單點接地、二點接地和混合接地3種：1)單點接地是最簡單的，它能夠消除公共阻抗耦合和低頻地環(huán)路，使地線上其它部分的電流不會耦合進(jìn)電路。對于頻率1MHz以下的低頻電路，屏蔽層一端接地能起到很好的效果，所以，音頻和視頻電纜只需在一端接地。2)對于頻率高于1MHz的高頻電路，屏蔽層兩端接地，不論對電場還是對磁場都能起到屏蔽作用。MVB總線傳輸?shù)氖强焖贁?shù)字信號，屏蔽層需兩端接地。3)混合接地就是屏蔽層一端直接接地，另一端通過一個小電容接地。小電容接地端在低頻時相當(dāng)于開路，在高頻時電容阻抗很低，相當(dāng)于屏蔽層兩端接地。此種接地方法適用頻率范圍寬的電路。

　　3.1.2車輛接地設(shè)計

　　車輛接地可分為保護(hù)接地和工作接地兩大類。

　　對于保護(hù)性接地，列車所有的傳導(dǎo)部件例如轉(zhuǎn)向架，牽引電機(jī)外殼，逆變器箱體等都通過低阻抗的接地連接與車體相連，而車體本身通過接地電纜相互連接，這確保了所有觸碰得到的電氣傳導(dǎo)部件都基本處于零電位，對工作人員來說是安全的工作電位。另一方面，牽引箱、高壓箱、車內(nèi)電氣柜、電子柜等又是車輛電磁兼容的主要干擾源，考慮到電磁兼容，這些箱體的金屬外殼和車體電位一致可減少射頻干擾。 工作接地是為保證地鐵上電力或電子設(shè)備能可靠工作，通過輪軌提供一個線路電流的負(fù)極回流，主要包括1500V直流、IlOV直流和380V交流接地。`

　　3.2布線設(shè)計

　　電纜易受電磁干擾，同樣它也可能成為干擾源。在城軌車輛中1500V高壓回路電纜、電機(jī)電纜、制動電阻電纜和輔助逆變器電纜易產(chǎn)生干擾，而MVB電纜、PIS和ATC信號電纜容易受到干擾，IlOV控制電纜既可能受干擾又可能成為干擾源。在城軌車輛布線中應(yīng)該遵循以下原則：

　　1)在城軌車輛布線電纜敷設(shè)時，所有的電纜均應(yīng)按電磁兼容性進(jìn)行電纜類別分類，根據(jù)《EN50343-2003鐵路應(yīng)用一機(jī)車車輛布線規(guī)則》城軌車輛上電纜可分為表I中的A、B、C三類。

　　2)屬于各個不同電纜種類的電纜應(yīng)分開放置，并必須保持表2中的最小間距。

　　3)輸出線和回流線相鄰鋪設(shè)，特別是電源電纜(電機(jī)電纜、制動電阻等)。

　　4)電纜應(yīng)盡可能靠近車輛地板放置(封閉的金屬電纜管、金屬管道等采用導(dǎo)電連接連接到車輛地板)，以利用其產(chǎn)生的衰減。

　　5)在各電纜種類的最小間距不能保持的情況下，有必要采用管道、封閉的金屬板、管件等達(dá)到分開的目的。

　　6)C類電纜應(yīng)總是被屏蔽。

　　7)當(dāng)屬于不同種類的電纜交叉，互相成直角時，不要求有最小間距。

　　3.3屏蔽設(shè)計

　　用屏蔽體將干擾源包封起來，可防止干擾電磁場通過空間向外傳播;反之，用屏蔽體將敏感源包封起來，就可使敏感源免受外界空間電磁場的影響。

　　在城軌車輛上，屏蔽主要包括敏感設(shè)備的屏蔽及電纜的屏蔽。敏感設(shè)備的屏蔽主要包括車輛控制單元(vcu)、牽引控制單元(ICU)、智能子站KLIP模塊等微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備的屏蔽。電纜的屏蔽主要包括變壓器電纜、輔助設(shè)備的電纜、控制電纜、信號電纜、數(shù)據(jù)傳輸總線等的屏蔽。對變壓器電纜、輔助設(shè)備的電纜進(jìn)行屏蔽的目的在于防止其對敏感設(shè)備造成干擾。對信號電纜、數(shù)據(jù)傳輸總線電纜等進(jìn)行屏蔽的目的在于避免使這些電纜受到外界電磁場的干擾。

　　3.3.1車輛上敏感設(shè)備的屏蔽設(shè)計

　　對于敏感設(shè)備的屏蔽機(jī)箱骨架的設(shè)計要注意以下幾點：

　　1)金屬機(jī)箱必須確保其導(dǎo)電的連續(xù)性，機(jī)箱上所有永久性縫隙，原則上使用焊接方式，且焊縫必須是連續(xù)焊接的，各個面對接地點的阻抗應(yīng)小于0.2Ω。

　　2)材料必須具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，推薦使用鋼板、不銹鋼及鋁板。

　　3)機(jī)箱孔、縫、洞的處理。一般孔徑要小于直徑Smm，對于安裝儀表或顯示窗口所開的孔必須使用透明屏蔽材料或金屬網(wǎng)來進(jìn)行屏蔽處理。對于用于通風(fēng)的孔、洞必須用直徑小于Smm的孔陣來代替一個大孔，縫隙間隙越小越好，縫隙的間隙長度應(yīng)控制在5-7cm。

　　4)機(jī)箱上的接插頭、座應(yīng)使用金屬外殼，最好選用螺紋式的。

　　屏蔽機(jī)箱內(nèi)的布線要注意以下幾點：

　　1)插頭、插座布線亦應(yīng)該分類布置，同一對線應(yīng)緊鄰布置，敏感信號應(yīng)離機(jī)箱邊緣Smm以上，以防止靜電干擾，高低壓線之間必須考慮空位隔離。

　　2)機(jī)箱內(nèi)部布線要以減小傳輸線所圍面積為原則，盡量簡潔，不能迂回，嚴(yán)禁將多余的線盤繞在機(jī)箱內(nèi)部。

　　3)設(shè)置各類地線，機(jī)箱內(nèi)應(yīng)分出電源地，功率地，模擬地，數(shù)字地，通訊地，外殼地。電源地，模擬地，數(shù)字地，功率地都經(jīng)一點與外殼地相連。

　　4)所用屏蔽線，屏蔽層必須接地。

　　5)枧箱內(nèi)部布線，也要按整車線纜分類鋪設(shè)進(jìn)行考慮，應(yīng)盡可能使干擾源線路和敏感電路呈直角布線，以降低耦合干擾。

　　閱讀期刊：《鐵道機(jī)車車輛》

　　堅持科學(xué)發(fā)展觀，認(rèn)真貫徹“科教興國”的方針，努力準(zhǔn)確、及時、全面地反映和交流鐵路和城市軌道交通的機(jī)車車輛、供電系統(tǒng)方面的試驗研究和設(shè)計成果，運用 檢修經(jīng)驗，有關(guān)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料以及國內(nèi)外技術(shù)動態(tài)、技術(shù)政策等，從而為鐵路運輸生產(chǎn)及城市軌道交通的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

　　

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