高鐵動車組電磁兼容仿（fǎng）真技術

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

高（gāo）速動車組（zǔ）是集網絡通信、高壓、變頻、計算機控製技術於一體的（de）係統設備（bèi），內含多種電纜線束和電子設備，不僅含有大功率輻（fú）射（shè）信號源，也存在高靈敏度通信設備和傳感器。在強弱電信號相互（hù）交織的空間內，高速（sù）動車組電磁兼容性要求更高，有針對性地開展技術分析至關重要。

高速動車組作為集網絡通（tōng）信、高壓、變頻、計算機控製技術於一體的（de）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纜故障引發的。車載電（diàn）纜具有高效的電磁波接收及輻射天線（xiàn），不僅為有效傳導形成了良好條件，也混入（rù）了幹擾傳導。在高速動車運營過程中，傳感器（qì）大部（bù）分時間都在（zài）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感器傳輸信號電磁幹擾（rǎo）引起的。此外，高（gāo）速動車組在電氣化的鐵（tiě）路線路上運行，也導致其電磁環境（jìng）非常（cháng）複雜。電磁環境幹擾包含內部幹擾和外部幹（gàn）擾兩部分。內部幹擾包含設備內部的元件發熱、大功率和高電壓部件（jiàn）產生的磁場、電場耦合對其餘部件產生的影（yǐng）響等；外部幹擾包含高壓接觸網、移（動（dòng））電話、手提電腦、空間電磁波（bō）、牽引電路、自（zì）然雷電沙暴等。高速動車組電磁環境（jìng）同時也會對外部環境產生幹擾（rǎo），例如，電磁波對帶有心髒起搏器（qì）的人產生的影響，以及對無（wú）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，必須做好電磁兼容性設計，確保各個部件滿足最（理）想的布局要求。

2.1 仿真模型

按照CRH2C動車組的傳感器信號線布線方式、高壓輸（shū）電線布線方式，建立（lì）車底高壓電（diàn）纜（lǎn）同轉向架傳感器線纜之間的相（xiàng）對位置，具體如（rú）圖1所（suǒ）示。兩根電纜距地麵（miàn）的距離分別為h1、h2，車底高壓輸電線半（bàn）徑和傳感器（qì）信號線半徑分別為r1、r2。此外，車底高壓輸電線（xiàn）屏（píng）蔽層半徑和傳感器信號線屏蔽層半徑分別為r1p、r2p，兩導（dǎo）線的中心間距為d。在仿真係統中代入工程（chéng）應用參數，即可（kě）開展仿真（zhēn）分析。

2.2 仿真分析

2.2.1 傳（chuán）感器信號線上（shàng）的串擾電壓

設高（gāo）壓輸電（diàn）線上的騷擾電壓幅度為25 kV，隨著電源（yuán）工作頻率（lǜ）的變化，受（shòu）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（chū），信號（hào）線（xiàn）在41 MHz頻率附近出現最（zuì）大的幹擾電壓，其幅值為925 V；在10 MHz、20MHz及30 MHz等位置也會有較大的幹擾電壓出現。

2.2.2 頻率對串擾耦合係數的影響

如果頻率（lǜ）低於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（hé）係（xì）數為-168 dB，對應於串擾感應電壓99.5 μV。結合圖2和圖3的分析（xī），表（biǎo）明高壓（yā）輸電線的幹擾主要發生於10 MHz以上（shàng）。

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（zǒng）體上隨著（zhe）傳感（gǎn）器信號線長度的增加（jiā）而增大。據相關文獻指出，導線間（jiān）部分（fèn）參數的增大也會導致串擾電壓增大。所以，並行信號線長度應（yīng）盡量減小，實現串擾的合理控製。

隨著（zhe）時代的（de）發展，高速動車組的應用越（yuè）來越廣泛，電（diàn）磁兼（jiān）容問（wèn）題也（yě）越來越突出。所以，本文（wén）就高速動車組電磁兼容仿真技術進行了分析，得出結論包括：部件設（shè）計時要求布局科學；在高壓輸電線周圍要（yào）設（shè）置屏蔽設施；最（大）程.度減少並行信號線長度；在10MHz以上，特別是41 MHz附近頻段（duàn）做好（hǎo）防護等。希（xī）望本文對高速動車組行（háng）車和高速鐵路（lù）運營全局安（ān）全提供一定的參考作用。