合福高铁短波电磁干扰实测与分析

江建兴，朱 杰，陈弘扬

（国家无线电监测中心福建监测站，厦门 3610004）

合福高铁短波电磁干扰实测与分析

江建兴，朱 杰，陈弘扬

（国家无线电监测中心福建监测站，厦门 3610004）

本文首先介绍了电气化高速铁路的结构及其电磁干扰来源，并参照国标GB/T 24338.2对合福高铁列车通过时产生的短波电磁干扰进行了实测与分析。

电气化高速铁路；短波；电磁干扰；

1 引言

随着经济建设的快速发展，福建监测站短波测向天线场周边陆续建成宁上高速公路、合福高速铁路等，且均未达到国标GB13614-2012[1]规定的对短波无线电测向台（站）的保护间距，对测向天线场的电磁环境造成一定程度的恶化，影响了监测测向系统的灵敏度和准确度[2]。

目前已有很多关于电气化铁路电磁干扰的研究，但大部分都是对超短波频段进行测试。文献[3]对武广高铁超短波30-1000MHz的电磁干扰进行了实测与分析，然而，在测试中RBW设置过大，虽能加快扫描速度，但会抬高底噪影响弱信号、窄带信号的测量。文献[4]研究了电气化铁道的无线电噪声对短波发信场的影响，选取3，10，30MHz作代表性频率进行实测分析，但由于电气化铁路电磁干扰是宽带干扰，且具有一定的随机性，几个代表性频率的实测数值并不能说明整个短波频段的干扰情况。

为了对电气化高速铁路短波频段的电磁干扰进行定量分析，本文对干扰类型、产生原因进行详细研究，并参照国标GB/T 24338.2[5]在合福高铁铁轨旁进行实测，最后给出分析结果。

2 电气化高速铁路电磁干扰

2.1 电气化高速铁路的结构

采用受电弓与接触网之间的滑动接触完成能量的传输，我国电气化高速铁路大部分采用50Hz牵引供电，电能由发电厂经变电所、电网送到牵引变电所，牵引变电所把来自电网的电压变成25kV送至接触网，电力机车通过车顶的受电弓采集接触网电能。机车上的变压器和功率变换模块接受受电弓的电能后经过变压变频传给牵引电动机，带动列车轮毂旋转，同时把牵引电流引入钢轨，最后流回牵引变电所，形成牵引供电回路，如图1所示。电气化高速铁路对无线电测向天线场的电磁干扰可分为无源干扰和有源干扰。

图1 电气化铁路结构图

2.2 无源干扰

对无线电测向天线场的无源干扰，主要是由于线路的金属部件，即支柱、吊弦、承力索、接触导线等受电磁波激励而产生感应电流，进而形成二次辐射电磁波，此二次辐射波与主电磁波发生作用后，使得到达测向天线场的电磁波波前发生变化，产生测向误差。此外，铁路高架桥梁也有可能成为地波传播的障碍物，使得电磁波发生绕射，进而影响测向准确度。

2.3 有源干扰

电气化高速铁路弓网系统电磁环境复杂，牵引变电所设备、供电接触网、机车内部设备、受电弓与接触网的滑动接触点都有可能是电磁干扰源，根据空间特性，可将它们分为固定干扰源和移动干扰源，如图2所示。

图2 电气化高速铁路的电磁干扰源

在固定干扰源中，由于交流牵引供电，变电所内没有大型整流设备，不会产生高次谐波和放电噪声，所以牵引变电所设备并不造成严重的电磁干扰。牵引供电系统使用的是25kV、50Hz交流供电，供电电压较低，不会产生电晕噪声，线路放电属于局部故障，一经发现即可排除。在流动干扰源中，电力机车本身产生的干扰一般可以不予考虑，这主要是机车内部的干扰源都将受到机车金属体的屏蔽而向外辐射较少。因此，受电弓在接触网导线上滑动和离线时所产生的电磁噪声是最重要的电磁干扰来源，这主要包括三个方面：弓网接触电阻微小变化引起的电平相对稳定的连续电磁干扰，在低速与启动时表现明显；列车正常运行时产生的脉冲连续电磁干扰；弓网离线产生的不连续脉冲电磁干扰即弓网离线电弧电磁干扰。由于高速铁路轨道不平顺、列车运行速度变快等原因造成弓网分离的瞬间，受电弓和接触网之间的电压差急剧增加，使得两者之间的气体发生击穿，从而引起气体放电，形成电弧[6]。弓网离线电弧电磁干扰幅度高、频域宽，它的产生具有一定的随机性，且随着列车速度提高而增加。

3 电磁干扰的测量

3.1 测量地点的选取

弓网电弧的产生是几率性事件，为了较为准确地反映列车通过测向天线场附近时弓网滑动、离线电磁噪声的频率特性，本文的测试地点没有特意选择电分相处，而是在天线场周边选取了一个较为平坦，没有高压供电线路影响的地点。同时，参照国标GB/T 24338.2的测试方法进行了现场布置，但由于列车运行速度快，且铁轨沿线设有混凝土护栏，出于安全和实际考虑，最终将测试天线架设在距离铁轨中心线20m远处，测试现场如图3所示。

图3 测试现场图

3.2 测量系统及参数设置

本文现场实测时使用的是德国R&S公司的监测接收机PR100，其FFT实时带宽为10MHz，配套环形天线HE300HF处于无源模式，并采用垂直极化方式，天线因子如图4所示。接收机使用频段扫描模式，检波方式为峰值检波，因为接收机RBW并无国标GB/T 24338.2中建议的9kHz选项，所以测量时采用6.25kHz。由于列车运行速度快，约为290km/h，通过测试点时间约为3～5s，为了提高扫描速度，将短波频段分成3段：3-10MHz，10-20MHz，20-30MHz，依次进行测量。

图4 环形天线HE300HF天线因子

4 测量结果与分析

测量时，听见地面传来的列车“轰轰”声后（约通过测试点前10秒）开始记录数据，至列车通过测试点30秒后停止。经过对测量数据的整理，可以得到列车通过测试点这段时间3-10MHz，10-20MHz，20-30MHz的统计频谱图，如图5所示。

图5 列车通过测试点时的统计频谱图（dBuv）

其中，蓝色曲线代表没有列车通过时接收机记录的瞬间电平值，可以看出，测量系统能接收到正常短波信号，大信号主要是广电台广播，集中在4-5MHz，9-10MHz，11-12MHz，15-16MHz，17-18MHz等频段，其他频段信号较为稀疏或电平值较弱，与日常监测情况相符。

红色曲线表示列车通过测试点时接收机捕捉到的最大电平值。在短波频段，干扰普遍存在，本次测量，3-10MHz噪声电平值普遍较大，在35-50dBuv之间，频率为3.45MHz的噪声电平最大，达到50dBuv；10-20MHz噪声电平值普遍在25-40dBuv之间；而20-30MHz噪声电平值最小，一般在5-20dBuv之间。

图6 多次测量后选取噪声电平最大值得到的统计频谱图

通过多次测量，并选取噪声电平最大值，可描绘出整个短波频段的电磁干扰情况，如图6所示。结果显示，噪声电平随着频率的变大而降低，但不是连续下降，呈现一定的抖动，干扰最大值出现在3.23MHz，幅值达到67.2dBuv。通过对比可知，电磁干扰的频点及其幅值偶发性较强，选取几个代表性频点的实测数值并不能说明整个短波频段的干扰情况。

5 结束语

本文首先介绍了电气化高速铁路的结构及其电磁干扰来源，并通过实际测量详细分析了列车通过时产生的短波电磁干扰情况。由测量结果可见，离铁轨中心横向距离20m处的电磁干扰严重，正常信号淹没在噪声之下。福建监测站测向天线场离合福高铁线路具有一定距离，电磁干扰横向传播特性及测向天线场实测分析是下一阶段的研究重点。

[1] GB13614-2012：短波无线电测向台（站）电磁环境要求[S]

[2] 陈弘扬，王心尘，江建兴．福建监测站短波测向天线场电磁环境测试分析[J]．数字通信世界，2015(9):8-12

[3] 李希炜，朱峰．武广高速铁路轨旁电磁干扰实测及分析[J]．铁道标准设计，58(9):121-124, 2014

[4] 李焕然．电气化铁道的无线电噪声对短波发信场的影响[D]．北京交通大学，2006

[5] GB/T 24338.2-2011：轨道交通 电磁兼容 第2部分：整个轨道系统对外界的发射[S]

[6] MILENKO B, VALERY K, NIKOLAI M.著．徐良军译．电接触理论、应用与技术[M]．北京：机械工业出版社，2010:477-479

MoCA联盟正式推出全新宽带接入技术规范MoCA ACCESS™

2017年6月7日，凭借在高性能和高可靠性的固有优势，MoCA（同轴电缆多媒体联盟）宣布正式推出全新MoCA Access宽带接入规范。基于MoCA 2.5标准，MoCA Access利用现有楼内同轴电缆，实际数据速率可达到2.5Gb/s。

MoCA Access作为一项点对多点接入技术，可最多接入63个调制解调器（用户端），能够兼容电视、DOCSIS和蜂窝（4G/5G）技术等传统服务，工作频率范围为400MHz至1675MHz。

此外，MoCA Access的延迟不超过5毫秒，下行和上行速率分别高达2.5Gb/s和2Gb/s。

作为一种光纤扩展技术，MoCA Access十分适用于已经安装光纤到地下室（FTTB）或光纤入网，并希望利用现有同轴电缆连接每个公寓或单元的运营商和互联网服务提供商。此外，MoCA Access对在建筑中使用同轴电缆的细分市场中的商业集成商也极具吸引力，例如酒店/宾馆、餐厅、办公楼及任何其他建筑。

MoCA联盟总裁Charles Cerino表示：“MoCA Access充分利用了MoCA在高性能、高可靠性以及无需铺设新线路方面的核心优势。如今，世界各地的服务提供商都能够充分利用这项受到行业承认且专为未来设计的高速技术。此外，凭借极低的延迟率，MoCA Access同样能够与即将推出的5G等蜂窝技术的有线回程架构实现完美互补。”

MoCA Access可为最多八(8)类流量提供标准流量调整和服务质量支持（QoS）。同时，它还能够提供强大的安全性、并具有三种传输功率模式，包括45dB，55dB或65dB链路预算，以及节能模式。

Measurement and Analysis of Shortwave EMI Produced by Hefei-Fuzhou High-Speed Railway

Jiang Jianxing, Zhu Jie, Chen Hongyang
(State Radio Monitoring Center Fujian Station, Xiamen, 361004)

This paper introduces the structure of electrified high-speed railway and the source of electromagnetic interference (EMI). To analysis the shortwave EMI produced by Hefei-Fuzhou high-speed railway, field test according to GB/T 24338.2 is conducted when the train passes by.

Electrified high-speed railway; Shortwave; EMI

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.06.018

U228.3文献标示码：A

1672-7274（2017）06-0054-04

江建兴，男，1989年生，现任国家无线电监测中心福建监测站助理工程师。

朱 杰，男，1986年生，现任国家无线电监测中心福建监测站工程师。

陈弘扬，男，1989年生，现任国家无线电监测中心福建监测站助理工程师。