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《高速鐵路技術雜志》2016年第6期

摘要:

電磁兼容試驗是鐵路信號產品設計和驗收中必不可少的一部分，而試驗標準作為試驗的指導文件就顯得尤為重要。由于鐵路信號產品電磁兼容試驗通用標準發生變化，而很多標準使用者對標準變化內容的理解存在誤區，導致試驗在進行中產生分歧。文章介紹了電磁兼容以及鐵路信號產品電磁兼容試驗標準的基本內容，并且從引用試驗方法標準版本、試驗項目、抗擾度性能判據三個方面分析鐵路信號產品電磁兼容試驗通用標準的具體變化，一方面總結出鐵路信號產品電磁兼容試驗標準的發展趨勢，對鐵路信號產品標準中的電磁兼容部分提出建議;另一方面對標準變化產生的理解誤區進行詮釋，最終使鐵路信號產品電磁兼容試驗標準在實際中被順利應用。

關鍵詞:

鐵路信號;電磁兼容試驗;標準

隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術及通信技術等先進技術不斷在鐵路信號系統中的應用，鐵路信號系統更容易受到電磁干擾［1］，并且自身也更易產生電磁輻射。因此鐵路信號產品的電磁兼容試驗顯得尤為重要，作為試驗依據的電磁兼容標準更應該得到關注，緊跟標準的發展趨勢才能使試驗更好地為產品服務。作為鐵路信號產品電磁兼容試驗的通用標準的TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》于2010年12月21日正式被GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》替代，但是由于很多產品標準中直接引用TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》，而且并未改版或作說明，所以很多企業仍以TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》作為試驗的指導標準，這就導致試驗中會對基礎標準版本的選擇、試驗項目、以及試驗結果的判定產生誤解。因此對比分析TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》與GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》之間的差異性就顯得尤為重要。

1電磁兼容的基本概念

國家標準GB/T4365－2003《電工術語電磁兼容》(等同采用IEC60050(161):1990《國際電工詞匯(IEV)161章:電磁兼容》及其第一修正案Amend-ment1:1997和第二修正案Amendment2:1998)對電磁兼容性定義為:設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。由定義可以看出電磁兼容(EMC)主要研究的是如何使在同一電磁環境下工作的電器電子系統、設備和元器件都能正常工作，互不干擾，達到兼容狀態。騷擾源、傳輸途徑和敏感設備構成了EMC研究的內容，稱為干擾三要素。

2鐵路信號產品電磁兼容標準概況

2．1電磁兼容標準的組織

鐵路信號產品的電磁兼容標準基本上是基于國際無線電干擾特別委員會(CISPR)的CISPR系列標準和國際電工委員會(IEC)第77技術委員會(TC77)的IEC系列標準。CISPR與TC77同為國際電工委員會IEC在電磁兼容方面的委員會。CISPR負責大于9kHz所有類型電器的電磁干擾(EMI)無線電信號保護測試標準規范的編寫，TC77負責EMC基礎標準(發射和抗擾度標準)規范的編寫。電磁兼容標準的中國組織與國際組織的接口關系如圖1所示。全國無線電干擾標準化技術委員會主要任務是發展我國無線電干擾標準化體系，開展我國在無線電干擾方面的標準化工作，組織制定、修訂和審查國家標準，開展與IEC/CISPR相對應的工作。全國電磁兼容標準化技術委員會是在電磁兼容領域內，從事全國性標準化技術工作與協調工作的組織。主要負責協調IEC/TC77的國內歸口工作，推進對應IEC61000系列有關EMC標準的國家標準制定、修訂工作，并對EMC需制定的政策、法規、標準化工作及組織建設提出建議。

2．2鐵路信號產品電磁兼容試驗標準

鐵路信號產品電磁兼容性主要包括兩個方面:發射和抗擾度。發射是指設備或系統對同環境下的其他產品產生的電磁干擾;抗擾度是指設備或系統抵抗環境中的電磁干擾的能力。2003年9月1日至2010年12月21日鐵路信號產品的電磁兼容試驗以TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》為通用標準，TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》主要規定了不同端口所需進行的試驗、需達到的試驗等級要求以及性能判據。目前鐵路信號產品的電磁兼容試驗以GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》及GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》(此標準規定的試驗項目以及依據的基礎標準如圖2所示)作為通用標準。GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》中對性能判據進行了定義，GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》中規定了不同端口所需進行的試驗，需達到的試驗等級要求以及性能判據。對于具體產品的電磁兼容要求則由相對應的產品標準來規定。通用標準為試驗項目指導標準，試驗方法、試驗等級的分類主要采用國家基礎標準(見圖2)，抗擾度等同采用IEC61000－4系列標準，發射限值等同采用IEC61000－6－4和CISPR22標準。抗擾度試驗基礎標準還包括GB/T17626．11－2008《電磁兼容試驗和測量技術電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗》及GB/T17626．13－2006《電磁兼容試驗和測量技術交流電源端口諧波、諧間波及電網信號的低頻抗擾度試驗發射試驗》兩項標準。發射限值常用的基礎標準還包括GB9254－2008《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》。

3TB/T3073－2003與GB/T24338．1－2009、GB/T24338．5－2009的比較

3．1引用試驗方法標準版本

TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》中引用的試驗方法標準明確指出了日期，凡是注日期的引用標準，其隨后所有的修改單(不包括勘誤)或修訂版均不適用于此標準如圖2所示。GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》中引用的試驗方法標準沒有指出日期，不注明日期的引用文件，最新版本依然適用于此標準。例如TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》中引用GB/T17626．4－1998《電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》，而目前使用的GB/T17626．4為2008年的版本，GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》就可以使用此版本的標準。GB/T17626．4－2008《電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》相較于GB/T17626．4－1998《電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》對試驗等級中增加了100kHz的重復頻率，并注釋“100kHz更接近實際情況。專業標準化技術委員會應決定與特定的產品或者產品類型相關的那些頻率”，還增加了對試驗時間的要求，其中有說明“專業標準技術委員會可選擇其他試驗持續時間”。由此可以看出電磁兼容標準的發展趨勢是使試驗更貼近產品的實際情況，根據產品實際使用情況來選擇試驗方法中的一些參數。GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》緊跟引用標準的發展趨勢。

3．2試驗項目

TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》與GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》相比對電源端口抗擾度試驗增加了交流電源諧波試驗及電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗。交流電源諧波抗擾度試驗及電壓暫降、短時中斷和電壓變化試驗的對象主要為與低壓電網有直接聯系的設備，目前鐵路信號產品大多通過專供電源取電。對這兩項試驗有要求的特殊設備可在其產品標準中單獨提出。

3．3抗擾度性能判據

如表1所示TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》中所有試驗項目均采用相同的判據。由于瞬時脈沖性質(靜電放電、浪涌、脈沖磁場)的抗擾度試驗干擾施加時間為微秒級甚至納秒級，所以只能觀察到設備試驗后的狀態，由此可見TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》的性能判據過于籠統。GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》中性能判據A主要針對持續性試驗(射頻電磁場輻射、工頻磁場、射頻場感應的傳導騷擾、電快速瞬變脈沖群)，性能判據B主要針對瞬時脈沖性試驗。GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》性能判據A與B主要針對不同類型的試驗，并不是兩個級別的判據，試驗結果判為“A”或者“B”的依據是試驗項目而不是性能下降。這是GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》與TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》在性能判據中最大的差異，也是目前GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》在使用中存在的最大誤區。TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》的性能判定方法已經深入人心，由此導致GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》在使用中，很多使用者對于其性能判據的理解存在誤區，認為被判為“B”就是指設備性能下降，是不可接受的。目前TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》已經被GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》替代，希望通過這兩類標準性能判據的對比，使以后標準的使用者可以更好理解標準，消除誤區。

3．4電磁兼容標準發展趨勢

通過對TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》與GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》、GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》的比較，可以看出電磁兼容標準發展的趨勢是更加結合實際情況，綜合考慮產品的本質與應用環境，使試驗環境更加貼近現場使用環境。GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》中“當設備按預期使用時，設備的性能沒有下降或能力喪失不允許低于制造商規定的相應性能等級”表明對于性能下降是否在技術范圍內主要由制造商和用戶來決定。在GB/T17626系列標準的最新版本中也可以發現“試驗結果的評定”中提到“相關的性能水平由設備的制造商或試驗的需求方確定，或由產品的制造商和購買商雙方協商同意”。從以上性能判據和試驗結果的評定說明中均能看出電磁兼容標準的發展趨勢是向著更加靈活、更加實用的方向發展，緊密的與產品本質及實際使用相結合。結合電磁兼容標準的發展趨勢，在試驗中應該把握以下基本原則:受試設備(EUT)與實際使用的條件、狀態相同，采用“相當”實際使用的條件時，試驗報告中必須詳細記錄當時的試驗配置。

4鐵路信號產品標準中的電磁兼容

對于已經成熟的鐵路信號產品有專門的鐵路產品標準。目前的產品標準中對電磁兼容試驗的描述有些不夠詳細，試驗方法直接指向基礎標準，對于試驗結果中性能判據需要的功能要求沒有明確提出，建議在產品標準中增加說明。對于試驗結果及功能要求建議遵循以下的原則:①用最壞結果作為試驗結果;②試驗中不僅要測試技術功能，更要測試安全保障功能。

5結束語

電磁兼容試驗是鐵路信號產品試驗中很重要的一個環節，GB/T24338．1－2009《軌道交通電磁兼容第1部分:總則》、GB/T24338．5－2009《軌道交通電磁兼容第4部分:信號與通信設備的發射與抗擾度》已經替代了TB/T3073－2003《鐵道信號電氣設備電磁兼容性試驗及其限值》。在這兩個標準的應用過程中，要注意試驗方法所依據的基礎標準的版本號，選擇試驗項目要根據產品的性質、使用環境等來決定，最重要的是對于性能判據的選擇要區別于老標準，走出老標準帶來的慣性思維，避免在試驗過程中產生誤解，使電磁兼容試驗順利進行。同時在試驗中應該緊抓標準向著產品本質及實際使用相結合的發展趨勢，使試驗更加靈活、更加實用。

參考文獻:

［1］楊世武，沙斐．鐵路信號電磁兼容技術［M］．北京:中國鐵道出版社，2010．

［2］鄭軍奇．EMC電磁兼容設計與測試案例分析(第2版)［M］．北京:電子工業出版社，2013．

［3］李邦協，尹海霞．電磁兼容標準的國內外概況［J］．電動工具，2004，33(4):18－23．

［5］GB/T24338．5－2009軌道交通電磁兼容第4部分:信號和通信設備的發射和抗擾度［S］．

［6］GB/T17626．1－2006電磁兼容試驗和測量技術抗擾度試驗總論［S］．

［7］GB/T17626．4－2008電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗［S］．

作者:焦媛 單位:西安通號鐵路信號產品檢驗站有限公司