铁路信号产品电磁兼容试验分析范文

《高速铁路技术杂志》2016年第6期

摘要:

电磁兼容试验是铁路信号产品设计和验收中必不可少的一部分，而试验标准作为试验的指导文件就显得尤为重要。由于铁路信号产品电磁兼容试验通用标准发生变化，而很多标准使用者对标准变化内容的理解存在误区，导致试验在进行中产生分歧。文章介绍了电磁兼容以及铁路信号产品电磁兼容试验标准的基本内容，并且从引用试验方法标准版本、试验项目、抗扰度性能判据三个方面分析铁路信号产品电磁兼容试验通用标准的具体变化，一方面总结出铁路信号产品电磁兼容试验标准的发展趋势，对铁路信号产品标准中的电磁兼容部分提出建议;另一方面对标准变化产生的理解误区进行诠释，最终使铁路信号产品电磁兼容试验标准在实际中被顺利应用。

关键词:

铁路信号;电磁兼容试验;标准

随着计算机技术、微电子技术、网络技术及通信技术等先进技术不断在铁路信号系统中的应用，铁路信号系统更容易受到电磁干扰［1］，并且自身也更易产生电磁辐射。因此铁路信号产品的电磁兼容试验显得尤为重要，作为试验依据的电磁兼容标准更应该得到关注，紧跟标准的发展趋势才能使试验更好地为产品服务。作为铁路信号产品电磁兼容试验的通用标准的TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》于2010年12月21日正式被GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》替代，但是由于很多产品标准中直接引用TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》，而且并未改版或作说明，所以很多企业仍以TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》作为试验的指导标准，这就导致试验中会对基础标准版本的选择、试验项目、以及试验结果的判定产生误解。因此对比分析TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》与GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》之间的差异性就显得尤为重要。

1电磁兼容的基本概念

国家标准GB/T4365－2003《电工术语电磁兼容》(等同采用IEC60050(161):1990《国际电工词汇(IEV)161章:电磁兼容》及其第一修正案Amend-ment1:1997和第二修正案Amendment2:1998)对电磁兼容性定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。由定义可以看出电磁兼容(EMC)主要研究的是如何使在同一电磁环境下工作的电器电子系统、设备和元器件都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。骚扰源、传输途径和敏感设备构成了EMC研究的内容，称为干扰三要素。

2铁路信号产品电磁兼容标准概况

2．1电磁兼容标准的组织

铁路信号产品的电磁兼容标准基本上是基于国际无线电干扰特别委员会(CISPR)的CISPR系列标准和国际电工委员会(IEC)第77技术委员会(TC77)的IEC系列标准。CISPR与TC77同为国际电工委员会IEC在电磁兼容方面的委员会。CISPR负责大于9kHz所有类型电器的电磁干扰(EMI)无线电信号保护测试标准规范的编写，TC77负责EMC基础标准(发射和抗扰度标准)规范的编写。电磁兼容标准的中国组织与国际组织的接口关系如图1所示。全国无线电干扰标准化技术委员会主要任务是发展我国无线电干扰标准化体系，开展我国在无线电干扰方面的标准化工作，组织制定、修订和审查国家标准，开展与IEC/CISPR相对应的工作。全国电磁兼容标准化技术委员会是在电磁兼容领域内，从事全国性标准化技术工作与协调工作的组织。主要负责协调IEC/TC77的国内归口工作，推进对应IEC61000系列有关EMC标准的国家标准制定、修订工作，并对EMC需制定的政策、法规、标准化工作及组织建设提出建议。

2．2铁路信号产品电磁兼容试验标准

铁路信号产品电磁兼容性主要包括两个方面:发射和抗扰度。发射是指设备或系统对同环境下的其他产品产生的电磁干扰;抗扰度是指设备或系统抵抗环境中的电磁干扰的能力。2003年9月1日至2010年12月21日铁路信号产品的电磁兼容试验以TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》为通用标准，TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》主要规定了不同端口所需进行的试验、需达到的试验等级要求以及性能判据。目前铁路信号产品的电磁兼容试验以GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》及GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》(此标准规定的试验项目以及依据的基础标准如图2所示)作为通用标准。GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》中对性能判据进行了定义，GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》中规定了不同端口所需进行的试验，需达到的试验等级要求以及性能判据。对于具体产品的电磁兼容要求则由相对应的产品标准来规定。通用标准为试验项目指导标准，试验方法、试验等级的分类主要采用国家基础标准(见图2)，抗扰度等同采用IEC61000－4系列标准，发射限值等同采用IEC61000－6－4和CISPR22标准。抗扰度试验基础标准还包括GB/T17626．11－2008《电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验》及GB/T17626．13－2006《电磁兼容试验和测量技术交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验发射试验》两项标准。发射限值常用的基础标准还包括GB9254－2008《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》。

3TB/T3073－2003与GB/T24338．1－2009、GB/T24338．5－2009的比较

3．1引用试验方法标准版本

TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》中引用的试验方法标准明确指出了日期，凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单(不包括勘误)或修订版均不适用于此标准如图2所示。GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》中引用的试验方法标准没有指出日期，不注明日期的引用文件，最新版本依然适用于此标准。例如TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》中引用GB/T17626．4－1998《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》，而目前使用的GB/T17626．4为2008年的版本，GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》就可以使用此版本的标准。GB/T17626．4－2008《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》相较于GB/T17626．4－1998《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》对试验等级中增加了100kHz的重复频率，并注释“100kHz更接近实际情况。专业标准化技术委员会应决定与特定的产品或者产品类型相关的那些频率”，还增加了对试验时间的要求，其中有说明“专业标准技术委员会可选择其他试验持续时间”。由此可以看出电磁兼容标准的发展趋势是使试验更贴近产品的实际情况，根据产品实际使用情况来选择试验方法中的一些参数。GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》紧跟引用标准的发展趋势。

3．2试验项目

TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》与GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》相比对电源端口抗扰度试验增加了交流电源谐波试验及电压暂降、短时中断和电压变化试验。交流电源谐波抗扰度试验及电压暂降、短时中断和电压变化试验的对象主要为与低压电网有直接联系的设备，目前铁路信号产品大多通过专供电源取电。对这两项试验有要求的特殊设备可在其产品标准中单独提出。

3．3抗扰度性能判据

如表1所示TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》中所有试验项目均采用相同的判据。由于瞬时脉冲性质(静电放电、浪涌、脉冲磁场)的抗扰度试验干扰施加时间为微秒级甚至纳秒级，所以只能观察到设备试验后的状态，由此可见TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》的性能判据过于笼统。GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》中性能判据A主要针对持续性试验(射频电磁场辐射、工频磁场、射频场感应的传导骚扰、电快速瞬变脉冲群)，性能判据B主要针对瞬时脉冲性试验。GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》性能判据A与B主要针对不同类型的试验，并不是两个级别的判据，试验结果判为“A”或者“B”的依据是试验项目而不是性能下降。这是GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》与TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》在性能判据中最大的差异，也是目前GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》在使用中存在的最大误区。TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》的性能判定方法已经深入人心，由此导致GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》在使用中，很多使用者对于其性能判据的理解存在误区，认为被判为“B”就是指设备性能下降，是不可接受的。目前TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》已经被GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》替代，希望通过这两类标准性能判据的对比，使以后标准的使用者可以更好理解标准，消除误区。

3．4电磁兼容标准发展趋势

通过对TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》与GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》、GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》的比较，可以看出电磁兼容标准发展的趋势是更加结合实际情况，综合考虑产品的本质与应用环境，使试验环境更加贴近现场使用环境。GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》中“当设备按预期使用时，设备的性能没有下降或能力丧失不允许低于制造商规定的相应性能等级”表明对于性能下降是否在技术范围内主要由制造商和用户来决定。在GB/T17626系列标准的最新版本中也可以发现“试验结果的评定”中提到“相关的性能水平由设备的制造商或试验的需求方确定，或由产品的制造商和购买商双方协商同意”。从以上性能判据和试验结果的评定说明中均能看出电磁兼容标准的发展趋势是向着更加灵活、更加实用的方向发展，紧密的与产品本质及实际使用相结合。结合电磁兼容标准的发展趋势，在试验中应该把握以下基本原则:受试设备(EUT)与实际使用的条件、状态相同，采用“相当”实际使用的条件时，试验报告中必须详细记录当时的试验配置。

4铁路信号产品标准中的电磁兼容

对于已经成熟的铁路信号产品有专门的铁路产品标准。目前的产品标准中对电磁兼容试验的描述有些不够详细，试验方法直接指向基础标准，对于试验结果中性能判据需要的功能要求没有明确提出，建议在产品标准中增加说明。对于试验结果及功能要求建议遵循以下的原则:①用最坏结果作为试验结果;②试验中不仅要测试技术功能，更要测试安全保障功能。

5结束语

电磁兼容试验是铁路信号产品试验中很重要的一个环节，GB/T24338．1－2009《轨道交通电磁兼容第1部分:总则》、GB/T24338．5－2009《轨道交通电磁兼容第4部分:信号与通信设备的发射与抗扰度》已经替代了TB/T3073－2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》。在这两个标准的应用过程中，要注意试验方法所依据的基础标准的版本号，选择试验项目要根据产品的性质、使用环境等来决定，最重要的是对于性能判据的选择要区别于老标准，走出老标准带来的惯性思维，避免在试验过程中产生误解，使电磁兼容试验顺利进行。同时在试验中应该紧抓标准向着产品本质及实际使用相结合的发展趋势，使试验更加灵活、更加实用。

参考文献:

［1］杨世武，沙斐．铁路信号电磁兼容技术［M］．北京:中国铁道出版社，2010．

［2］郑军奇．EMC电磁兼容设计与测试案例分析(第2版)［M］．北京:电子工业出版社，2013．

［3］李邦协，尹海霞．电磁兼容标准的国内外概况［J］．电动工具，2004，33(4):18－23．

［5］GB/T24338．5－2009轨道交通电磁兼容第4部分:信号和通信设备的发射和抗扰度［S］．

［6］GB/T17626．1－2006电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论［S］．

［7］GB/T17626．4－2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验［S］．

作者:焦媛 单位:西安通号铁路信号产品检验站有限公司