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安徽建筑大学 郭雨欣
受到科学技术日益进步的影响，促使各种类型的电子设备数量与日俱增，对其电磁兼容性的要求也随之提高。处在地铁环境中，不但包括相关电气设备，而且含有不同种类的无线电磁干扰源。其中电源、计算机均能够形成电磁干扰，造成电磁环境不佳，带给地铁通讯系统很大的危害，容易引发故障问题。通过说明电磁干扰带给地铁通讯系统的影响，介绍了地铁通讯电磁干扰传播的渠道，并且分析了电磁干扰造成的危害，同时提出了针对地铁通讯系统电磁干扰危害的处理对策，以便提供给有关工作人员有效的参考和帮助。
进行地铁工程建设管理时，电磁工程属于必不可少的构成内容，而电磁兼容性问题始终属于难点。面对地铁工程迅速发展、线路逐渐延长的形势，换乘站、地铁控制设备的数量都随之增多。经过长久运用以后，很多设备发生老化的现象，针对电磁干扰抵抗的能力开始下降，因而，科学分析与说明地铁通讯系统电磁干扰危害与处理的对策可谓十分关键，需要引起一定的关注和重视。
在地铁中的无线通讯系统类型有很多，包含了众多的无线系统，实现了模拟、数字通信系统之间共存的效果。无线系统所占用的频谱宽度很大，包括了80～2700MHz。而无线覆盖的形式非常多，容易出现电磁干扰的问题，其中以系统内干扰、不同系统间的电磁干扰为主。对于地铁工程信息化建设而言，通讯系统属于其中必不可少的主要内容，在实际运营过程当中发挥出良好的作用。依靠对此系统的合理利用，能够深入分析城轨运行的具体位置与情况，有利于信号的快速传递，带给工作人员科学地指导，确保列车能够得到高效调控，有效规避产生突发情况。但是，地铁通讯系统易于被电磁干扰，从而造成严重的故障问题。由此可见，经过上文的论述与分析之后，从中可以获悉，说明电磁干扰带给地铁通讯系统的影响可谓十分关键，其重要性是毋庸置疑的。
2.1 辐射干扰分析
此种干扰针对的为干扰源依靠空间将信号耦合至另一个电网络当中。当电源电路、输入与输出信号的电路处于某个特定的环境当中，均能够形成辐射天线，如果干扰源外壳通过了高频电流的情况下，而外壳自身便属于辐射天线，在干扰能量方面，结合电磁场具有的规律，会朝周围的空间进行辐射。例如，电力机车运行的过程当中便形成了辐射干扰危害，在部位方面有很多，诸如受电弓架和接触网间、车轮与轨道间、电磁阀以及电抗器负载开闭位置等。上述情况大部分会受到接点的变化产生移动，虽然接触电压产生改变以后，形成了干扰电压，然而大部分属于火花放电，接触网也形成了典型的辐射干扰源。
2.2 传导干扰分析
此种干扰针对的为依靠导电介质将1个电网络中的信号耦合至另1个电网络当中。传输干扰信号的过程中，干扰源与敏感器间需要具备更加完整的电路连接，此时，干扰信号会沿此连接电路传递至敏感器，形成了严重的干扰。在传输电路当中涵盖了公共阻抗、导线以及互感元件等。例如，在产生高频开关动作后，便会形成一定的电磁干扰，实现在供电线路当中的传播。而电视监控系统当中的视频信号和与电网的电位不一样时，摄像机和显示器间的电源便产生了电流回路的情况，而地电流的一些谐波分量则进到视频信号当中，造成工频干扰的问题。
再如，对于智能手机来说，射频模块包括了手机天线与接收器，此模块假如没有被干扰，能在200kHz带宽范围内接收到-120dBm的极弱信号。不过以上属于理论数据，实际上，智能手机的时钟频率支持GSM880～1800，蓝牙、WiFi频段，系统接收器装置容易被相关内部组件所干扰，通常为谐波、数据信号耦合到天线，降低了射频模块的灵敏度与通讯的质量。如图1所示。
图1 移动设备射频干扰与劣化机制图Fig.1 Diagram of RF interference and degradation mechanism of mobile equipment
一般来说，电磁干扰采用不同的干扰方式，可以带给相关电子设备一定的干扰，不利于确保其他设备运行的正常与稳定性，容易导致严重的故障问题。例如，从医用电子领域的角度而言，无论是不同类型的电疗设备，还是外科常用的手术刀，进行运用的过程中，电磁能量会对外发射，形成空间辐射干扰的现象，无法确保相关设备正常的运行。再如，对于飞机的机舱来说，如果使用手机和电脑等电子设备以后，形成的电磁干扰噪声将借助空间辐射的形式，妨碍到飞机传感器正常的运作，假如导致飞机的导航系统产生故障以后，必然将造成极大的危害，提高了空难的产生几率。
4.1 合理运用无源器件
针对电磁干扰、射频干扰的管控而言，合理运用无源器件能够发挥出良好的作用。无源器件处于非理想条件下，易于被高、低频率所干扰，使导线、电容、电感发生不同的变化。基于高频率下，导线变为反射线，电容和电感发生互换的情况。在低频率下，导线电阻十分低，通常是每米0.0656Ω，产生0.79nH的寄生电感，假如频率超过13kHz，将变为电感，不过电感不可控，最终导线将变成发射线，根据有关天线理论，形成1个增益天线。
4.2 加大针对地铁系统外部电磁干扰的屏蔽力度
对于地铁系统而言，在屏蔽的位置方面，通常选取在地铁的接收器设备与车站总控制室当中。当布设屏蔽系统的过程中，应该根据有关操作要求，合理加以设置。通常情况下，对于地铁的外部电磁干扰屏蔽涵盖了电场、电磁、磁场等屏蔽类型。在这当中，选用电场屏蔽的过程中，需要使高导电性材料及时接地，以便发挥出其应有的功效和作用。一般来说，地铁系统中的磁场屏蔽针对的为以低频磁场与直流磁场作为对象所进行的屏蔽，虽然最后的成效对比电场很弱，然而，属于当前国内地铁系统经常应用的屏蔽形式。当设置磁场屏蔽的过程当中，需要将铁磁性材料作为首选，通过科学利用那些含磁性的相关电子元件，实施磁屏蔽体开孔的过程中，确保开孔方向的正确性，使磁通的流向和开孔的长边处于平行的状态，同时减小磁路的总长度。
4.3 增强地铁车辆电子设备的电磁兼容性能
基于减小地铁车辆所受电磁干扰的目的，需要增强地铁车辆电子设备的电磁兼容性能，把电磁兼容性当成主要的指标之一，以便确保地铁车辆电子设备的质量达到相关规定。通常情况下，在地铁中的显示器、相关通信设备等均形成了不同程度的电磁干扰，所以，进行电子设备购买的过程中，应该使电子设备达到地铁系统电磁兼容性方面的要求，并且将那些抗干扰能力很强的电子设备作为首选，同时加大对隔离与浮地技术的运用力度，能够达到减小电子设备形成电磁干扰的目的。除此之外，当进行地铁电子与电气设备购买的过程当中，需要及时和生产厂家进行深入沟通，从而熟悉并掌握电子设备的各项抗干扰指标，而且要明确耐压能力的状况，从而科学规划电子产品运行的磁场环境。
4.4 科学运用PCB板
USB3.0接口的带宽很高，对于PCB板而言，由于其属于高带宽接口器件，容易形成大容量的数据，从而形成高频噪声，采样时钟与输入针对此类高频噪声十分敏感。所以，需要在PCB板上使用小型滤波器，可以达到降低电磁干扰的目的。并且，应该结合具体的状况，科学设计PCB板，而且利用地线填充信号线间隙，让地线和电源平行走线，达到减小电感的效果。
4.5 构建模块化配电系统模型
建立“系统－流程－算法”的三维矩阵式模型，实现对配电网设计过程中的配电网短路、潮流与线损计算、无功补偿计算等环节模块化软件化处理，增强实用价值，达到做好配电系统关键参数智能化仿真计算的目的，形成满足我国企业标准要求的设计决策模型，以便确保不同维度数据的精准性，进一步提高整体的设计工作效率。模块化配电设计辅助系统流程如图2所示。
图2 模块化配电设计辅助系统流程图Fig.2 The flow chart of the auxiliary system for modular power distribution design
由于该平台拥有可以深度计算、智能关联以及较高的安全性等特征，便于运用配电网建设过程中取得的理论成果，不但增强了规划设计的深度，而且确保了建设工作的准确性。此平台的矩阵式模块能够迅速复制到其他同类的系统当中，可以达到推广和应用成果的可复化功能。对于配电网保护整定模块的过电流保护计算如图3所示，配电网保护整定模块的定时限过电流计算如图4所示。
图3 配电网保护整定模块的过电流保护计算图Fig.3 Calculation diagram of overcurrent protection of distribution network protection setting module
图4 配电网保护整定模块的定时限过电流计算图Fig.4 Calculation diagram of definite time overcurrent of distribution network protection setting module
综上所述，对于地铁通讯系统建设工作而言，尽管已经参考了电磁兼容性方面的因素，然而实际运营管理的过程当中，依然会产生电磁干扰的现象。在地铁线路得以不断拓展以后，无论是控制中心，还是换乘站，数量呈现出不断增多的形势，而相关通讯设备容易发生老化的情况，需要定期进行维修，让设备出现电磁泄漏的现象，所以，做好地铁通讯系统电磁干扰的处理工作显得尤为必要。
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