一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，涉及轨道车辆制造技术领域，解决了以往的轨道车辆系统集成设计方法无法在集成过程中充分满足电磁兼容性标准及安全要求的问题，本发明专利技术从电磁兼容设计活动范围定义、电磁兼容技术标准分析、电磁兼容风险识别、标准要求和安全要求的分配、电磁兼容性设计、电磁兼容性仿真预测分析以及工艺现场验证及现场试验测试验证全方位角度满足电磁兼容标准及安全设计要求，保证轨道车辆系统集成后车辆各电气系统能够达到电磁兼容各项指标要求，从而确保车辆制造商向车辆采购方顺利完成车辆的交付，同时充分保证轨道车辆在线运营的安全性和可靠性。全性和可靠性。全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法


[0001]本专利技术涉及轨道车辆制造
，特别是涉及一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法。

技术介绍

[0002]电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
[0003]随着轨道车辆制造智能化设计水平的不断提升，越来越多的集群式电气设备应用于车辆系统之中，车辆制造商在进行车辆系统集成过程中必须在有限的空间合理布局集成安装这些系统设备，如列车牵引系统、制动系统、网络控制系统等。此外，在车辆系统集成过程中不仅要实现列车牵引、制动、辅助供电系统等正常功能，同时更需要保证集成后系统设备运行可靠，系统设备间电磁干扰在可允许范围内，不会对设备运行及列车运营周围环境所有基础设施内部的相关设备以及铁路系统外部的相关设施造成不可接受的电磁干扰及安全隐患。
[0004]以往的轨道车辆系统集成设计主要是根据车辆系统的设计功能提出对列车各子系统的功能要求，并没有将系统间的电磁兼容性问题作为一项重要的指标进行考量，导致轨道车辆制造商在交付车辆运营后发现各种由于系统电磁兼容性引发车辆故障及安全问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，以解决以往的轨道车辆系统集成设计方法无法在集成过程中充分满足电磁兼容性标准及安全要求的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0007]一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：确定轨道车辆系统集成的电磁兼容性设计活动范围，包括轨道车辆内部不同设备间接口、轨道车辆与铁路基础设施间接口、轨道车辆与外部环境间接口；
[0009]步骤二：进行轨道车辆系统集成电磁兼容标准体系应用分析，确定轨道车辆系统集成过程中所使用的电磁兼容技术标准；
[0010]步骤三：基于所述电磁兼容性设计活动范围，利用危险与可操作性分析方法识别轨道车辆电磁兼容风险，得到电磁兼容危害识别及分析结果；
[0011]步骤四：根据所述电磁兼容性设计活动范围和电磁兼容技术标准，对轨道车辆系统集成进行标准要求和安全要求的分配；
[0012]步骤五：对轨道车辆系统集成进行针对所述标准要求和所述安全要求的电磁兼容
性设计，包括设备整体布局分区设计、接地设计、屏蔽设计、布线设计以及滤波设计；
[0013]步骤六：建立数字化EMC仿真分析设计平台，对轨道车辆系统集成进行电磁兼容性仿真预测分析，输出电磁兼容仿真分析报告；
[0014]步骤七：对轨道车辆系统集成进行工艺EMC现场审核验证以及电磁兼容试验测试验证。
[0015]本专利技术从轨道车辆电气系统集成正向设计角度出发，从电磁兼容设计活动范围定义、系统集成电磁兼容标准分析、电磁兼容设计要求的明确、电磁兼容设计方案的制定、仿真预测分析及电磁兼容试验测试验证全方位角度说明了一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法。本专利技术具有以下有益效果：
[0016](1)应用此专利技术方法进行轨道车辆系统集成设计，整个设计过程形成完整的设计、分析、试验数据充分证明车辆系统集成设计涉及所有的相关子系统的车载电子设备及电气设备在车辆运营电磁环境中能够达到各项功能安全要求，稳定可靠地工作，同时，轨道车辆线上运营对铁路周围环境的影响在可接受的范围之内；
[0017](2)通过应用此专利技术方法的应用可以充分证明轨道车辆制造商进行车辆系统集成过程中能够从电磁兼容设计活动范围定义、电磁兼容技术标准分析、电磁兼容风险识别、标准要求和安全要求的分配、电磁兼容性设计、电磁兼容性仿真预测分析以及工艺现场验证及现场试验测试验证全方位角度满足电磁兼容标准及安全设计要求，保证轨道车辆系统集成后车辆各电气系统能够达到电磁兼容各项指标要求，从而确保车辆制造商向车辆采购方顺利完成车辆的交付，同时充分保证轨道车辆在线运营的安全性和可靠性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例所述的一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法的流程图；
[0019]图2为轨道车辆系统集成电磁兼容设计标准体系结构示意图；
[0020]图3为直流供电的交流传动系统的高压、牵引和辅助电源端口；
[0021]图4为变流器和控制电子元器件的端口；
[0022]图5为按照EN50121
‑3‑
1进行的静止试验的辐射限值；
[0023]图6为按照EN50121
‑3‑
1进行的缓慢运动试验的辐射限值；
[0024]图7为按照EN55011的要求车上电气设备(包括列车无线电)传导干扰限值；
[0025]图8为按照EN55011的要求车上电气设备(包括列车无线电)发射干扰限值；
[0026]图9为以EN50061A1与DINVDEV0848
‑3‑
1/A1为依据的辐射限值；
[0027]图10为按照6325.2的辐射限值；
[0028]图11为加速度、惰行和制动，通过天线时运行速度曲线；
[0029]图12为EMC分区示意图；
[0030]图13为列车整车车辆接地示意图；
[0031]图14为列车编组整车车辆接地示意图；
[0032]图15为车辆多点接地示意图；
[0033]图16为外壳的屏蔽效果图；
[0034]图17为屏蔽效果与小孔大小的对比关系图；
[0035]图18为数据和控制线线槽的结构示意图；
[0036]图19为E和F类电缆线槽的横断面结构示意图；
[0037]图20为数字化EMC仿真分析设计平台的功能组成图。
具体实施方式
[0038]本专利技术提供一个完整的轨道车辆系统集成的EMC设计方法流程，说明了轨道车辆EMC设计任务种类和对应的指标要求，具体解决方案的EMC方法是由满足于轨道车辆正向设计思路的系统设计活动范围定义、标准及安全风险分析、电磁兼容要求、仿真分析预测、试验验证和运行各阶段中的EMC要求的具体策略构成。通过使用确定性的电磁兼容性设计方法来说明轨道车辆系统集成设计、制造、运行和维护在正常运行情况下能够承受所有可确定的电磁风险，车辆系统集成不会造成不可接受的电磁干扰。下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0039]参见图1，本专利技术提供一种一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，包括以下步骤：
[0040]步骤1：确定轨道车辆系统集成的电磁兼容性设计活动范围(明确电磁兼容设计涉及车辆具体设备和接口)。
[0041]轨道车辆系统集成电磁兼容设计活动范围定义的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定轨道车辆系统集成的电磁兼容性设计活动范围，包括轨道车辆内部不同设备间接口、轨道车辆与铁路基础设施间接口、轨道车辆与外部环境间接口；步骤2：进行轨道车辆系统集成电磁兼容标准体系应用分析，确定轨道车辆系统集成过程中所使用的电磁兼容技术标准；步骤3：基于所述电磁兼容性设计活动范围，利用危险与可操作性分析方法识别轨道车辆电磁兼容风险，得到电磁兼容危害识别及分析结果；步骤4：根据所述电磁兼容性设计活动范围和电磁兼容技术标准，对轨道车辆系统集成进行标准要求和安全要求的分配；步骤5：对轨道车辆系统集成进行针对所述标准要求和所述安全要求的电磁兼容性设计，包括设备整体布局分区设计、接地设计、屏蔽设计、布线设计以及滤波设计；步骤6：建立数字化EMC仿真分析设计平台，对轨道车辆系统集成进行电磁兼容性仿真预测分析，输出电磁兼容仿真分析报告；步骤7：对轨道车辆系统集成进行工艺EMC现场审核验证以及电磁兼容试验测试验证。2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，其特征在于，步骤5包括以下步骤：步骤51：根据轨道车辆系统集成的各设备的电磁特性进行分类，将设备分为髙干扰源、主要干扰源、中性区、主要敏感源与高敏感源；在保证干扰源与敏感源的空间距离的基础上，进行设备整体布局分区，并根据分区结果给出失谐和要求采取的措施；步骤52：将轨道车辆系统集成的整车车辆接地、车辆多点接地、车辆设备外壳接地；步骤53：利用金属屏障对轨道车辆系统集成中的机壳、小孔、电缆和电源线进行屏蔽；步骤54：对电路路径进行选择，使电路路径满足以下要求：(1)对于各种不同种类的电缆分开单独布置并维持必要的间隙；(2)流出和流回的导体就近布置；(3)与车体地就近布置电缆；对地就近布置电缆且不同类别的电缆之间保持最低限度的距离，实现电缆屏蔽；使电缆在对应的金属线槽中走线，并且线槽两侧连接到车体；步骤55：采用滤波器对动力线信号、信号和控制线信号进行滤波，所述滤波器满足以下要求：滤波器的元件应沿线路布置，以避免在元件之间和滤波器输入和输出间产生电容性和电感性耦合；电容器损坏时不会形成短路电流；电容器的连接引线应尽量短；安装在装置有限空间中的滤波器电路应屏蔽；金属滤波器表面应无腐蚀，以确保在长时间与之连接的受损设备的接口有低接触电阻；构成滤波器的电路能够承受不同的干扰等级，或者用于具有不同抗干扰等级的设备，因此滤波器也设计用于不同的衰减等级；滤波器电路之间应屏蔽。3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，其特征在于，按照以下要求进行整车车辆接地：1)每辆车的回流总线束与车体之间使用一个电阻进行联接；2)转向架通过分布在所有轮对上的接地电刷实现功能接地；或者转向架在钢轨和车体之间要有保护接地；3)交流供电用中性导体与车内的总线相互联接；
4)蓄电池负极与车内的辅助回流相联；5)牵引电机的箱体与转向架的结构相联接，两个电机轴承应进行隔离以避免通过轴承产生电流流动；按照以下要求进行车辆多点接地：1)所有设备的外壳应使用低阻抗接头连接到车体，接地都应以车体接地的参考接地点；2)忽略由杂散回流引起的干扰；3)屏蔽电缆应在两端均接地；避免屏蔽层电线拧结悬地的情况；4)低压电子电路一般应由隔离的电源供电；5)电子电路的参考地是内部电位，不允许其向箱外的电分配；6)参考地通过低阻抗的安装架或壳体连接到一点；7)应当确保不同的、物理分割开的元件可能通过隔离的连接连通；8)数据传递须以差分模式完成，采用屏蔽电缆，其接口均衡接地以确保对公共模式干扰吸收良好。4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆系统集成电磁兼容性设计方法，其特征在于，所述数字化EMC仿真分析设计平台包括：仿真分析项点确定模块，用于以车载设备接口、车辆与基础设施接口、车辆与外部环境接口为依据划分仿真分析项点，所述车载设备接口对应的仿真分析项点包括线缆布局串扰仿真分析、整车车辆接地设计仿真分析和车辆高压设备电磁干扰仿真分析，所述车辆与基础设施接口对应的仿真分析项点...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，刘亚飞，李锋，刘兆君，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：