动车组车载BTM电磁干扰排查及抑制

摘要：—针对动车组车载BTM电磁干扰问题，文章阐述了车载BTM电磁干扰排查方法，分析了列車功率设备产生电磁干扰的机理，并利用微晶磁环解决该电磁干扰问题。

关键词：—动车组;BTM天线;电磁干扰;抑制;

引言

中国列车控制系统（CTCS）点式应答器系统是我国铁路系统的重要组成部分，其车载BTM是进行车地间信息传输的重要装备，其对列车运行安全至关重要。由于动车组车底布局空间有限，大量的电子电气设备及线缆互相交织，使得车载BTM设备处于一个复杂的电磁环境中。另外，国产动车组在引进、消化、吸收再创新的过程中，引进不同国家厂商电磁兼容（EMC）设计防护理念不同，导致不同类型动车组BTM设备电磁抗干扰水平有所差异[1]。近年来，由电磁干扰造成BTM故障问题频发屡见不鲜。

BTM电磁兼容技术要求

鉴于安全考虑，动车组车辆出厂前一般会对车辆辅助设备全启工况下，进行BTM天线电磁骚扰测量。测试布置见图1，测量技术要求为：设置频谱仪RBW 为30kHz，VBW为30kHz，峰值Max Hold时长不低于5min，在3MHz-5.5MHz频段范围内骚扰功率最大幅值不得高于-60dBm。

车载BTM电磁干扰排查

针对车辆BTM电磁骚扰问题，多采用排除法来分析[2]，过程及处理方法图2所示。一般来说，造成BTM电磁测量超标可从两个方面着手：①功率设备运行过程中产生空间电磁干扰经BTM天线耦合接收;②BTM线缆通过车辆功率设备或线缆耦合干扰。利用BTM天线外接线缆（即不用原BTM线缆）连接频谱仪，来判断干扰耦合途径。若外接线缆测量值比初始值小得多，则干扰主要通过BTM线缆耦合，更换BTM线缆或变更其走线整改优化;若外接线缆测量值与初始值相差不大，则说明电磁干扰由天线空间接收造成。此外，应注意BTM天线与线缆接口处的可靠性，可测量驻波比确认。

由EMC三要素，BTM作为敏感设备，现场无法对其安装位置进行更换，要解决该问题就需要定位干扰源和干扰耦合路径。

为准确查找干扰源，对车上用电设备进行系统排查，顺序为先弱电后强电：①蓄电池供电系统（即DC110V供电），包括车载ATP、语音播报、照明，控制等系统;②辅助供电系统，包括辅助逆变器、整流器及其供电设备。对车上疑似干扰设备进行单独依次断上电操作，观察测试结果是否有明显下降。

功率设备电磁干扰产生机理及磁环抑制

列车内部功率设备工作时，由于开关型器件快速的开关切换，产生上升沿陡峭的电流变化率（di/dt）、电压变化率（du/dt），而du/dt作用在系统分布电容上产生共模电流[3]，共模电流在大的环路中产生电磁辐射是BTM电磁干扰的主要原因。为抑制共模电流，利用磁环增加环路阻抗是简单、有效且便于工程实施的抑制方法。微晶磁环以其高磁导率、强抗饱和能力等优点[4]，在功率变流设备共模干扰抑制方面发挥重要的作用，磁环尽量安装在靠近功率设备屏蔽壳端口处。

对于共模磁环，一般差模电流在磁芯中产生的磁通能够相互抵消，但在实际应用中，电缆与共模磁环构成单匝共模扼流圈，由于电缆与磁环内边缘贴近，在大电流的作用下会产生漏磁通，导致磁环中的磁通很难被完全抵消，造成磁环局部饱和，影响磁环整体性能。对于共模电流来说，两个绕组（正负电缆）电流方向相同产生磁通同向叠加，使两绕组总电感量等于各自绕组自感与互感之和，增强了电感量对共模电流产生较强的感抗，从而抑制共模电流达到滤波的目的。

结论

文章简单介绍了BTM电磁兼容技术要求，对系统干扰源进行排查，并利用共模磁环抑制共模电流来解决车载BTM电磁干扰问题。

参考文献：

[1]郭玉华， 张金宝. 动车组车载BTM设备电磁干扰防护研究[J]. 铁道学报， 2016， 38（11）：75-79.郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析（第2版）

[2]郑军奇. EMC电磁兼容设计与测试案例分析[M]. 电子工业出版社， 2010.

[3]孙力， 肖芳. 变频器的电磁兼容与电磁干扰抑制[J]. 变频器世界， 2009（2）.

[4]赵燕峰， 曹国荣， 袁莹. 磁环在双馈风电变频器共模抑制中的应用[J]. 变频器世界， 2013， 000（008）：47-50.

作者简介：饶稼祥（1990年12月——），男，汉族，湖北黄冈人，硕士研究生，助理试验工程师，从事铁路行业电磁兼容试验及研究工作。

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