■ 張育明

張育明：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，高級工程師，湖北 武漢，430063

1 杭甬客運專線基本技術(shù)條件及與電力計量檢定中心的關(guān)系

杭甬客運專線為電氣化鐵道，正線為雙線，設(shè)計速度目標(biāo)值為350 km/h。電力牽引采用25 kV交流50 Hz單相AT供電方式，接觸網(wǎng)為全補償簡單鏈型懸掛。在鐵路里程DK49+650附近有一電力計量檢定中心大樓（簡稱大樓），距離鐵路中心約20 m。此段鐵路為高架橋形式，大樓內(nèi)有電能表智能檢定流水線和自動化倉庫等電子設(shè)備。

2 電氣化鐵道的電磁感應(yīng)和電磁輻射影響

由于電氣化鐵道供電系統(tǒng)的不對稱性，可能會對平行接近的通信和廣播線路產(chǎn)生危險和干擾。其影響程度與牽引電流、平行長度、接近距離、大地導(dǎo)電率和電信線路的類型等因素有關(guān)。當(dāng)交流電氣化鐵道對通信和廣播線路的影響大于國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值時，應(yīng)采取防護(hù)措施。

牽引電流從牽引變電所流出，經(jīng)接觸網(wǎng)傳輸?shù)诫娏C車（或電力動車組）后再流至鋼軌及大地，最后返回到牽引變電所。由于地電流的作用，在附近的一定范圍內(nèi)將形成不等的地電位差。這個電位差若超出附近有關(guān)設(shè)施（如通信局站）接地裝置的允許正常范圍，有可能導(dǎo)致設(shè)備故障或設(shè)備損壞，即應(yīng)采取相應(yīng)措施。

同時，電力動車組受電弓在運行中隨機離線或跳躍產(chǎn)生火花放電，引發(fā)的無線電脈沖噪聲可能對周邊環(huán)境造成一定程度的電磁污染，對沿線某些電磁敏感設(shè)備產(chǎn)生干擾影響。該噪聲頻譜分布在中頻到高頻范圍內(nèi)，其水平與接觸網(wǎng)懸掛方式、弓網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)性、列車運行速度等諸多因素有關(guān)。

3 影響分析評價

3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)調(diào)查及收集資料，與大樓有關(guān)的技術(shù)要求及評價標(biāo)準(zhǔn)有：DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》及配套的學(xué)習(xí)讀本、DL/T5202-2004《電能計量系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、IEC62236-2：2003《整個鐵路系統(tǒng)對外界的輻射》、GB2887-89《計算站場地技術(shù)條件》。

其中具體相關(guān)要求如下：

（1）計算站電磁場干擾應(yīng)滿足“4.4.5.1無線電干擾環(huán)境場強——機房內(nèi)無線電干擾場強，在頻率范圍為0.15～1 000 MHz 時不大于120 dB；4.4.5.2磁場干擾環(huán)境場強——機房內(nèi)磁場干擾場強不大于800 A/m”。

（2）電能計量技術(shù)機構(gòu)防電磁干擾的條件要求，實驗室對外來干擾信號的衰減能力應(yīng)達(dá)到40～80 dB。

3.2 電磁感應(yīng)影響分析

電氣化鐵道對通信等傳輸線路的電磁影響程度與平行長度密切相關(guān)，而大樓內(nèi)弱電線路與鐵路的平行長度有限，感應(yīng)量可忽略不計，其電磁感應(yīng)不會對通信等傳輸線路產(chǎn)生危險及干擾。

在橋梁地段，大部分回歸電流經(jīng)由鋼軌及保護(hù)線（PW線）流回，少部分則由橋墩接地鋼筋入地返回。經(jīng)理論計算分析，入地電流在大樓處產(chǎn)生的地電位為7～9 V。 杭甬客運專線采用AT供電方式，軌道系統(tǒng)采用整體道床技術(shù)，鋼軌系絕緣安裝。根據(jù)武廣高速鐵路試驗段對入地電流所做的測試結(jié)果，在鐵路高架橋地段，通過橋墩接地系統(tǒng)流入大地的電流僅為牽引網(wǎng)電流的0.02%～0.05%，遠(yuǎn)小于直接供電方式下路基地段的比例，由此導(dǎo)致的地電位升也將遠(yuǎn)小于理論估算值。

大樓對地電位沒有具體允許要求，參照標(biāo)準(zhǔn)較高的弱電設(shè)施要求做比較具一定的可信度。專門從事電磁防干擾業(yè)務(wù)的中國電信電磁防護(hù)支撐中心，曾做過專題研究[1]，認(rèn)為以目前的技術(shù)條件，通信局（站）地電位升至20 V時，電信機房設(shè)備仍能夠正常運行。由此可以推斷杭甬客運專線產(chǎn)生的地電位升不會影響大樓內(nèi)的檢定設(shè)施。

3.3 工頻磁場干擾分析

目前我國高等級電氣化鐵道及電動車組按照有關(guān)歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）和IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計建設(shè)，杭甬客運專線也不例外。

IEC 62236-2：2003標(biāo)準(zhǔn)中列出不同的電氣化鐵道系統(tǒng)在基頻時產(chǎn)生的典型最大電磁場值，其中交流25 kV等級電氣化鐵道的最大磁場值為142 dBμA/m，即12.9 A/m（條件為：AT供電系統(tǒng)下，接觸網(wǎng)中的電流1 500 A，在距最近的軌道中心線10 m 處，距軌道平面1 m 高時），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于GB2887-89《計算站場地技術(shù)條件》中的800 A/m允許值要求，因此位于鐵路20 m處且在室內(nèi)的計量檢定設(shè)施的工頻磁場滿足環(huán)境要求。

3.4 電磁輻射影響分析

電氣化鐵道的無線電干擾是寬帶干擾，其輻射特性難以用簡單的數(shù)學(xué)公式表達(dá)，以往電氣化鐵道實測的干擾場強衰減規(guī)律亦十分復(fù)雜。

客運專線對弓網(wǎng)關(guān)系有嚴(yán)格的匹配要求，杭甬客運專線設(shè)計接觸網(wǎng)采用全補償簡單鏈型懸掛方式，弓網(wǎng)關(guān)系優(yōu)于普通鐵路，兩者間的配合能滿足國際電工委員會IEC 62486《弓網(wǎng)受流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，這不僅保證了受流質(zhì)量，也降低了電氣化鐵道的無線電噪聲水平。

3.4.1 理論類比分析

我國曾在20世紀(jì)70年代末，針對某軍用機場進(jìn)行較全面的電氣化鐵道干擾測試研究，根據(jù)測試數(shù)據(jù)回歸的頻率特性[2]如下：

（1）頻率在30 MHz以下，在距離10 m處，干擾場強的時間概率為95%時的頻率特性為：

E10（dB）=53.24-14.81lg f（MHz）。

（2）頻率在30 MHz以上，在距離10 m處，干擾場強的時間概率為95%時的頻率特性為：

E10（dB）=61.46-10.46lg f（MHz）。

由上可見，干擾電平隨頻率的衰減速率，對短波衰減較快，對超短波衰減較慢。

（3）假設(shè)杭甬客運專線的無線電干擾與上述測試的兩種情況下的頻率特性類似，并考慮由于速度的提高增加一個13.5 dB的干擾修正量，即頻率特性分別為：

E10＝66.74-14.81lgf（30 MHz以下）；

E10＝74.96-10.46lgf（30 MHz以上）。

依此即可測算出不同頻率在10 m處的干擾場強。

然后參照國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC 62236-2：2003標(biāo)準(zhǔn)中提出的橫向衰減計算方法，即：

Ex＝E10-n.20lg（D/10），

式中：D為接觸網(wǎng)至無線電敏感設(shè)施的距離（m）；

n為衰減參數(shù)，其各頻段值見表1；

E10為距鐵路10 m處的電磁輻射場強值；Ex為距鐵路D m處的電磁輻射場強值。

表1 各頻段衰減值

鐵路與大樓水平距離為20 m，軌面較地面高21.85 m，加接觸網(wǎng)7 m，兩者高差大約是28.85 m，接觸網(wǎng)與大樓一樓流水線設(shè)備的直線距離約為35 m。

因此在杭甬客運專線鐵路附近：

Ex＝66.74-14.81lgf-10.88 n （30 MHz以下），

選f＝1 MHz時，n＝1.65， Ex＝48.79 dBμV/m。

Ex＝74.96-10.46lgf -10.88 n （30 MHz以上），

選f＝150 MHz時，n＝1.0，Ex＝51.78 dBμV/m。

3.4.2 實測類比分析

曾在武廣高速鐵路武漢綜合試驗段附近測試并采集大量的無線電噪聲數(shù)據(jù)，測試地點在距下行軌中心線20 m處，獲得動車組在不同的運行速度下（180～350 km/h）無線電干擾頻率特性及橫向衰減特性，歸納數(shù)據(jù)如下；

當(dāng)f＝1 MHz：場強水平80～105 dB；當(dāng)f＝150 MHz：場強水平55～76 dB。

3.4.3 小結(jié)

由上述理論及實測類比分析可以看出，杭甬客運專線的無線電電磁輻射場強滿足IEC 62236-2：2003中電氣化鐵路系統(tǒng)對外界的輻射的限值要求。大樓能夠屏蔽來自外界的電磁輻射。在電能計量實驗室的環(huán)境條件中，要求實驗室對外來干擾信號的衰減能力應(yīng)達(dá)到40～80 dB，因此大樓只要按此規(guī)定設(shè)計建造，即使杭甬客運專線運營后，電能表智能檢定設(shè)備的高頻電磁環(huán)境也不會受到影響，滿足GB2887-89中不大于120 dB的要求。

4 評價結(jié)論

根據(jù)掌握的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，運用電磁場理論及電磁輻射原理，并結(jié)合以往電氣化鐵道的實測數(shù)據(jù)，分析得出距離鐵路20 m的大樓不會受到來自杭甬客運專線電磁感應(yīng)及輻射影響，無須采取防護(hù)措施。

[1]中國電信電磁防護(hù)支撐中心. 交流電氣化鐵路鋼軌入地電流對通信局站地電位升研究報告[R]. 長沙：中國電信電磁防護(hù)支撐中心，2006

[2]國家無線電管理委員會. 航空無線電導(dǎo)航臺站電磁環(huán)境要求GB6364－86指導(dǎo)材料[S]，1986

[3]IEC. 整個鐵路系統(tǒng)對外界的輻射（IEC 62236-2：2003）[S]，2003

[4]柳茂春. 無線電干擾計算[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1988