高速磁浮列車電磁兼容技術工程化探索

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摘要:通過高速磁浮列車電磁兼容技術系統策略的研究，針對高速常導磁懸浮列車電氣系統設計、整車結構布局、電氣線路敷設及電氣裝置電磁兼容特性分析，基于車輛工序過程及作業單元，充分細化和分解技術標準和要求，明確高速磁浮車輛電磁兼容技術的工程化應用方法及措施。

關鍵詞:高速磁浮車輛;電磁兼容;工藝技術;工程化應用

高速磁浮車輛與安裝于地面軌道的牽引供電、運控通信系統，以及隨車裝載的大功率變頻、變壓逆變器，整流器和各種先進的控制網絡、信號控制等設備，使整列車輛系統形成一個帶有復雜電磁能量的巨大移動源。車輛設備和系統一旦發生電磁干擾問題，輕則導致系統出現信號錯誤，重則導致車輛無法正常運營。因此，通過高速磁浮車輛的工程化研制，充分研究其系統電磁兼容性要求，并通過各種措施明確其工程化應用策略，針對作業過程制定有效的工藝方法，保證整車的電磁兼容性達到系統要求，從而保證軌道車輛產品電磁兼容性、系統性能的穩定可靠。

1高速磁浮列車系統特性及電磁兼容性要求

高速磁浮列車采用電磁懸浮(EMS)方式，車輛與磁浮地面軌道系統具有電耦合，通過車載懸浮磁鐵模塊的激勵產生受控的電磁場。懸浮磁鐵與安裝在磁浮軌道上的直線電機定子鐵芯得電后產生吸力，將車輛整體提升，產生穩定的懸浮。高速磁浮系統電磁兼容性(EMC)分為環境級、系統級、子系統級、部件級、設備(芯片)級等各個層級(見圖1)，以及各層級之間共同存在的EMC問題，而且其寬頻譜、各種騷擾途徑(傳導、感應、輻射)俱全的特點，也使軌道交通車輛的電磁兼容環境異常復雜。特別是磁浮列車在懸浮及高速運行時，車輛與軌道之間沒有任何機械接觸，因此對整個系統的電磁兼容和接地系統采用特殊的系統設計策略和模式。

2高速磁浮列車電磁兼容技術工程化應用

2．1技術要求及應用要素分析

2．1．1整車布局軌道交通系統作為長鏈接、動態和工況復雜的列車，整列編組和單個車輛的系統布局，都須充分考慮電氣系統和電氣設備的性能和安全要求。在有限的空間內集中了高壓高頻大功率的干擾源設備，和很多高靈敏度的易受干擾的敏感設備，在總體布局時，遵循以下原則:(1)整列動力供電系統和控制通訊系統分布于車體下方，動力線路在夾層中部，控制線路在兩側線槽內;(2)車上電氣系統分回路布置于車頂兩側分隔線槽內或金屬線管內;(3)車下設備采用全封閉式，布置劃分為高干擾區、主要干擾區、中間區、主要敏感區、高敏感區;(4)車上配電柜等電氣裝置根據供電和控制功能盡可能分開布置;(5)司機室內優化空間布局設計，將設備按照電磁干擾度和敏感度大小進行布局和防護。2．1．2電纜選型應用從電磁兼容角度分類，應充分考慮電纜選型及基本應用原則，電纜主要分為含有非常敏感信號、輕微敏感信號、輕微干擾信號、強干擾信號的中壓及高壓電纜。對于不同電纜的類別，有相應的物理隔離間距及隔離方法。其中電纜屏蔽層是良好的接地線，具有良好的電場和磁場屏蔽效果，且金屬屏蔽護套兩點接地所引起的環流損耗對電纜總損耗的影響不大。2．1．3布線要求布線設計基本原則包括:根據高壓和低壓電纜應隔離敷設，例如分布于車輛兩側;交流線和直流線應分開敷設，間隔距離應滿足要求。所有的信號線路都應當與電源或其他線路隔離，不能把低壓電平信號線路和交流電源線路敷設在一起。2．1．4線槽及管路高速磁浮列車夾層在車下，設置帶隔艙的高壓線槽、低壓線槽，車上也設置帶隔艙的線槽。各型電纜分類布置于線槽隔艙，避免相互干擾。2．1．5電氣裝置高速磁浮車輛夾層結構是車體的一個獨立裝配件。夾層結構中底部布置有分路電纜槽，用來安裝強電電纜;為了使功率電纜和控制電纜在物理空間上相互分離，控制電纜安裝在夾層結構上表面兩側的電纜槽內。功率電纜和控制電纜之間的功能連接在物理上也是分離的，通過接線盒相互連接。2．1．6電氣連接電氣連接必須遵循將電源線和信號線分離的原則。在電纜和電纜槽被引入接線盒時，電源線和信號線應使用分開或相互獨立的接線裝置(分線箱或接線盒)，如果一個電纜和電纜槽內的走線進入同一個接線裝置，則應當把電纜使用連接器或端子排分開敷設。絞線接線位置在接線排上盡可能相鄰或相近;電纜屏蔽層可最大限度地接近連接器或端子排，從而保護導線免受干擾。2．1．7電磁兼容性接地合理解決軌道車輛的接地問題是解決電磁干擾問題最廉價和有效的方法。良好的接地既能夠提高抗擾度，又能夠減小干擾發射。

2．2技術策略及工程化管控措施

根據IEC60050標準，EMC是指設備或系統可在其電磁環境中正常運行，且不會對其環境中任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。高速磁浮系統執行專門為鐵路系統設計和編制的EN50121系列EMC產品標準，其中帶軌道設備的車輛按照EN50121－3－1以及EN50121－3－2中關于輻射和抗干擾性中相關要求執行。通過目前對電磁兼容技術的研究，細分干擾源及干擾現象，在技術層面細化技術策略及技術措施，明確技術標準和規范，并形成相對完整的技術體系和系統管控的措施，具體如圖2所示。其中與軌道車輛工程化電氣施工工藝及作業直接相關的措施包括搭接和接地、屏蔽處理、以及電纜和布線技術及相關要求。

2．3施工工藝規范的要求

滿足軌道車輛應用的電磁兼容取決于:功能安全性、可靠性，以及良好的工程化實施。結合電磁兼容技術要求，從工藝技術角度，對相應車輛電磁兼容性工程化應用提出具體要求，如表1所示。

3結論

通過對高速磁浮列車電磁兼容性的系統研究和分析，結合工藝設計進行過程策劃，將理論的技術標準要求，細化為施工工藝標準和方法，有效推進高速磁浮列車電磁兼容技術的工程化應用，保證整車電磁兼容性達到系統要求，從而保證軌道車輛產品電磁兼容性、系統性能的穩定可靠。

作者：董力群 劉東杰 王雙華 單位：中車青島四方機車車輛股份有限公司