高鐵動車組電磁（cí）兼容仿（fǎng）真技術

高速動車組運（yùn）行機製複雜，對電磁兼容性提出了更高要求。基於（yú）電磁環境對高速動車（chē）組的影響，將傳感器信號（hào）線和車底高壓（yā）輸電線（xiàn）組成仿真係統，從串擾電壓、串擾耦合係數等因素全麵開（kāi）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（shàng），其中（zhōng）在41 MHz附近最（zuì）大（dà），且隨著（zhe）信號線長度的增加而增大。以上技術參數對高速動（dòng）車（chē）組行車安（ān）全和高速鐵路（lù）運營有借鑒意義。

高（gāo）速動車組是集網絡通信、高壓、變頻、計算（suàn）機控製技術於一體的係統設備，內含多種電纜線束（shù）和電子設備，不僅含有大功率輻射信號源，也存在高靈敏度通信（xìn）設備和傳感（gǎn）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高，有針對（duì）性地開展技術（shù）分（fèn）析至關重要（yào）。

高速動車組作為集網絡通信、高壓、變（biàn）頻、計算機控製技術（shù）於一體的複雜設備，內部布局非常緊密，尤其是（shì）電纜敷設密（mì）度較高，而大部分設備（bèi）的電磁兼容問題都是電纜故障引發的。車（chē）載電纜具有高效的電磁波接收及輻射天（tiān）線，不僅為有效傳導形成了良好條（tiáo）件，也混入了幹擾傳導。在高速動車（chē）運營過程中，傳感器大部分時間都在采集信號，形（xíng）成（chéng）了電磁幹擾汙染。據京廣線2012年統計數據，發生的115次（cì）故障大部分是由傳感器傳輸信號電（diàn）磁幹擾引起的。此（cǐ）外，高速動車組（zǔ）在電（diàn）氣化的鐵路線路上運行（háng），也（yě）導致其電磁環境非常複（fù）雜（zá）。電磁環境幹擾包含內部幹擾和外部（bù）幹擾兩部分。內部幹擾包含設備內部的元件發熱、大功（gōng）率和高電壓部件產生的磁場、電場（chǎng）耦合對其餘部件產生的影響等；外部（bù）幹擾包含高壓（yā）接觸（chù）網、移（動）電話、手提電腦、空間電（diàn）磁波、牽引電路（lù）、自然雷電沙（shā）暴等。高速動（dòng）車組電磁（cí）環境（jìng）同時也會對外部環境產生幹擾，例如，電磁波對帶有心髒（zāng）起搏器的人產生的影響，以及對無線電通信造成的影響等（děng）。

仿真選擇（zé）基於CRH2研發（fā）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（gè）個部件滿足最（理（lǐ））想（xiǎng）的布局要求。

2.1 仿真模型

按（àn）照CRH2C動車組的傳感器信號線布線方式、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的相對位置，具體如（rú）圖1所示。兩根電纜距地麵的距離分別為h1、h2，車底高壓輸電線半徑（jìng）和傳感器信號線半徑分別為（wéi）r1、r2。此外，車底高壓（yā）輸電線屏蔽層半徑和傳感器信號線屏蔽層半徑分別為r1p、r2p，兩導線的中心間距為d。在仿真係統中代入工程應用參數（shù），即可開展仿真分析。

2.2 仿真分析

2.2.1 傳感器信號線上的串擾（rǎo）電壓

設（shè）高壓輸電線上的騷擾（rǎo）電壓幅度為25 kV，隨著（zhe）電（diàn）源工作頻率的變化，受到（dào）幹擾的傳感器（qì）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（jìn）出現最大的幹擾電壓，其幅值為925 V；在10 MHz、20MHz及30 MHz等位置（zhì）也會有較大的幹擾電壓出（chū）現。

2.2.2 頻率對串擾耦合（hé）係數的影響

如果頻率低於10 MHz，串擾耦合係數（shù）最小為-190 dB，最大為-95 dB，對應於串擾感應電壓最小（xiǎo）值7.9 μV和最大值0.445 V。處於50 Hz的市（shì）電時，串擾耦合係數為-168 dB，對應於（yú）串擾感應電壓（yā）99.5 μV。結合圖2和圖3的分析，表明高壓輸電線的幹擾主要發生於10 MHz以（yǐ）上（shàng）。

2.2.3 信號線長（zhǎng）度對串擾耦（ǒu）合係數的（de）影響

串擾耦合係數總體上隨著傳感器信號線長度的增加而增大（dà）。據（jù）相關文獻（xiàn）指出，導線間部分參數（shù）的增（zēng）大也會導致串擾電壓增（zēng）大。所以，並行信號線長度應盡量減小，實現串擾的合理控（kòng）製。

隨著時（shí）代的發展，高速動車組的應用（yòng）越來越廣泛，電磁兼容問題也越來越突出。所（suǒ）以（yǐ），本文就高速動車組電磁兼容仿真技術進行了分析，得出（chū）結論包（bāo）括：部件設計時要求布局科學（xué）；在高壓輸電線周圍（wéi）要設（shè）置屏蔽設（shè）施；最（大）程（chéng）.度減少並行信號線長度；在10MHz以上，特別是41 MHz附（fù）近頻段（duàn）做好防（fáng）護等。希（xī）望本文對高速動車組（zǔ）行車和高速鐵路運營全局安全提供一（yī）定（dìng）的參考作用。