中国高速动车组列车电磁兼容技术
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第5节 高速动车组列车电磁兼容标准化现状

目前制定电子电气设备电磁兼容国际标准的重要国际组织有:国际无线电干扰特别委员会(International Special Committee on Radio Interference,CISPR)、国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)、国际电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)和欧洲电工标准化技术委员会(European Committee for Electrotechnical Standardization,CENELEC)。

CISPR于1934年在法国巴黎成立,其宗旨是研究并制定有关电磁干扰的限值和测量方法等,从而指导各个国家电磁兼容标准的制定。现在CISPR为IEC的组成部分。

IEC成立于1906年,是世界上最早的国际性电工标准化机构,总部设在日内瓦。1947年国际标准化组织(International Standardization Organization,ISO)成立后,IEC曾作为电工部门并入ISO,但在技术上、财务上仍保持独立。根据1976年ISO与IEC的新协议,两组织都是法律上独立的组织,IEC负责有关电工、电子领域的国际标准化工作,其他领域则由ISO负责。IEC的第77技术委员会(TC-77)的名称为“电磁兼容”,是与CISPR并列的涉及电磁兼容标准制定的组织。中国于1957年成为IEC的正式成员,并于1976年正式加入CISPR。1986年成立了“全国无线电干扰标准化技术委员会”,2000年成立了“全国电磁兼容标准化技术委员会”,均由国家标准化管理委员会领导。

IEEE成立于1963年,总部设在美国纽约市,是全球最大的专业学术组织,致力于推动电工技术在理论方面的发展和在工程技术应用方面的进步。作为科技革新的“催化剂”,IEEE通过在广泛领域的活动规划促进从计算机工程、生物医学、通信到电力、航天、用户电子学等技术领域的科技和信息交流,同时也非常重视标准的制定工作。IEEE专门设有IEEE标准协会IEEE-SA(IEEE Standard Association)负责标准化工作。IEEE-SA下设标准局,标准局下又设置两个分委员会,即新标准制定委员会(New Standards Committees)和标准审查委员会(Standards Review Committees)。IEEE的标准制定内容包括电气与电子设备、试验方法、元器件、符号、定义及测试方法等多个领域。

CENELEC是欧洲标准化组织,其中涉及电磁兼容领域的主要是第210技术委员会(TC-210)。

在制定和实施轨道交通电磁兼容国家标准以前,我国铁路主要执行原铁道部颁布的行业标准和规范,涉及的电磁兼容标准和规范主要有铁路运输行业标准《机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值》(TB/T 3034—2002),等同采用欧洲标准EN 50121-3-2:2000;《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》(TB/T 3073—2003),等同采用欧洲标准EN 50121-4:2000。此外,关于铁路工程建设方面的电磁兼容规定,有2006年颁布的26号文件《雷电及电磁兼容防护指导意见》和220号文件《客运专线综合接地技术实施办法(暂行)》,2007年颁布的39号文件《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》,以及2016年颁布的《铁路防雷及接地工程技术规范》(TB 10180—2016)等。

目前取代TB/T 3034—2002和TB/T 3073—2003两个行业标准的是2009年颁布和实施的国家标准GB/T 24338.X系列标准。GB/T 24338.X系列标准等同采用IEC 62236-X《Railway application-Electromagnetic compatibility-Part X》系列标准/EN 50121-X《Railway application-Electromagnetic compatibility-Part X》系列标准。实际上国际标准IEC 62236-X来源于欧洲标准EN 50121-X。这系列标准主要规范了轨道交通系统对外界的辐射、轨道交通固定供电设备和装置、机车车辆、列车及配套车辆、车载设备及仪表、信号设备和电信设备等的电磁辐射和抗干扰性能。

GB/T 24338.1从总体上介绍了轨道交通系统的电磁兼容,并不涉及具体的测试要求和限值,必须与其他几个标准一起使用才能确保轨道交通系统整体的电磁兼容性能;GB/T 24338.2规定了整个轨道交通系统对外部的辐射发射限值;GB/T 24338.3规定了全部机车车辆的辐射发射限值和抗扰度要求;GB/T 24338.4规定了车载电气电子设备辐射发射限值和抗扰度要求;GB/T 24338.5规定了轨道交通通信信号及车载设备的辐射发射限值和抗扰度要求;GB/T 24338.6规定了固定供电设备和装置的辐射发射限值和抗扰度要求。

除了以上标准以外,国际上还有与铁路通信信号安全相关的标准,如IEC 62278(EN 50126)、IEC 62279(EN 50128)。日本关于机车车载设备的电磁兼容标准主要遵循日本本国制定的JISE5006铁路车辆及车载设备性能标准。

虽然上述轨道交通系统的电磁兼容标准比较全面地规定了轨道交通系统及装备的电磁兼容要求,较好地保证了我国高速铁路的电磁环境友好性,但是,高速铁路的电磁环境有其特殊性,对于我国整个高速铁路系统的电磁兼容标准体系而言,以下几个方面还有待进一步完善:

(1)现行标准中没有充分考虑我国高速铁路电磁环境的特殊性,如针对快速脉冲群的抗扰度试验中,标准中规定的快速脉冲群是重复频率为50Hz的脉冲骚扰信号,而我国高速铁路系统中造成车载信号设备被干扰的骚扰常常是重复频率为100Hz的脉冲骚扰信号。所以根据标准试验合格的车载设备,实际使用过程中还是会因为高速铁路感性负载的通断而发生干扰故障。

(2)GB/T 24338.2中规定的列车整车辐射发射的试验方法和限值,是在列车静态和慢速行驶条件下给出的列车整车对外的辐射发射限值,对于列车高速行驶条件下的整车辐射发射的试验和限值并没有规定。

(3)按照GB/T 24338.2中规定的现场试验方法得到的列车整车的辐射发射测量值可能并非列车本身最大的辐射发射,因为列车整车的辐射发射与列车的运行速度、牵引功率、弓网离线放电等诸多因素有关。

(4)现场试验结果表明,天气状况对于弓网火花放电频率及放电产生的骚扰幅度都有较大的影响,但现行标准中并未考虑天气因素对测试结果的影响。

(5)缺乏对高速铁路电磁环境的测试和评估标准,目前所执行的通用环评标准缺乏针对性,尤其是对于动车组列车车厢内的电磁环境评估。

(6)未充分考虑装置和设备所应用的行业特色。高速铁路装备有别于一般的民用设备,某些关键设备的性能会直接影响行车安全。因此,在制定电磁兼容标准时应充分考虑行业的应用背景,在铁路行业,应按照故障导向安全的原则来规定抗扰度监测要求和抗扰度判据等级。

(7)缺乏对高速动车组列车牵引供电系统传导骚扰特性试验方法和限值规定,而高速动车组列车的牵引供电系统是高速铁路系统内的重要电磁骚扰源之一。