高鐵動車組（zǔ）電（diàn）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（yú）電磁環境對高速動車組的影響，將傳（chuán）感（gǎn）器信（xìn）號線和車底高壓輸電（diàn）線組成仿（fǎng）真係統，從串擾電壓、串擾耦合係數等因素全麵開展了電磁兼容技術仿真分析。分（fèn）析結（jié）果表（biǎo）明：電磁幹擾主要發生於10 MHz以上，其中在41 MHz附近最大，且（qiě）隨著信號線長度的增加而增大。以上技術參數對高速動車組行車（chē）安全和高速鐵路運營有借鑒意義。

高速動（dòng）車組是集網絡通信、高壓、變頻、計算機控製技術於（yú）一體的係統設備，內含多種電纜線（xiàn）束和電子設備，不僅含有大功率（lǜ）輻射（shè）信號源，也存在高靈敏度通信設備和傳（chuán）感器。在強弱電信號相互交織的空間內，高速動車組電磁兼容性要求更（gèng）高，有針對性地開（kāi）展技（jì）術分析至關重要。

高速動車組作（zuò）為集網絡（luò）通信、高壓、變頻、計算機控製技術於一體的複雜設備，內部（bù）布局非常緊密，尤其是電纜敷設密度較高，而大部分設備的電磁兼容問題都是電（diàn）纜故障引發的。車載電纜具有高效的電磁波接收及輻（fú）射天線，不僅為有效傳導形成了（le）良好條件，也混入（rù）了幹擾傳（chuán）導（dǎo）。在高速動車運營過程中，傳感器大部分時間都（dōu）在采集信號，形成了電磁幹擾（rǎo）汙染。據京廣線2012年統計數據，發生的115次故障大部分是由傳（chuán）感器傳輸信號電磁幹擾引起的。此（cǐ）外，高速動車組在電氣化的（de）鐵路（lù）線路上運行，也導致（zhì）其（qí）電磁環境非常複雜。電磁環境幹擾包含內部幹擾和外部（bù）幹擾兩部分。內部幹擾（rǎo）包含設備內部（bù）的元件發（fā）熱、大功率和（hé）高電壓部（bù）件產生的磁場（chǎng）、電場（chǎng）耦合對（duì）其餘部件產生的（de）影（yǐng）響等（děng）；外部幹擾包含（hán）高壓接觸（chù）網、移（動）電話、手提電腦、空間電磁波、牽引電路、自然雷電沙暴等。高速動車（chē）組電（diàn）磁環境同時也會對外部環境（jìng）產生幹擾，例如，電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（xuǎn）擇基（jī）於CRH2研發的CRH2C動車組，時速達到250 km。作（zuò）為新的係統，必須（xū）做好電磁兼容性設計，確保各個部件滿足最（zuì）（理）想的布局要求。

2.1 仿真模型

按照CRH2C動車組的傳（chuán）感（gǎn）器信號線布線方式、高壓輸電線布線方式，建立車底高壓電纜同轉向架傳感器線纜之間（jiān）的相對位置，具體如圖1所示。兩根電纜距（jù）地麵的距離分別為h1、h2，車底高壓輸電線半（bàn）徑和傳感器信號線半徑分別為r1、r2。此外，車底高壓（yā）輸電線屏蔽（bì）層半徑（jìng）和（hé）傳感（gǎn）器信（xìn）號線屏蔽層半徑分別為r1p、r2p，兩（liǎng）導線的中心間距為d。在仿真（zhēn）係統中代入工程應用參數，即可開展仿真分析。

2.2 仿真分析

2.2.1 傳感器信號（hào）線上的串擾電壓（yā）

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

2.2.2 頻率（lǜ）對串擾耦合係數的（de）影響

如果頻率（lǜ）低（dī）於10 MHz，串擾耦合係數最小為-190 dB，最大為-95 dB，對應於串擾感（gǎn）應電壓最小值7.9 μV和最大值0.445 V。處於50 Hz的市電時，串擾耦合係數為-168 dB，對應（yīng）於串擾感應電壓99.5 μV。結合（hé）圖2和（hé）圖3的分（fèn）析，表（biǎo）明高壓輸電線的幹擾主要發生於（yú）10 MHz以上。

2.2.3 信號線長度對串擾耦合係數的影響

串擾耦合係數總體上隨著傳感器信（xìn）號線長（zhǎng）度的增加而增大。據相關文獻指（zhǐ）出，導線間部分參（cān）數的增大也會（huì）導致串擾電壓增大。所以，並行信號線長度應盡量減小，實現串擾（rǎo）的合理控製。

隨著時代的發（fā）展，高速動車組的應用（yòng）越（yuè）來越廣泛，電磁兼容問題也越來越突出。所以，本文就（jiù）高速動（dòng）車組電磁兼容仿真技術進行了分析，得出結論包括：部件設計時要求布局科學（xué）；在高（gāo）壓輸電（diàn）線周（zhōu）圍要設置屏蔽設施；最（大）程（chéng）.度減（jiǎn）少並行信（xìn）號線長度（dù）；在10MHz以上，特別是41 MHz附近頻段做好防護（hù）等。希望本文對高速動車組行車和高速鐵路運（yùn）營全局安全提供一定的（de）參考作用。