王振晟

機(jī)車綜合無線通信設(shè)備（CIR）由CIR主機(jī)、顯示終端（MMI）、天饋系統(tǒng)及附屬設(shè)備組成,可為司機(jī)提供450 MHz、800 MHz、900 MHz等不同頻段的“車對車”“車對地”信息交互平臺,為實現(xiàn)車機(jī)聯(lián)控及動車組的安全運行保駕護(hù)航。

CIR設(shè)備檢修方式可分為日常檢修和集中檢修2種［1］。其中,集中檢修是根據(jù)CIR設(shè)備使用壽命及工作狀態(tài),定期對CIR設(shè)備的電氣性能進(jìn)行測試,及時發(fā)現(xiàn)異常指標(biāo),并對CIR設(shè)備進(jìn)行深度的檢測和整治,是提高CIR設(shè)備運用質(zhì)量的有效途徑［2］；而電氣性能測試是CIR設(shè)備集中檢修過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過CIR綜合測試儀向CIR設(shè)備發(fā)送調(diào)制信號,接收并分析CIR設(shè)備的反饋信號,實現(xiàn)檢修人員對CIR設(shè)備各項指標(biāo)的分析,發(fā)現(xiàn)并維護(hù)性能下降部件,確保CIR設(shè)備的運用質(zhì)量［3］。

在測試過程中,CIR設(shè)備處于不同的電磁環(huán)境下,測試結(jié)果變化較大,檢修人員無法對設(shè)備性能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,且測試信號常會影響正在運行列車的CIR設(shè)備,甚至可能導(dǎo)致附近運用列車的非正常停車。因此,具有CIR設(shè)備維護(hù)任務(wù)的電務(wù)站段必須配備CIR電磁屏蔽室。而如何確保新建屏蔽室的屏蔽效能符合CIR測試作業(yè)要求,就成為屏蔽室建造的重點問題。本文以合肥電務(wù)段CIR屏蔽室的建造施工為例,介紹有關(guān)CIR屏蔽室建造與驗收情況,提高CIR屏蔽室的運用質(zhì)量。

1 施工控制

通常,以屏蔽效能來度量屏蔽室的有效性［4］。屏蔽效能是指空間某個位置,在無屏蔽措施時的場強和有屏蔽時的場強之比。它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度,其數(shù)值越大,則屏蔽效果越好［5］。

1.1 施工方案確認(rèn)

1）新建CIR屏蔽室需滿足CIR的電氣性能測試信號屏蔽,同時滿足數(shù)據(jù)仿真平臺的GPS模擬信號屏蔽,即至少滿足400 M～2 GHz頻段的屏蔽效能不低于100 dB。新建屏蔽室技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合C級屏蔽室要求。

2）為防止新建屏蔽室在長期使用過程中,受濕度、溫度、物理打擊等環(huán)境因素影響,以及考慮后期維護(hù)的需要,重點對屏蔽體等關(guān)鍵部件的材料選擇、屏蔽室防火和防雷設(shè)計、屏蔽室接地電阻及屏蔽室安裝、屏蔽層板體防腐處理、濾波器安裝、內(nèi)部供電電纜鋪設(shè)、維護(hù)通道等工程關(guān)鍵項點進(jìn)行逐一審核,確認(rèn)最終施工方案。

1.2 施工過程監(jiān)督

對照施工方案,重點審核屏蔽室選材是否與現(xiàn)場交底一致；屏蔽層板體搭建安裝時,支撐框架和電磁屏蔽層板體間是否合理且規(guī)范,確保支撐框架和電磁屏蔽層板體外觀無變形、工作量符合要求；在接地線施工封閉前,檢查接地線安裝狀態(tài)是否符合單點接地的方式,并測量接地電阻是否符合要求［6］；檢查屏蔽門及配套裝置的規(guī)格、尺寸、數(shù)量和位置是否符合要求,確保安裝正確、尺寸符合要求。

1.3 關(guān)鍵附屬設(shè)備質(zhì)量盯控

1）引入屏蔽室的電源會傳導(dǎo)電磁干擾,因此必須和普通電源進(jìn)行區(qū)分并相互獨立,采用濾波器濾除無關(guān)的電磁信號。同時濾波器自身應(yīng)具備屏蔽結(jié)構(gòu),其屏蔽箱蓋和屏蔽機(jī)房的殼體要接觸良好、安裝緊固,輸入和輸出線纜無交叉,防止串?dāng)_。電源通過濾波器引入屏蔽室后,需確保電磁屏蔽室供電裝置安裝且工作正常,電源線與屏蔽室絕緣電阻測試正常,接地電阻測試符合要求,接地可靠。

2）屏蔽層預(yù)留的通風(fēng)口必須安裝波導(dǎo)窗,以兼顧屏蔽和通風(fēng)的雙重作用。作為屏蔽室整體結(jié)構(gòu)中較易產(chǎn)生電磁泄漏的部位,波導(dǎo)窗的安裝是施工中的重要項目。合肥電務(wù)段采用螺栓壓接截止式波導(dǎo)窗,蜂窩波導(dǎo)片采用真空釬焊整件,出廠時的插入衰減應(yīng)不低于屏蔽室屏蔽效能的整體指標(biāo)。在安裝過程中,必須確保通風(fēng)波導(dǎo)窗安裝牢固且良好,固定螺栓密封符合要求。同時試驗通風(fēng)情況,保證空氣能夠正常流通。

2 效能驗證

CIR屏蔽室的屏蔽效能驗證主要從以下幾個方面進(jìn)行。

2.1 屏蔽效能指標(biāo)測試驗證

由屏蔽室廠家按照屏蔽效能測試方法［7］,使用點頻信號源、小環(huán)天線、標(biāo)準(zhǔn)振子天線等,分別利用HP-1500和HP-8563頻譜分析儀,在屏蔽門、波導(dǎo)窗等易發(fā)生信號泄漏的地方,對各頻段進(jìn)行屏蔽效能測試,測試結(jié)果均合格,見表1。

表1 CIR屏蔽室屏蔽效能測試結(jié)果

2.2 屏蔽效能驗證

經(jīng)廠家確認(rèn)屏蔽室屏蔽效能合格后,由驗收人員分別在屏蔽室對CIR電氣性能測試時各頻段的實際屏蔽效果進(jìn)行驗證,進(jìn)一步確認(rèn)屏蔽室屏蔽效能是否滿足作業(yè)需求。

1）GSM-R單元測試。GSM-R單元在注冊車次號、機(jī)車號時,CIR設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送注冊885～934 MHz的頻率信息［8］,若試驗信息與運用機(jī)車號、車次號信息一致,則會影響在用機(jī)車號、車次號的正常注冊,導(dǎo)致運用列車無法正常運行?；诖嗽?驗收人員在屏蔽室內(nèi)通過GSM-R電臺,使用試驗機(jī)車號、車次號進(jìn)行注冊和語音通話,對885～934 MHz頻段的屏蔽效果進(jìn)行試驗,發(fā)現(xiàn)注冊和語音通話失敗,且在屏蔽室外頻譜分析儀上無明顯電磁變化,證明屏蔽室在該頻段下屏蔽效能合格。

2）800 MHz單元測試。由CIR綜合測試儀不斷地發(fā)射與設(shè)備實際運用時相同頻段的模擬信號,若被運用列車接收,則會影響列車正常運行,存在安全隱患。以800 MHz頻段下LBJ單元的發(fā)射機(jī)測試為例,檢修過程中模擬啟動列車的接近防護(hù)報警,此時若不對試驗信號加以屏蔽,則會被運用列車所接收,造成列車停車。驗收人員在屏蔽室內(nèi)對CIR設(shè)備的LBJ單元進(jìn)行各項電氣性能指標(biāo)測試,并通過頻譜分析儀記錄屏蔽室外的電磁環(huán)境變化,確認(rèn)屏蔽室外無800 MHz頻段電磁信號變化,證明屏蔽效能合格。

3）450 MHz單元測試。在CIR電氣性能檢測過程中,外界干擾會通過空間耦合到測試接收機(jī),導(dǎo)致測試結(jié)果失真,環(huán)境中如出現(xiàn)其他頻率的電磁波干擾,也會嚴(yán)重影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。以450 MHz模塊接收機(jī)門限值的測試為例,該門限值的高低表征接收機(jī)性能的好壞,門限值越低,則接收靈敏度越高［9］。在測試過程中,為了提高設(shè)備運用質(zhì)量,需要確保門限值不高于閾值,此時設(shè)備極易接收到環(huán)境中頻率相近的電磁干擾,造成測試結(jié)果失真。考慮屏蔽室外發(fā)射干擾信號可能對周圍造成影響,通過多個頻率手持電臺與室內(nèi)進(jìn)行呼叫試驗,以及在室內(nèi)發(fā)射400 MHz頻段信號,測試室外電磁信號變化情況的方法,試驗屏蔽室400 MHz頻段的屏蔽效果。經(jīng)試驗,屏蔽室內(nèi)、外呼叫試驗失敗,室內(nèi)發(fā)射信號時室外電磁信號也無明顯變化,證明在該頻段下屏蔽室的屏蔽效能合格。

4）GPS信號測試。CIR數(shù)據(jù)驗證仿真平臺根據(jù)鐵路線路地理位置信息,生成連續(xù)的GPS經(jīng)緯度信息,反向進(jìn)行CIR數(shù)據(jù)模擬仿真,實現(xiàn)CIR設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下接收連續(xù)變化的GPS經(jīng)緯度,模擬列車運行,完成CIR數(shù)據(jù)驗證［10］。在試驗過程中,若受到外界GPS信號的干擾,會造成CIR設(shè)備在接收GPS模擬信號時出現(xiàn)偏差或接收異常,降低數(shù)據(jù)驗證的準(zhǔn)確性。為此,驗收人員通過在屏蔽室內(nèi)使用測試儀、CIR、手機(jī)等具備定位功能的設(shè)備均無法獲取GPS信號,證明屏蔽室對1.5 GHz的GPS信號屏蔽效能合格。

電磁屏蔽室屏蔽效能各項驗收測試結(jié)果記錄見表2。通過對屏蔽室實際屏蔽效果進(jìn)行驗證,各頻段的CIR電氣性能測試結(jié)果均能達(dá)到預(yù)期,滿足現(xiàn)場作業(yè)需求,屏蔽室屏蔽效能驗收合格。該屏蔽室于2020年7月1日正式投入使用后,屏蔽效果良好,能夠滿足段內(nèi)CIR測試作業(yè)的要求。

表2 CIR屏蔽室屏蔽效能驗收記錄

3 結(jié)束語

作為集團(tuán)公司車載專業(yè)融合最早的單位,合肥電務(wù)段為適應(yīng)車載監(jiān)控與CIR檢修融合的生產(chǎn)力布局調(diào)整,通過對方案審定、施工驗收等環(huán)節(jié)的盯控把關(guān),順利完成了首次CIR屏蔽室施工,為CIR設(shè)備測試提供可靠的測試工作環(huán)境,避免因為CIR設(shè)備檢測測試數(shù)據(jù)失真導(dǎo)致設(shè)備“帶病上道”的安全風(fēng)險,最大程度地減少了對運輸?shù)挠绊憽?/p>