鐵路通信信號產品的電磁兼容檢測技術研究

肖篤売

摘要：隨著經濟的發展，交通壓力的增加，我國鐵路交通建設步伐漸快，鐵路運輸在當今社會的地位變得不可忽視。鐵路運輸不僅帶來了便捷、舒服的運輸環境，還給人們的出行提供了最大的安全保障。鐵路信號系統作為鐵路交通非常重要的一部分，從多方面保證了鐵路運輸的安全、高效性。文章主要對鐵路通信信號產品的電磁兼容的概念檢測技術進行了介紹。

關鍵詞：鐵路通信；信號產品；電磁兼容；檢測技術

隨著鐵路交通運輸系統的日漸完善，信號系統對于鐵路交通系統越來越重要，當今的信號系統己將數字技術、智能技術等進行結合，逐漸跟隨科技發展的腳步走向自動化。對于先進技術的大量應用也使得鐵路信號系統的電磁環境越來越復雜，電磁兼容問題也隨之產生。近些年來，人們對鐵路通信信號產品的電磁兼容檢測技術開展了大量研宄，并制定了相關的電磁兼容試驗和測量技術等國家標準。通過鐵路通信信號產品的電磁兼容的檢測，最大程度保證鐵路運輸的安全性和高效性。

1 電磁兼容技術簡介

電磁兼容是指在復雜的電磁環境中，通信設備或者通信系統能夠保持正常工作并且不會對電磁環境中其他工作的設備產生巨大的、不可忽視的電磁影響的能力。先進的通信技術及設備所造就的復雜電磁環境致使電磁兼容的設計充滿了不確定性。設計人員需要經過大量的研宄和實驗論證，使電磁兼容能夠實現。為了及時對通信設備的電磁兼容性進行檢測，最直接的方法就是對通信設備進行電磁兼容檢測。電磁兼容檢測有現場系統電磁兼容測試和標準檢測，現場檢測能夠最真實地反映通信系統在復雜電磁環境中的電磁兼容能力，通過對現場測試和標準測試之間的差異以及測試的技術要點進行掌握，能夠更加透徹地了解通信信號產品的電磁兼容檢測技術。

2 標準測試

測試標準可以分為基礎標準、通用標準等。

2.1 基礎標準

基礎標準僅針對檢測的現象、檢測所處的環境及檢測中所用到的檢測方法、儀器等進行詳細描述，并給出相應的定義，不涉及具體的廣品?；A標準不給出指定的相關檢測限值，同時不會對產品性能做出直接的判據，僅僅是編制一些其他各級電磁兼容標準的基礎?；A標準范圍包括的標準有《電磁兼容術語》《無線電騷擾和抗擾度測量設備規范》《無線電騷擾和抗擾度測量設備規范和測量方法第二部分：騷擾和抗擾度測量方法》以及其他有關產品抗擾度測量的系列標準等[1]。

2.2 通用標準

通用標準是對于通用環境中所有產品必須所要具有的最基礎的電磁兼容要求的基本條件。所用通用環境中產生的

其他標準都必須具備通用標準所要求具備的條件，而通用標準又是建立在基礎標準之上的，通用標準中所要求或提及的檢測方法及檢測項目在基礎標準中體現。通用標準可以為其他檢測標準提供編制準則，對于一些沒有先例的檢測也可以先用通用檢測的相關檢測要求及方法進行檢測。

在電磁兼容檢測中，由于場地及環境對檢測結果有很大的影響，所以需要對檢測場地進行認真選擇。因為選擇檢測場地的不同，會導致空間中各種波的直射及反射產生不同的影響，同時在空中的接收點也是不同的。在最初的檢測標準中要求電磁兼容檢測試驗應該在一些比較開闊、外界影響小的場地進行試驗。對開闊場地的選擇一般需要注意以下幾個方面：首先場地的四周不能有建筑物，即空曠無反射體；其次檢測場地的地面需要平整；最后要求地面為導電率均勻的金屬接地表面。對于場地形狀的要求則是橢圓形，尺寸根據測試頻率下限的波長進行確定，橢圓的長度要大于橢圓焦點之間距離的2倍、橢圓的寬度要大于橢圓焦點之間距離的1.73倍。在進行電磁輻射干擾測試時，需要將EUT和接收天線按照檢測計劃及檢測標準，安放在橢圓的兩個焦點位置上，需要根據所選檢測場地的實際建筑情況及周邊環境限制為EUT和接收天線確定合適的距離，國外將檢測距離規定為3m和10m。對于3m檢測，要求橢圓長大于6m，寬大于5.2m；對于10m檢測，則要求橢圓長大于20m，寬大于17.3m。

3 現場測試

標準檢測根據其檢測特點，主要應用在通信系統的設備或者部件的檢測，但是對于通信系統整體來說，標準檢測存在著很大的局限性，不能夠完整地反映整個通訊系統的電磁兼容性能。這種局限性主要體現在以下幾個方面：（1）標準檢測所針對的通信部件或者設備的檢測不能體現通信系統組合后的電磁兼容性，同時未考慮環境對通信系統整體的影響，因此檢測不具有代表性。（2）由于標準實驗場所自身空間及環境的限制，導致局部設備無法對整體系統的工作模式進行反饋。（3）標準實驗場所中所采用的電源，其阻抗為可以與設備匹配的標準阻抗，但是無法對上裝環境下的通信設備的實際阻抗特性進行體現。

4 近場抗飽和測試技術

對于電磁兼容檢測的現場測試，例如通信系統中大信號的檢測，一般會使用一些發射功率大的電臺，由于現場測試的距離較近，頻譜儀非常容易出現飽和和失真現象，這種現象的出現會使檢測結果出現一定的誤差，導致頻譜儀非常容易出現飽和和失真現象的原因主要是：（1）頻譜儀的測試動態范圍小于現場實際測量信號的所要求的范圍，實際測量信號的一部分不能被有效測量，致使測試失真，發生頻譜儀飽和現象；（2）現場實際測量信號的功率不能有效地與頻譜儀進行對應，會出現功率位于頻譜儀非線性失真區，導致最終的檢測結果出現非線性失真現象[2]。

因此需要對近場抗飽和測試技術進行深入的研究，通過一些有效的技術和措施減少飽和現象的出現，以及飽和現象對檢測結果的影響。一般會通過衰減器來防止大信號進入頻譜儀，阻止飽和現象的出現。由于減衰器不僅會防止大信號進入頻譜儀，還會使進入頻譜儀的正常信號被削弱，導致信號在頻譜儀中被忽略，不能正確反映檢測結果。針對這種現象可以通過使用中心頻率可調的帶通或帶阻濾波器進行改善、解決。在檢測過程中將濾波器的中心頻率調至和電臺發射頻率相同就可以有效阻止大信號的進入，又可以接收到所有正常信號。endprint

5 電磁干擾的影響案例

5.1 美國研制B1轟炸機時電子設備之間的電磁干擾

B1轟炸機的機頭上裝有大量的電子設備，分離試驗時這些設備都符合技術標準，把這些設備裝上機頭再測試，許多設備的性能大幅度下降。經過專家們大量的試驗和分析，發現是由于這些設備之間相互的電磁干擾造成的。

5.2 民兵導彈的飛行故障

1962年，民兵導彈進行實彈飛行試驗時，前兩次都失敗了。故障現象相似，都是在第I級發動機關機前炸毀了，一個高度為7.6km，另一個為21.8km，炸毀前，用于制導的計算機都受到了脈沖干擾。經過分析和試驗，發現故障是由于導彈飛行到一定高度時，在相互絕緣的彈頭和彈體之間發生了靜電放電，使導彈提前爆炸。

5.3 英國謝菲爾德號導彈驅逐艦的慘劇

英阿馬島戰爭中，英國謝菲爾德號導彈驅逐艦上的雷達和通信系統互相干擾，為了確保通信不受干擾而暫時關閉了本艦雷達，導致沒有及時發現來襲的飛魚導彈，造成艦毀人亡的后果。

5.4 廣州白云機場的導航系統受到嚴重的干擾

2002年1月20日，廣州白云機場由于附近無線尋呼臺發射機群信號的干擾（互調、帶外輻射），迫使導航系統關閉通信扇面，導致大量的飛機在空中盤旋等待，使90多架航班延誤，6000多名旅客滯留機場。類似事件我國己發生多起。

6 電磁兼容的檢測項目及檢測標準

電磁兼容的檢測項目包括輻射騷擾、傳導騷擾、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、電壓暫降、短時中斷和電壓變化、電源電壓變化、電源過電壓等。

涉及的檢測標準包括：EN50121-1，EN50121-3-1，EN50121-3-2，EN50121-3-2，EN50121-4，EN50121-5，EN50155，EN50500，GB/T25119，GB/T24338.1/2/3/4/5/6系列，TB/T3034，IEC60571，IEC62236-1，IEC62236-2，IEC62236-3-1，正C62236-3-2，IEC62236-4等。

7 電磁兼容檢測的注意事項

電磁兼容性在通信設備運行中占據著舉足輕重的重要地位，它的性能優劣將直接影響到通信系統的安全穩定運行。在電磁兼容檢測中，需要注意以下問題：（1）電磁兼容現場試驗的結果由于其在試驗過程中可能的影響因素比較多，在重復性試驗中，試驗結果的再現比較困難；（2）隨著電磁兼容技術的發展，新的標準己經對電磁兼容試驗的頻率范圍進行了擴展，并要求在實際測試的試驗級別之下的級別也要符合相關標準的要求；（3）通信設備種類繁多，相關的產品標準可在本文基礎上根據實際情況進行修正。如試驗級別和判定方法等；（4）對于特殊的通信設備，應當增加專門的電磁兼容試驗項目，如增加對外輻射的限值，工頻磁場以及工頻諧波和諧間波等項目。

8 結語

隨著電子技術飛速發展，各類電子產品的大量研制，使得電磁環境的復雜程度日益加重，電子設備間的電磁兼容問題隨之突出，因此對于鐵路通信信號產品的電磁兼容變得越來越重要，只有保障通信系統的電磁兼容性，才能夠最大程度保障鐵路運輸的安全性，提_鐵路運輸的相關工作效率。

[參考文獻]

[1]范季陶，李天石，蘇立軒.鐵路通信信號產品的電磁兼容檢測技術[J].鐵道通信信號，2014（7）：70-73.

[2]焦媛.鐵路信號產品的電磁兼容分析與研究[D].西安：長安大學，2013.endprint