動(dòng)車(chē)組車(chē)載BTM電磁干擾排查及抑制

摘要：—針對(duì)動(dòng)車(chē)組車(chē)載BTM電磁干擾問(wèn)題，文章闡述了車(chē)載BTM電磁干擾排查方法，分析了列車(chē)功率設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理，并利用微晶磁環(huán)解決該電磁干擾問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：—?jiǎng)榆?chē)組;BTM天線(xiàn);電磁干擾;抑制;

引言

中國(guó)列車(chē)控制系統(tǒng)（CTCS）點(diǎn)式應(yīng)答器系統(tǒng)是我國(guó)鐵路系統(tǒng)的重要組成部分，其車(chē)載BTM是進(jìn)行車(chē)地間信息傳輸?shù)闹匾b備，其對(duì)列車(chē)運(yùn)行安全至關(guān)重要。由于動(dòng)車(chē)組車(chē)底布局空間有限，大量的電子電氣設(shè)備及線(xiàn)纜互相交織，使得車(chē)載BTM設(shè)備處于一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境中。另外，國(guó)產(chǎn)動(dòng)車(chē)組在引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新的過(guò)程中，引進(jìn)不同國(guó)家廠(chǎng)商電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)防護(hù)理念不同，導(dǎo)致不同類(lèi)型動(dòng)車(chē)組BTM設(shè)備電磁抗干擾水平有所差異[1]。近年來(lái)，由電磁干擾造成BTM故障問(wèn)題頻發(fā)屢見(jiàn)不鮮。

BTM電磁兼容技術(shù)要求

鑒于安全考慮，動(dòng)車(chē)組車(chē)輛出廠(chǎng)前一般會(huì)對(duì)車(chē)輛輔助設(shè)備全啟工況下，進(jìn)行BTM天線(xiàn)電磁騷擾測(cè)量。測(cè)試布置見(jiàn)圖1，測(cè)量技術(shù)要求為：設(shè)置頻譜儀RBW 為30kHz，VBW為30kHz，峰值Max Hold時(shí)長(zhǎng)不低于5min，在3MHz-5.5MHz頻段范圍內(nèi)騷擾功率最大幅值不得高于-60dBm。

車(chē)載BTM電磁干擾排查

針對(duì)車(chē)輛BTM電磁騷擾問(wèn)題，多采用排除法來(lái)分析[2]，過(guò)程及處理方法圖2所示。一般來(lái)說(shuō)，造成BTM電磁測(cè)量超標(biāo)可從兩個(gè)方面著手：①功率設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生空間電磁干擾經(jīng)BTM天線(xiàn)耦合接收;②BTM線(xiàn)纜通過(guò)車(chē)輛功率設(shè)備或線(xiàn)纜耦合干擾。利用BTM天線(xiàn)外接線(xiàn)纜（即不用原BTM線(xiàn)纜）連接頻譜儀，來(lái)判斷干擾耦合途徑。若外接線(xiàn)纜測(cè)量值比初始值小得多，則干擾主要通過(guò)BTM線(xiàn)纜耦合，更換BTM線(xiàn)纜或變更其走線(xiàn)整改優(yōu)化;若外接線(xiàn)纜測(cè)量值與初始值相差不大，則說(shuō)明電磁干擾由天線(xiàn)空間接收造成。此外，應(yīng)注意BTM天線(xiàn)與線(xiàn)纜接口處的可靠性，可測(cè)量駐波比確認(rèn)。

由EMC三要素，BTM作為敏感設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法對(duì)其安裝位置進(jìn)行更換，要解決該問(wèn)題就需要定位干擾源和干擾耦合路徑。

為準(zhǔn)確查找干擾源，對(duì)車(chē)上用電設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)排查，順序?yàn)橄热蹼姾髲?qiáng)電：①蓄電池供電系統(tǒng)（即DC110V供電），包括車(chē)載ATP、語(yǔ)音播報(bào)、照明，控制等系統(tǒng);②輔助供電系統(tǒng)，包括輔助逆變器、整流器及其供電設(shè)備。對(duì)車(chē)上疑似干擾設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)依次斷上電操作，觀(guān)察測(cè)試結(jié)果是否有明顯下降。

功率設(shè)備電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理及磁環(huán)抑制

列車(chē)內(nèi)部功率設(shè)備工作時(shí)，由于開(kāi)關(guān)型器件快速的開(kāi)關(guān)切換，產(chǎn)生上升沿陡峭的電流變化率（di/dt）、電壓變化率（du/dt），而du/dt作用在系統(tǒng)分布電容上產(chǎn)生共模電流[3]，共模電流在大的環(huán)路中產(chǎn)生電磁輻射是BTM電磁干擾的主要原因。為抑制共模電流，利用磁環(huán)增加環(huán)路阻抗是簡(jiǎn)單、有效且便于工程實(shí)施的抑制方法。微晶磁環(huán)以其高磁導(dǎo)率、強(qiáng)抗飽和能力等優(yōu)點(diǎn)[4]，在功率變流設(shè)備共模干擾抑制方面發(fā)揮重要的作用，磁環(huán)盡量安裝在靠近功率設(shè)備屏蔽殼端口處。

對(duì)于共模磁環(huán)，一般差模電流在磁芯中產(chǎn)生的磁通能夠相互抵消，但在實(shí)際應(yīng)用中，電纜與共模磁環(huán)構(gòu)成單匝共模扼流圈，由于電纜與磁環(huán)內(nèi)邊緣貼近，在大電流的作用下會(huì)產(chǎn)生漏磁通，導(dǎo)致磁環(huán)中的磁通很難被完全抵消，造成磁環(huán)局部飽和，影響磁環(huán)整體性能。對(duì)于共模電流來(lái)說(shuō)，兩個(gè)繞組（正負(fù)電纜）電流方向相同產(chǎn)生磁通同向疊加，使兩繞組總電感量等于各自繞組自感與互感之和，增強(qiáng)了電感量對(duì)共模電流產(chǎn)生較強(qiáng)的感抗，從而抑制共模電流達(dá)到濾波的目的。

結(jié)論

文章簡(jiǎn)單介紹了BTM電磁兼容技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)干擾源進(jìn)行排查，并利用共模磁環(huán)抑制共模電流來(lái)解決車(chē)載BTM電磁干擾問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：饒稼祥（1990年12月——），男，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，助理試驗(yàn)工程師，從事鐵路行業(yè)電磁兼容試驗(yàn)及研究工作。

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