轨道交通设备的电磁兼容是指在轨道交通运营的电磁环境中，轨道交通系统设备与设备之间、设备与外界之间，能够正常工作、对其它设备不构成电磁干扰，在同一个电磁环境下共同执行各自功能的状态。 轨道交通是一种安全运输设备，对设备的可靠性、设备与设备之间的兼容性要求非常高。在恶劣的车内与车外电磁环境当中，如果设备受到干扰而造成误动作、或者损坏则会对设备的安全运行造成非常严重的后果，甚至会导致严重的安全事故，因此，电磁兼容是轨道交通设备必须解决的问题。

 

测试项目：

CE传导发射、RE辐射发射、ESD静电放电、RS辐射抗扰度、EFT脉冲群试验、SURGE雷击浪涌试验、CS传导抗扰度。

 

测试标准：

EN50121-3-2:《Railway applications —Electromagnetic compatibility —Part 3-2: R

 

轨道交通设备电磁兼容设计方法

 

1、防护滤波

为使轨道交通设备安全可靠工作，通常主电源会选取国际标准封装的隔离电源进行模块化设计。纵观市场上的轨道交通设备隔离电源，特别是大功率的DC/DC隔离电源。由于受制于体积原因，无法将EMC防护滤波器件集成于模块内部，而轨交设备必须满足相应的电磁兼容标准要求，因此电源厂商会开发配套的滤波器或者提供相应的EMC解决方案供客户端设计选择。所以在设计输入电源滤波时，尽可能按照电源厂商提供的滤波器或EMC解决方案进行设计。  

 

选择输入电源滤波方案仅仅是设计的开始，如何对方案进行合理的布局布线，达到最优的效果才是最重要也是最难的。针对输入电源滤波电路布局布线，总结以下三点建议：

 

（1）DC/DC防护器件放置于接口位置，遵循“防护+输入滤波+隔离电源+输出滤波”的原则。

 

（2）布局时尽量遵循走直线的方式，避免“U”字型或“Z”字型布局走线，以免降低防护滤波的效果或失效。

 

（3）防护滤波电路（输入滤波与输出滤波）在布局走线时，以走PCB导线的方式设计，禁止在下方作铺铜设计；隔离电源模块下方不要布电路及信号线。

 

2 信号处理

如图1所示，存在很多传感器装置，实现对机车运行状态进行采集。通过AD模数处理后反馈给MCU，然后通过数据传输至司机室或主控制室，以判定机车运行的安全状态。此种功能就决定了此设备必须满足高性能的电磁兼容性能。信号是设备最敏感的电路之一，极容易受到ESD、RS、EFT、SURGE、CS的影响，为尽可能降低信号对噪声的敏感度，以下两方面需重点考虑：

 

（1）信号电路设计：

 

针对敏感信号，如传感器、采集处理电路、小信号控制电路、通信电路、复位电路、报警电路、液晶显示电路等敏感电路，在设计时均要做一定的滤波处理。

 

可采取电容滤波、RC滤波、LC滤波，滤波电路在布局时要靠近电路端口且环路保持最小化；

 

信号接口电路端口一定要放置防护滤波器件且靠端口放置。

 

（2）信号PCB设计：

 

信号部分，PCB尽可能使用多层板并合理分层，如4层板及以上；

 

信号线在布局时远离噪声电路，如数字电路、开关电路、时钟电路等；信号线在走线时，不要靠近板边缘且走线尽可能短。

 

3 结构设计

轨道交通设备的外壳一般都是金属壳。金属壳接地对静电有很好的泄放作用，同时对RE、RS有很好的屏蔽作用。但是如果机壳的结构没有设计好，不仅起不到应有的作用，有时会引起反作用。

 

针对金属机壳的设计，有以下几点需重点关注：

 

（1）接地：金属机壳接地推荐采用单点接地，即输入滤波器的地就近接至金属机壳，然后在金属壳接地处设计安全接地点；为保证良好接地，应大面积接地，可使用垫片处理，接地区域不应有氧化漆；预留在设备内部的接地线长度尽可能短，一般不应超过5cm。

 

（2）外形设计：设备的外壳一般不是一个完整的封闭外壳，是通过几部分组合而成的，这就导致屏蔽效能变差、阻抗变高，对辐射、静电均有影响。为尽可能提升金属机壳的作用，在组合设计时，接合处应采取错位对接且每隔10cm左右用螺丝固定；孔、洞设计时，尽量采取圆形孔或六边形孔，孔径不应超过系统最高工作频率的λ/20。

 

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