摘要：铁路行业的电磁兼容性需求伴随着车辆电气化程度的不断提高而逐步发展起来，而轨道车辆电磁兼容性标准是车辆设计和管控零部件供应商的依据。文章以最新出版的欧洲标准《铁路应用电磁兼容性》（EN50121：2015）为立足点，对轨道交通领域的电磁兼容性相关的国际、国内、行业标准进行了解读，介绍了电磁兼容性标准中对整车和部件的要求。
关键词：轨道车辆；电磁兼容性；标准解析；轨道交通；车辆电气化；车辆设计
文献标识码：A
1概述
虽然轨道交通行业的电磁兼容性的研究起步较晚，但随着铁路系统电气化程度越来越高，电磁兼容性问题也越来越被重视。目前，轨道车辆业主客户的规格需求书中纷纷严格了电磁兼容性要求。而符合相关标准是提高车辆电磁兼容性的基础。因此，需要我们对车辆电磁兼容标准进行全面的了解和分析，并结合既往的电磁兼容性问题完善我国电磁兼容标准体系，这将有助于我们对车辆设计和零部件供应商的质量控制，减少电磁兼容问题的发生。
2国际标准概况
目前，影响力较大的铁路行业电磁兼容性国际标准主要有EN50121系列和IEC62236系列。IEC62236初版发布于2003年，修改采用EN50121：2000版标准，其结构、内容与EN50121基本一致，但在限值方面略有不同，目前的IEC62236最新版本于2008年发布，该版本修改采用EN50121的2006版标准。最初版本的EN50121系列标准，起始于1996年，由欧洲电工标准化委员会（CENELEC）颁布，其后分别于2000年、2006年进行修订，并在2008年发布1次勘误。2015年3月CENELEC正式发布实施EN50121：2015代替EN50121：2006，并要求最迟于2018年1月5日退出过渡期，全面实施。故目前最新近的电磁兼容标准体系为EN50121：2015。EN50121：2015系列标准由以下部分组成：《铁路应用电磁兼容性（第1部分）：总则》（EN50121-1：2015）《铁路应用电磁兼容性（第2部分）：整个铁路系统对外界的电磁辐射》（EN50121-3-1：2015）《铁路应用电磁兼容性（第3-1部分）：列车与整车》（EN50121-3-1：2015）《铁路应用电磁兼容性（第3-2部分）：设备》（EN50121-3-2：2015）《铁路应用电磁兼容性（第4部分）：信号和电信设备的电磁辐射和抗扰度》（EN50121-4：2015）《铁路应用电磁兼容性（第5部分）：有固定电源的装置和仪器的发射和抗扰度》（EN50121-5：2015）其中，标准EN50121-3-1和EN50121-3-2适用于车辆主机厂及部件供应商，包含了对车辆整车和车载电气部件设备的电磁兼容要求，如图1所示：
2.1判据标准
性能判据A：在试验过程中和试验后，设备都能按预期要求连续工作即当设备按预期使用时，设备的性能没有下降或不低于制造商规定的性能等级。如果制造商没有规定最低性能等级或允许的性能降低，可根据产品的说明和文件或用户要求确定最低性能等级或允许的性能降低。性能判据B：测试期间，允许性能下降，但不允许运行状态或存储数据发生变化。如果制造商没有规定最低性能等级或允许的性能降低，可根据产品的说明和文件或用户要求确定最低性能等级或允许的性能降低；试验完成后，设备应能够按预期要求自行恢复连续工作。性能判据C：测试期间，出现暂时性的功能丧失但可自行恢复或操作控制器完成恢复。
2.2整车电磁兼容要求
EN50121-3-1正文中规定了整车辐射发射限值及测试要求，并在资料性附录A中规定了针对电话电信系统的传导测试要求。2.2.1辐射发射。整车辐射发射测试目的是为了确保轨道附近其他电气电子设备不受机车车辆运行的干扰。测试频率范围为9kHz～1GHz。其中，9kHz～30MHz测试使用磁场天线进行测量，30MHz～1GHz使用电场天线进行测量。由于在9～150kHz范围内容易受干扰的设备较少，并且9～150kHz场强测试的复现性较差，因此在EN50121：2015中对此频段已不作为强制要求，仅作为附录内容参考使用。整车对外辐射发射限值要求见图2和图3：目主要是指附录A中涉及的通信类噪声电流测试。噪声电流是一种等效的干扰电流，表示电源主回路内的电流音频段的频谱对电话线路的有效干扰。具体限值一般须铁路业主和电信线路提供商提出，例如，地铁车辆业主一般要求在正常工作模式下，最大噪声电流不得大于：在20秒内平均10A；在4秒内平均12.2A；瞬时值13A。
2.3部件级电磁兼容要求
EN50121-3-2：2015规定了铁道车辆上的部件设备的EMC干扰发射和抗扰性要求。规定干扰发射的目的是为了确保在机车车辆上正常运行的设备产生的骚扰不会影响其他设备的稳定运行；抗扰性要求是为了确保机车车辆部件设备有足够的抗干扰性能，以抵御外界的干扰影响。对于标准所考察的所有类别端口均规定了试验要求。2.3.1发射试验和限值。干扰发射是能量以电磁波的形式在空间或线缆中传播，通过空间耦合或线缆耦合的方式来干扰周边的设备。由零部件内部非线性电路产生的发射干扰，通过壳体、设备线缆等途径对外发射。随着通信技术的发展，3G、4G、WiFi技术设备的普及，车辆部件中也开始运用更高频率的通信技术。因此，高频段1～6GHz的发射干扰也日益增多，新版本标准中增加了对更高频段的要求，可根据内部设备可能的最大频率进行试验。发射试验及其端口发射性能要求见表2：2.3.2抗扰性试验和限值。EN50121-3-2：2015规定了铁路机车车辆设备抗扰性试验，包括静电放电抗扰性、传导抗扰性、电快速瞬变脉冲群抗扰性、浪涌抗扰性、辐射抗扰性，常见设备及其端口抗扰性性能判据选定，见表3：
3我国电磁兼容标准现状以及改进建议
3.1我国电磁兼容标准现状
目前，国内电磁兼容标准体系有GB/T24338：2009和TB/T3034：2002。国内标准一般为国标准转化或者修改，例如国标GB/T24338：2009，为IEC62236：2003标准的国内转化；行业标准TB/T3034：2002，是EN50121：2000系列标准的国内转化。目前IEC62236最新版本为2008版，而EN50121已经更新至2015版，相对滞后于国际最新标准，迫切需要在借鉴的基础上对我国电磁兼容标准体系加以完善和更新。
3.2改进建议
近年来，中国的铁路建设水平发展迅猛，在国际市场上已具有一定的竞争力，与之相对应的，我国的电磁兼容管理水平和风险控制能力也需要有相应的提高。在测试方法和标准限值要求上借鉴国外先进经验，但也不能一味的照搬国外的方法。可在借鉴欧洲标准《轨道车辆电磁兼容性》（EN50121：2015）的基础上，结合实际车辆运营电磁环境和现实中的电磁兼容问题，制定更加符合国内铁路行业的电磁兼容标准体系。例如，针对常见的乘客手机设备需要稳定的充电电源的问题，EN50121：2015中增加了公共交流电源输出端口总谐波失真TDH＜8%的要求，可以考虑借鉴；同时直流供电端口可考虑要求加入EN50155中电压跌落中断瞬变的测试的要求；再者考虑到实际车辆电磁环境的复杂性，可以提高设备测试严酷等级，例如对于部分设备静电放电试验可将空气放电电压提高至±12kV或15kV，接触放电电压提高至±8kV或10kV作为备选的测试等级。
参考文献
[1]铁路应用电磁兼容性（第1部分）：总则（EN50121-1：2015）[S].
[2]铁路应用电磁兼容性（第2部分）：整个铁路系统对外界的电磁辐射（EN50121-2：2015）[S].
[3]铁路应用电磁兼容性（第3-1部分）：列车与整车（EN50121-3-1：2015）[S].
作者：汪星华 郝明远 王艳琴 张秋敏 单位：中车唐山机车车辆有限公司
