轨道交通整车尊龙凯时测试解析
2020-07-20
一：轨道交通背景介绍
2010年底我国内地开通城市轨道交通服务的城市仅北京、天津、上海、广州、深圳、南京、武汉、重庆、长春和大连10个城市，均为直辖市、省会城市或计划单列市。根据中国城市轨道交通协会的统计数据，截至2018年底，中国内地共34个城市开通城市轨道交通运营服务，开通城轨交通线路171条。目前，我国的技术发展成熟、社会资本有保障，完全可以大力发展城市轨道交通，不仅是一、二线城市具备条件，三四线城市也开始筹划，进一步扩大城市轨道的发展，加强综合性交通枢纽的规划建设，以城市轨道交通为轴心，达到全面改善城市交通拥堵现象，提高工作效率和城市生活质量。
城轨每年新增运营线路长度与预测（km）
二：尊龙凯时对于轨交整车的重要性
城市轨道交通是构建安全、高效、环保的城市公共交通体系的重要基础，特别是随着电子设备大量应用于城市轨道交通整车，这些设备有的在运行，会产生比较强烈的电磁干扰，如列车架空牵引接触网、可泄漏同轴电缆、移动通信单元等。有的对电磁干扰比较敏感，如低电平的弱电系统。这些设备如果受到电磁干扰而无法正常工作，甚至产生误动作的话，会给轨道交通系统的安全运行带来非常严重的后果。因此在城市轨道交通系统建设，尊龙凯时是各设备系统设计过程，所必须考虑和解决的问题。
三：整车尊龙凯时测试解析
任何尊龙凯时问题都离不开尊龙凯时三要素：骚扰源，耦合路径，敏感设备。从整车的实际运营情况分析，车辆与其内部系统既是发射源，也是被干扰对象。耦合路径分为传导耦合与辐射耦合。根据主机厂以及运营商的要求，轨交整车的常规测试项目包括：
下面简单介绍一下各项测试：
1.辐射发射试验
辐射发射是测量整车对外界的干扰情况，其主要参考于EN50121-2:2017《铁路应用-尊龙凯时第2部分：整个铁道系统对外界的辐射》和EN50121-3-1:2017《铁路应用-尊龙凯时第3-1部分：机车车辆-列车与整车》标准来进行测试，测试要求如下：
由于是室外试验，试验应尽可能在干燥的天气里进行，以尽可能减少天气因素对测试结果的影响;
测试状态分为车辆静态模式和车辆动态模式，在静态测试中采用准峰值测试限值；在动态测试中采用峰值测试限值。由于动态模式时车辆离天线的距离处于不断地变化中，一次完整频率最小扫描时间太长从而难以测试移动的干扰信号，因此一般测试分为两部分：1.预扫：在扫频模式下接收机上获得场强频谱图；2.终扫：接收机在干扰水平最大的几个频点做定点测量。
2.传导发射试验
传导发射是测量车辆与基础设施中电话通讯设施与供电系统之间的尊龙凯时性，其主要参考于EN50121-3-1:2017《铁路应用-尊龙凯时第3-1部分：机车车辆-列车与整车》标准，测试要求如下：
传导发射测试分为噪声电流测试和轨道信号兼容性测试，噪声电流测试前将电流环安装在车辆高压母线上进行采样，在车辆静态模式与车辆动态模式下，通过分析仪记录分析波形是否超出限值。
噪声电流测试根据标准要求最大噪声电流不得大于：在20s内平均10A,在4s内平均12.2A,瞬时值13A。
轨道信号兼容性测试根据轨道类型的不同，标准所要求的限值也有所不同，测试前需和运营商进行相关信息的沟通。
3.计轴器试验
为保证车辆与计轴器的兼容性，验证线路上车辆磁场发射与计轴器抗扰度的兼容性，其主要参考EN50121-3-1:2017《铁路应用-尊龙凯时第3-1部分：机车车辆-列车与整车》与GB/T28007.3-2017《轨道交通 机车车辆与列车检测系统的兼容性 第三部分：与计轴器的兼容性》两个标准，测试要求如下：
测试频率范围：10kHz-1.3MHz采用两种测量天线：
——低频段（LFR）：10kHz-100kHz;
——高频段（HFR）：100kHz-1.3MHz。
为减少大地电流与其他因素的干扰，测量探头应安装在两条轨枕之间，其间的距离不应少于400mm，整个测试应在标准规定的多种模式下进行测试。如下图：
4.磁场暴露试验
磁场暴露测试主要考量车辆上的直流磁场与低频的交变磁场对乘客心脏（特别是植入式医疗设备）的影响，其主要参考于EN50500:2008《关于人体暴露于铁路环境中的电子与电气装置产生的磁场水平的测量程序》与DIN VDE 0848-3-1：2002《电场、磁场和电磁场的安全性-第3-1部分：对身体植入有源植入物的人员在0Hz-300GHz的保护》两个标准，测试要求如下：
分别在司机室以及公众区域的三个高度以及车辆外的两个高度进行x,y,z三个方向的交直流磁场，因为由于铁路环境中电磁场源的自然特性无相应场强的预期值。所以仅测量0kHz~20kHz的磁场数值，但是因为0Hz~5Hz的场强限值按（1/
)下降，可使用无0Hz~5Hz测试能力的仪器，如果5Hz的磁场满足限值要求，则可认为更低频率的磁场也满足要求。在此范围内，磁场起主导作用，电场可忽略。
磁场的屏蔽主要是为了抑制寄生电感耦合，也叫磁耦合，磁场屏蔽随着工作频率的不同所采用的磁屏蔽材料和磁屏蔽原理均不同。根据电磁屏蔽的基本原理， 0kHz~20kHz属于超低频，其频率低，趋肤很小，吸收损耗很小，并且由于其波阻抗很低，反射损耗也很小，因此超低频磁场和射频屏蔽是完全不同的，射频屏蔽可以用铜箔，铝箔等材料，但这些材料对超低频磁场没有任何屏蔽作用。对这种超低频磁场，应使用高导磁材料提供磁旁路来实现屏蔽，（例如铁镍合金），其原理是为磁场提供一条低磁阻的通道，使元器件周围的磁力线集中在屏蔽材料中，从而起到屏蔽作用。
5.静电放电抗扰度试验
此测试项目主要评估车载电子电气设备，系统，子系统以及外设（设备/系统）对静电的免疫能力。其主要参考于EN50121-3-2:2016《铁路应用-尊龙凯时第3-2部分：机车车辆-设备》，测试方法依据EN61000-4-2:2009《尊龙凯时EMC第4-2部分：试验与测量技术-静电放电抗扰度试验》。其主要要求为：
本测试对于环境条件要求较高，环境应满足：温度为15-35°C，湿度为30%-60%，大气压强为86-106kPa。
在列车上根据标准放置接地参考平面和垂直耦合板并不切实际，而车身金属底架，设备柜等设施构成了车辆的保护接地系统，因此静电放电枪放电回路直接与车辆金属底架或设备柜上的接地点相连，并取消水平耦合板测试。
一般测试点包括但不限于：所有显示屏、按钮、手柄门、指示灯等。
6.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
此测试项目主要验证电气和电子设备对来自切换瞬态过程的各种类型瞬变骚扰的抗干扰能力，其主要参考EN50121-3-2:2016《铁路应用-尊龙凯时第3-2部分：机车车辆-设备》，测试方法依据EN61000-4-4《尊龙凯时EMC第4-4部分：试验与测量技术-电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》。其主要要求为：
整车测试在静态状态下完成，这里特别需要注意的是，标准中规定将试验电压耦合到信号和控制端口，容性耦合夹是优选的选择方法，但考虑到整车的实际线缆敷设中机械方面的原因而不能使用耦合夹时，可以采用标准中规定的金属带或导电箔来包覆被试线路，耦合电容在100-1000pf。
7.射频电磁场辐射抗扰度试验
射频电磁场辐射抗扰度测试主要是为了防止车载电子设备被携带式无线通讯设备干扰的抗干扰测试，其测试方法与测试频段主要参考EN50121-3-2:2016《铁路应用-尊龙凯时第3-2部分：机车车辆-设备》与EN61000-4-3《尊龙凯时EMC第4-3部分：试验与测量技术-射频电磁场辐射抗扰度试验》。其主要要求为：
考虑到整车的特殊性，其射频电磁场辐射抗扰度的测试方法一般使用对讲机试验方法（简称WTT）,WTT是评估电子设备对移动射频设备的辐射场敏感性的一种实用方法。WTT中把已校准的干扰源靠近车载被测设备，其射频发射发生在移动电话呼叫或其他相关射频服务的连接阶段
一般测试点包括但不限于：司机室控制触摸屏，司机室监控仪表，司机室开关箱，司机室对讲装置，司机室车门按键，照明设备，客室电气柜，客室摄像头，空调柜等等。
8.自兼容测试
该测试主要为了验证车辆各个元件进行开关动作（负载较大的元器件），如紧急通风开关，车门开关，照明开关，空调开关，实验中通过观察各个显示屏如车辆信息屏，车辆控制屏，扩音器等来判断上述开关动作是否影响其正常显示，复原后能否正常工作。其测试要求主要参考EN50215:2009《铁路车辆在施工完成和进去前实验投入》。
开关动作的频率为该开关控制的单元正常工作后再进行操作关闭，每个开关单位操作3次，每次间隔1min,在车辆静止，负载全开的状态下进行测试。
所选择的开关需提前与厂商沟通确定。
四.结语
随着社会的进步和科技的发展，轨道交通的尊龙凯时问题越来越复杂，而整车作为轨道交通的一大主体，其尊龙凯时问题更是一个系统问题，需要零部件厂商，整车厂与第三方检测机构通力合作。
尊龙凯时事业部
