轨道交通通信系统电磁干扰与处理技术研究.pdf

Telecom Power Technology 178 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期通信网络技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.15.057轨道交通通信系统电磁干扰与处理技术研究王 琳（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130000）摘要：为全面优化轨道交通通信系统运行质量，提高信息交互管理水平，需要全面分析造成轨道交通通信系统出现电磁干扰的影响因素，从而结合实际情况落实相应的处理技术，合理抑制零线电磁干扰。同时，设置对应的处理器，抑制开关电源干扰问题，并合理选配不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供电系统和全线路接地方式，有效维持轨道交通通信系统控制质量。只有完善处理机制和控制措施，才能共同促进轨道交通可持续发展。关键词：轨道交通；通信系统；电源干扰；处理技术Research on Electromagnetic Interference and Processing Technology in Rail Transit Communication SystemWANG Lin(CRRC Changchun Railway Vehicles Co.,Ltd.,Changchun 130000,China)Abstract:In order to comprehensively optimize the operational quality of the rail transit communication system and improve the level of information exchange management,it is necessary to comprehensively analyze the factors that cause electromagnetic interference in the rail transit communication system,and implement corresponding processing techniques based on actual situations to reasonably suppress zero line electromagnetic interference.At the same time,corresponding processors are set up to suppress the interference problem of switching power supply,and Uninterruptible Power Supply(UPS)power supply system and full line grounding method are reasonably selected to effectively maintain the control quality of rail transit communication system.Only by improving the handling mechanism and control measures can we jointly promote the sustainable development of rail transit.Keywords:rail transit;communication system;power interference;processing technology0 引 言随着城市轨道交通不断发展，交通通信系统运行中的通信质量受到了更多关注。因此，有必要整合资源内容，搭建完整的轨道交通通信管理体系，构建完整的控制模式，从而确保抗干扰水平最优化。1 轨道交通通信系统电磁干扰产生的原因1.1 复杂干扰源在轨道交通运行过程中，受所处环境因素的影响，产生干扰的因素较为复杂1。典型的电磁干扰源如表 1 所示。1.2 不间断电源设置不当对于城市轨道交通通信系统电源而言，不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS）设置不到位会产生较为严重的干扰问题。一方面，在整个系统运行环节中，当调制无隔离变压器和逆变电源等设备时会出现一系列电磁干扰现象；另一方面，如果架空线路或者 UPS 外接电源的空间电缆出现异常，也会形成电磁干扰2。此外，高频电源开关电流转换过程中会产生不同程度的谐波干扰，导致开关器件因为开关动作形成过高的电流变化率而形成电磁干扰。2 轨道交通通信系统电磁干扰处理技术方案为全面提高轨道交通通信系统运行质量，需要结合实际情况选取适配的控制方案，确保电磁干扰处理工作顺利落实，更好地维护整体管理效果，促进轨收稿日期：2023-06-22作者简介：王 琳（1985），女，吉林四平人，本科，工程师，主要从事轨道车辆电磁兼容投标、设计及试验。表 1 典型电磁干扰源分类依据内容频率范围工频干扰，地铁输电或者配电室系统频率超出 50 Hz；射频干扰，与电力设备放电和照明设备放电等因素有关，频率范围为 300 kHz 300 MHz；微波干扰，是由地铁对讲系统或者无线系统产生的影响，频率范围为 300 MHz 300 GHz；雷电干扰，频率范围为 0 1 GHz传播途径传导干扰，以导电介质为基础，将信号在 2 个电网络之间耦合；辐射干扰，利用空间传输方式，将信号在 2 个网络之间耦合 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 179 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 王 琳：轨道交通通信系统电磁干扰 与处理技术研究道交通通信系统的可持续发展3。2.1 安装滤波器要解决电磁干扰问题，需要先分析耦合路径，并安装电磁干扰（ElectroMagnetic Interference，EMI）滤波器，有效将电磁干扰衰减到允许范围，维护通信系统信息交互管理的规范性。电磁干扰滤波器基本电路结构，如图 1 所示。滤波过程本身能抑制干扰，一般是在电源输入端设置滤波器，避免电网噪声影响电源结构，从而抑制开关电源产生的电网反馈干扰。输入 1L8 mH345输入 2C10.1 FC20.1 FC32 200 pF输出输出接大地C42 200 pF图 1 电磁干扰滤波器基本电路结构2.2 合理选配 UPS基于城市轨道交通通信系统电源管理要求，为更好地减少电源干扰问题，需要结合实际情况选取适配的 UPS，从而更好地维护整体运行管理的规范性，维持信息交互传输水平4。在选型过程中，一方面需要计算总负载量、UPS 容量以及电池容量，汇总相关数据，综合评估选型标准，确保后续工作围绕基础设计要求逐步展开。另一方面，需要综合考量 UPS的安装方式，选取更加适配的处理机制，保证应用控制工作符合规范性。文章从塔式 UPS 和机架式 UPS中选取 2 种产品，参数如表 2 所示。由表 2 可知，塔式 UPS 在相同带载量状态下备用时间更长，配合相应的电源保护处理模式，能够更好地满足通信控制要求5。表 2 2 种产品的参数安装方式产品型号额定容量额定功率（带载量/%）/（备用时间/min）类 1类 2类 3类 4类 5塔式C1K1 000 VA800 W15/5325/3050/1175/5100/4机架式C2KR2 000 VA1 600 W15/3625/2150/875/5100/32.3 抑制开关电源干扰为更好地减少电磁干扰产生的不良影响，要建立较为完整的控制方式，确保能够并行处理干扰源、传播路径、受干扰设备等方面的问题，从而优化通信系统的信息传输质量，维持轨道交通综合效益。第一，结合屏蔽抑制辐射噪声干扰源的处理机制，有效限制变压器内部辐射的磁场泄漏。构建完整的控制模式，整合资源体系，以便维持整体应用控制管理效果，并且有效避免外部辐射对内部结构运行产生干扰。借助闭合磁环，按照屏蔽磁场的处理机制建立磁屏蔽模式，可以更好地维护应用控制效果。屏蔽的导线能够作为开关电源的电源线和连接线，减少外部干扰耦合对内部电路产生的制约作用。此外，需要对开关电源的外壳和接缝位置采取屏蔽措施，打造更加合理且稳定的屏蔽控制模式，提高应用管理的科学性。第二，需要结合城市轨道交通通信系统的运行标准，构建完整的接地传导通路，并且保证电源可以借助连接大地的方式减少电源干扰现象。为减少接地阻抗问题，要采取多点接地或者平面接地的方式，设置相应的就近接地处理控制模式，有效实现接地回路压降控制目标。采取旁路电容处理方式降低返回电流的幅值，维持系统综合管控工作的基本水平6。第三，优化电源干扰抑制器设计水平。对于微机保护和综合自动化装置而言，需要打造更加完整的保护机制，提高保护控制的基本水平，维护实际应用效果。雷电浪涌频谱研究数据显示，多数浪涌呈现低频特征，主要的能量汇聚在频率较低的频段范围内，但是也会出现瞬态高频的问题。多数浪涌抑制器只能对浪涌采取简单的抑制处理，无法有效应对高频含量。借助电磁干扰滤波器能更好地抑制电子设备电源线出现的干扰问题，符合应用要求。因此，需要融合电磁干扰滤波器和浪涌抑制器，组成复合型滤波处理抑制设备7。复合型滤波处理抑制设备的设计原理，如图 2 所示。MOVLC避雷器ab图 2 复合型滤波处理抑制设备的设计原理2.4 改善设备电磁兼容性为有效减少外部电磁干扰问题对系统运行效果产生的影响，需要保证轨道交通车辆内部电子设备电磁的兼容性水平，并依据电磁兼容性指标优先选择适配设备和应用环境。城市轨道交通系统会设置大量的内部显示器，而乘客的手机端、车组人员交流的通信 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 180 设备以及控制器等都会对通信系统产生不同程度的电磁干扰。因此，需要全面建立有效的控制模式，确保电磁兼容处理环节的合理性。优先选择抗干扰能力较强的设备，结合隔离技术和浮地技术等，有效降低电子设备电磁干扰造成的影响8。2.5 改良接地系统接地系统设计环节中，理想的节点系统以系统电路零电位作为参考点，依据电流状态完成控制处理，有效避免电压降低，维持零电位和零阻抗的实体应用状态。但是，实际应用环境中存在大量干扰因素，需要合理规划接地系统接地点数量及其位置，打造规范且可控的回路干扰控制模式9。同时，要以电磁兼容性和接地系统设计的合理性为核心，保证地铁运营设计接地系统处理效果完整合理，并隔离安全地线、信号地线和电源，科学设置电源位置，配合单点连接模式，提高整体应用管理的科学性。此外，设置对应的防雷装置，要抑制雷击干扰等，避免线路出现瞬态过电流现象和过电压现象，优化整体结构屏蔽控制效果，改善阶段性防控处理效果，保障通信系统的运行质量。3 地铁通信系统预防性维护养护建议为解决地铁通信系统的干扰问题，不仅需要从源头减少干扰，落实相应的技术方案，还需要积极践行规范的预防性防护工作，有效构建更加安全稳定的运行环境，从而保障地铁通信系统的正常运行。3.1 强化员工对维修方案的认知水平积极提高员工对预防性养护工作的重视程度，认可维修设计内容，依据维修标准逐步落实具体工作，从而保证维修控制环节的合理性，提高整体作业的精准性和规范性。要定期开展培训和交流活动，引导员工了解地铁通信系统抗干扰预防性养护工作的重点，结合实际规范开展具体活动。只有形成预防性养护维修管理的意识，才能更好地开展相关作业10。3.2 制定规范化养护机制要落实岗位责任机制，保证相关工作人员能够依据预防性养护维修工作周期要求落实具体工作。只有将相关责任内容落实到个人，才能更好地激发工作人员的潜能，提高作业水准，并严格遵循抗干扰设计要求开展具体工作。4 结 论结合城市轨道交通通信系统的应用要求，全面分析造成轨道交通通信系统出现电磁干扰的因素，构建更加完整的控制模式，合理抑制电磁干扰。为保证电源系统运行质量，优先选择 UPS 设备，秉持全过程管理和预防性维护原则，全面落实抗干扰控制方案，为电源电磁干扰统筹管理提供保障，促进城市轨道交通可持续健康发展。参考文献：1 李 伟.城市轨道交通通信系统中电源电磁干扰的抑制措施探讨 J.中国房地产业，2019（16）：50.2 刘鼎蛟，陈晓阳，郜俊志.城市轨道交通无线通信系统抗干扰技术研究 J.中国宽带，2022（1）：29-30.3 侯文卷.城市轨道交通中的通信建设项目管理提 升 分 析 J.数 码-移 动 生 活，2023（4）：10-12.4 张科博.城市轨道交通 LTE 车地无线通信系统干扰检测技术研究D.上海：上海应用技术大学，2019.5 赵东亮.中低速磁浮信号车地通信电磁干扰研究与实现 J.铁路通信信号工程技术，2022，19（2）：59-64.6 权朝晖.轨道交通通信 TD-LTE 同频干扰解决方案分析 J.物联网技术，2022，12（9）：50-52.7 王忠君.城市轨道交通工程电磁兼容和电磁干扰问题研究 J.科学与信息化，2020（9）：155.8 朱 俊.上海轨道交通 9 号线 CBTC 系统故障案例分析及其应对措施 J.城市轨道交通研究，2021，24（11）：125-127.9 陈 鹏.北京地铁计轴设备受电磁干扰分析及措施 J.工程管理，2022，3（10）：24-26.10 范季陶，李天石，张 晨，等.城市轨道交通系统产生的无线电干扰频率和源强特性的研究 J.城市轨道交通研究，2019，22（9）：67-70.