地铁车辆牵引系统电磁兼容措施概述

于爱国

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

1 概述

本文件策略与技术上说明牵引系统供货商运输如何确保其运用于铁路行业电气产品的电磁兼容性（EMC）。此EMC计划专用于新地铁车辆的牵引和控制系统。

本文件的目的是展示如何在以下四个方面实现电气兼容，满足业主要求。

列车内部所有设备或系统的电气产品系统兼容性

电气产品系统与轨旁设施（信号与控制设备）的兼容性

电气产品系统与轨道附近环境的兼容性

牵引系统供货商设备与旅客，列车工作人员及他们携带物品的电气系统兼容性，例如心脏起搏器和其它的医疗设备。

1.1 范围

本文内容仅适用于牵引系统供货商的设备，包括：

网压系统

机械驱动系统

电气驱动系统

辅助电源变流器，包括充电机（不包括蓄电池）

1.2 定义与缩写

EMC 电磁兼容性EMI 电磁干扰

2 兼容性验证步骤

为验证牵引系统与其电气环境之间的兼容性以便达到产品的电磁兼容性要求，每一个涉及兼容性的因素需按下面的步骤识别、确认。

根据欧州标准或牵引系统供货商指导说明来对客户提出的需求进行验证。

牵引系统的设计和整合满足已确定的技术规格要求，且根据早前成功产品的经验来进行设计。

在测试区对各子部件进行EMC要求的最终确认。

辐射与传导辐射的初步测量在牵引系统供货商的牵引系统测试台上进行。

客户在该项目的轨道上或类似轨道上，通过一辆测试列车进行通过测量传导辐射来验证轨道设施，轨道电路的兼容性。

3 兼容性方面说明

本节对兼容性的各方面给予了详细说明，以及如何处理这些影响因素以满足产品最终的EMC要求。

3.传导与辐射的高频发射

随车的设备中主要的高频干扰发射源是牵引、辅助变流器以及与之相关联的电缆。但是列车上的电脑时钟，开关电源等其它的设备也是不可忽视的高频干扰发射源；同时列车内各种设备、电缆的布局，走线也是影响辐射干扰发射非常重要的因素。因此中车四方股份公司（负责整车布局设计）将与牵引系统设备供应商共同管理产品的兼容性设计，特别是辐射干扰发射的控制。将不会对从这些干扰发射源或从整车发出的高频干扰作任何的计算，因为此类计算存在太大的不确定性，取而代之的是设计将根据最好的工程实践进行；根据被确认的方法来测量列车的高频发射[1]。

3.2 设计思想

EMC方案将基于许多类似项目的经验设计。指导文件GRP-20-20-15-007653以及其它的指导文件提供了如何达到最好的EMI控制的设计规则。

3.3 辐射发射

产品或系统级的初期象征性试验在系统测试室完成，最后的验证试验将在一完整列车上进行。中车四方股份公司负责执行车辆级试验。

3.4 设计思想

当了解详细的EMI要求时，将采取措施避免安全临界频率。比如，临界频率处选择开关频率避免谐波电流。如果证实了EMI要求和上面列出的级别相冲突，那么需要增加软硬件，比如增加线路电抗器或者线路干扰电流监控装置。增加的软硬件费用不包含在供货范围中。

4 EMC 控制的设计规则

以下部分通过不同的设计指导汇总了最重要的EMC设计规则。

4.1 器件布置概念

敏感电子设备应该尽可能远离高能电路，一般放置在独立的金属箱内。变流器控制板实际座落在IGBT桥旁，安装在变流箱内，必须彻底地连同高功率电路一起测试，以确保其正确功能。高压电缆，辅助电源电缆和控制电缆不应在一起布线，但应尽可能远离，最好由金属墙隔离[2]。

4.2 接地

除非特别指明，所有非功能性的电气传导部件应该连接到车架进行接地。所有金属设备箱须以最短导线连接到车架接地，此连接方式可以保证全使用寿命的的优良电气连接。

设备内的控制地，包括其外部设备应该通过同一点连接到车底接地。不同箱体内的控制接地点应该彼此隔离。箱体和外设间的信号交换应该被隔离，比如：光耦合器，变压器，继电器或差分放大器。电机轴承座须通过连接于车体的转向架直接接地[3]。

4.3 其它措施

箱体间的控制电缆尽可能进行屏蔽并绞合布置，制动斩波电缆长度如果＜1m的话可以采用非屏蔽电缆。DC+和DC-的电缆必须谨慎布置并且尽可能的接近。

5 结语

各系统保证所提供产品满足相关的标准要求，所提供设备将发出极低微的电噪声，不会影响其它供应商所提供设备的正常运行，所提供的其它供应商设备也需达到最新的有关抗干扰标准。同样保证所提供的设备可以承受其他供应商所提供产品的电噪声，使其它供应商设备同样满足相关适用辐射标准。