浅析铁路信号系统电磁兼容性措施

刘润忠

引言：在城市轨道交通系统中，信号系统处于一个复杂的电磁环境中，要想保证信号系统能正常安全地工作，需要在电磁兼容方面做充分考虑，并采取必要的措施。从电磁兼容标准、电磁干扰源、避免电磁干扰有效措施、设备电磁兼容测试及电磁兼容控制文件5个方面，介绍了城市轨道交通信号系统应达到的有关要求，为同类设计提供有益的参考。

铁路信号系统常处于一个复杂的电磁环境中，要保证其正常安全工作，往往需要信号系统承包商在电磁兼容方面做充分考虑，并采取必要措施，以提高信号系统的电磁兼容性能。

电磁兼容（EMC）是指设备所产生的电磁能量既不对其他设备产生干扰，也不受其他设备的电磁能量干扰的能力。信号系统设备应具备屏蔽、滤波的能力，以抑制自我产生的电磁干扰；电磁辐射应不超过可以接受的向外辐射电平。任何子系统的运行都不应受其他子系统所产生电磁辐射等，如根据经验所知的城市电磁环境、轨道交通环境等。信号系统设备应能在城市轨道交通系统的电磁环境中安全、稳定、可靠地工作。

一、电磁兼容标准

信号系统设备的电磁抗干扰度应满足GB/T17626-1998、TB/T3073-2003的要求。信号设备的电磁发射指标应满足IEC6100-3-2、3，GB9254-1998， TB/T3073-2003的要求。所有信号设备应满足国家电磁辐射标准的有关规定，即遵守国标5电磁辐射防护规定6（GB8702-88）及国家卫生部颁发的5环境卫生电磁波辐射标准6的有关规定。

信号系统设备及器材，凡属于国家CCC强制性产品认证范围内规定应实施电磁兼容测试项目要求的，应满足国家认证要求，并应具有有关的认证文件。轨道交通环境除了适用以上电磁兼容要求外，所有信号设备还应满足以下相关的通用铁路电磁兼容要求：（GB50157）地铁设计规范；（EN50121-2）铁路应用电磁兼容第二部分，铁路系统对外界的辐射标准；（EN50121-4）信号及通信设备的辐射及抗扰标准。

在天气干燥的地方，信号系统所有手动控制台/控制盘，应满足GB/T 1762612或IEC 61000-4-2电磁兼容（试验测量技术：静电放电抗扰度试验），或证明已提供优良的接地保护设备，以免因静电放电而损坏设备或影响设备性能。信号系统设备连接动力照明获取电能时，会受到电源的干扰或对电源造成干扰。因此与动力照明的电源接口设备应满足以下对电源的干扰限值及抗干扰要求，或在电源接口采用已通过抗干扰及无干扰电源专用标准的UPS。

（一）B级性能标准

1．测试的设备可能在测试期间有功能或性能的临时降级，但不容许设备功能全失，设备降级或功能损失时均不能使系统进入危险或误会状态。

2．测试的设备应在撤出测试波形或信号时，操作者不介入或系统复位情况下自行恢复。

3．不得影响设备中任何软件代码或数据的储存。

（二）C级性能标准

1．测试的设备可能在测试期间有功能或性能的临时损失，但降级或功能损失均不能使系统进入危险或误会状态。

2．测试的设备应在撤出测试波形或信号时，在操作者介入或系统复位情况下自行恢复。

3．不得影响设备中任何软件代码或数据的储存。

二、电磁干扰源

在系统设计、产品制造、施工安装过程中充分考虑下列原因对信号系统的电磁干扰，并采取措施对系统设备进行必要的防护。

1．钢轨牵引回流（最大4000A）；2．车辆斩波等在交流电源中产生的重复尖脉冲；3．接口传输线路产生的共模干扰耦合静电放电；4．工频（50Hz）磁场产生的电磁干扰；5．10kV高压产生的各种电磁干扰；6．各种电动工具产生的电磁干扰；7．各种无线通信设备产生的电磁干扰。

另外，信号系统还应考虑轨道交通系统中无线电磁波的干扰，除了符合一般电磁抗扰限值和测量标准外，还应考虑无线电磁波覆盖的位置，对其位置附近的设备制定必要的抗扰措施，以保证信号系统所有功能不受影响。

三、避免电磁干扰的措施

对重要的数字控制设备（如数字控制继电器、传输设备、信号设备、计算机及交换机等），应采用电磁抗扰屏蔽柜，柜内安装的设备可免受外界的电磁波干扰。信号系统应采取措施防止连接电缆附近的干扰磁场和电场产生的有害影响，包括连接车载天线和测速电机的电缆，以及连接其他构成整个ATC系统辅助设备的电缆。所有强弱电缆/电线应分开布置。信号系统应考虑强电对弱电的电磁干扰，制定适当的分隔距离或电磁保护措施。

接地系统应选择避免电线/电缆受到周围的电磁干扰而影响连接的设备。信号系统亦应同时考虑设备的安全及信号接地方法，以维护系统整体的安全和电磁兼容性。在计算机显示器的选择上，信号系统应考虑：

为了避免受附近电磁干扰而引起图像变色或变形，所有设在车站、车辆段、变电所及控制中心中央控制室的显示器应为液晶显示屏（LCD）；其他地方的计算机显示器，应考虑其类型，或作出相关的电磁防护措施，不能因附近电磁干扰而引起画面变色或变形。

四、电磁兼容的测试

信号系统所有被确认需电磁测试的设备，均应由国家实验室认可委员会认可授权、或国际认可授权的标准测试机构执行认证，证明符合有关规范及技术要求，并应获得测试证书。

五、电磁兼容控制文件

信号系统在电磁兼容方面的工作，一般被记录在一系列的文件中，对于电磁兼容方面的管理与监督工作往往基于这些文件展开。电磁兼容控制文件中应说明所有设备设计、采购、建造、安装及调试的全过程，确保系统满足所有有关电磁兼容性的要求。

电磁兼容控制文件主要包括：①电磁兼容管理工作计划，其中包括明确的工作日期及资源安排；②电磁兼容技术规格；③电磁兼容技术规格（干扰部分）；④接地设计；⑤电缆/电线选取设计及布置守规；⑥影响电磁兼容特性的施工注意事项；⑦安装前后电磁兼容测试范围及工作计划；⑧系统设备在调试过程中对遇到问题的纠正；⑨附上所有相关测试证书。

电磁兼容技术规格的抗扰部分包括：①各子系统、所有设备的电磁兼容抗扰特性；②根据各子系统在铁路环境中面对的干扰源及其干扰机理的定量、定性分析，并界定所有受干扰源干扰的设备；③受干扰源干扰的设备应通过相关国家或国际等同的电磁兼容标准测试；④证明设备已采取有效措施，防止轨道交通已采用/将采用的无线电频谱的干扰；⑤分析设备受相关电磁干扰后，对系统功能安全性、可靠性及可操作性的影响。

六、结束语

以上只是简单地介绍了信号系统在电磁兼容方面应达到的有关要求，并非一成不变，不同的工程，不同的地域，会存在一定的差异，可根据自身所处的环境及系统的配置，提出适合自己需求的电磁兼容要求。