高鐵動車組電磁兼容仿真技術

高速動車組運行機製複雜，對電磁兼（jiān）容性提出了更高要求。基於電磁環境對高速（sù）動車組的影響，將傳感器信號線和車底高壓輸電線組成仿真係（xì）統，從串擾電壓、串擾耦合係數等因素全麵開展了電磁兼容（róng）技術仿真分析。分析結（jié）果表明：電磁幹擾主要發生於10 MHz以（yǐ）上，其中在41 MHz附近最大，且隨著信號（hào）線長度的增加而增大。以上技術參數對高速動車組行車安全和高（gāo）速鐵路運營有借鑒意義。

高速動（dòng）車（chē）組是集網絡（luò）通信、高壓、變頻、計算機控製技術於一體的（de）係統設（shè）備，內含多種電纜線束和電子設備，不僅含有大功率輻射信號源，也存在高靈（líng）敏度（dù）通信（xìn）設備和傳感器。在強弱電信號（hào）相互交織的空間內，高速動車組電磁兼容性要求更高，有針對性地開展技（jì）術分（fèn）析至關重要。

高速動車組作為集網絡通信、高壓、變頻、計算機控製技術於一體的複雜（zá）設（shè）備，內部布（bù）局非常（cháng）緊密，尤其是電纜敷設密（mì）度較高，而大部分設備的電磁（cí）兼容問題都是電纜故障引發（fā）的。車載電纜具有高效的電磁（cí）波接收及輻射天線，不僅為有效傳導形成了良好條件，也混入了幹擾傳導。在高速動車運營（yíng）過程中，傳感器大部分時間都在采集信號，形（xíng）成了電磁幹擾汙染。據京廣線2012年統計數（shù）據（jù），發生的115次故障大部分是由傳感器傳輸信號電（diàn）磁（cí）幹擾引起的。此外，高速動車（chē）組在電氣化的鐵路線路上運行，也導致其電磁環境非常複雜。電磁環境幹擾包含內部幹擾和外部幹（gàn）擾兩部分（fèn）。內部幹擾包含設備內部的元件發熱、大功率和高電壓（yā）部件產生的磁場、電（diàn）場耦合對其餘部件產生的影響等；外部幹擾包含高壓接觸網、移（動）電話、手提電腦（nǎo）、空間電磁波（bō）、牽引電路、自然（rán）雷電沙暴等。高速動車組電磁環境同時也會（huì）對外部環境產生幹擾，例如（rú），電（diàn）磁波對帶有心髒起搏器的人產生的影響，以及對無線電通信造成的影響等。

仿真選擇基於CRH2研發的CRH2C動車組，時速達到250 km。作為新的係統，必須做好電（diàn）磁兼容性設（shè）計，確保各個部件滿足最（理）想的布局要求。

2.1 仿真模型

按（àn）照CRH2C動車組的傳感器信號線布線方式、高壓輸電線布線方（fāng）式，建立車底高壓電纜同轉向架傳感器線纜（lǎn）之間的相對位置，具體如圖1所示。兩（liǎng）根電纜距地麵的（de）距離分別為h1、h2，車底高壓輸（shū）電線半徑和傳感器信號線半徑分別（bié）為r1、r2。此（cǐ）外，車底高壓輸電線屏蔽層半徑和傳（chuán）感器信號線屏蔽層半徑（jìng）分別為r1p、r2p，兩導線的中心（xīn）間距為d。在仿真係統中代入（rù）工程應用參數，即可開（kāi）展仿真分析。

2.2 仿真分析

2.2.1 傳感器信號線上的串擾電壓

設高壓輸電線上的騷擾電壓幅度（dù）為25 kV，隨著電源工作頻率的變化，受到幹擾的傳感（gǎn）器信號線上的電壓曲線如圖2所示。可以看出，信號線在（zài）41 MHz頻率附近出現最大的幹擾電壓，其幅值（zhí）為925 V；在（zài）10 MHz、20MHz及30 MHz等位置也會有較大的幹擾電壓（yā）出現。

2.2.2 頻率對串擾耦合係數的影響（xiǎng）

如果頻率低於10 MHz，串擾耦合係數最小為-190 dB，最大（dà）為-95 dB，對應於串擾感應電壓最小值7.9 μV和最大值0.445 V。處於（yú）50 Hz的市電時，串擾耦合係數為-168 dB，對應於串擾感應電壓99.5 μV。結合圖2和圖3的分（fèn）析，表明高壓輸電線的幹擾主要發生於（yú）10 MHz以上。

2.2.3 信（xìn）號線長度對串擾耦合係（xì）數的影響

串擾（rǎo）耦合係數總體（tǐ）上隨著傳感器信號線長度的（de）增加而增大。據相關文獻指出，導線（xiàn）間部（bù）分參數（shù）的增大也會導致串擾電壓增大。所以，並（bìng）行信號線長度應盡量減小，實現串（chuàn）擾的合理控製。

隨著時代的發展，高速動車組的（de）應用越來越廣泛，電磁兼容問題也越來（lái）越突出。所以（yǐ），本文就高速動車組電磁兼（jiān）容仿真技術（shù）進行了分析，得出結論包括：部件設（shè）計時要求（qiú）布局科學；在高壓輸電線周圍要設置屏蔽設施；最（大）程.度減少並行（háng）信號線（xiàn）長度；在10MHz以上，特別是41 MHz附近頻段做好防護（hù）等。希（xī）望本文對高速動車組行車和高（gāo）速鐵路運營全局安全提供一定的參考作用。