动车组内部电磁环境测试标准研究*

余 俊， 陈焕玉， 周 毅， 陆 阳

(1 北京纵横机电技术开发公司， 北京 100094；2 中国铁道科学研究院 机车车辆研究所， 北京 100081)

我国高速动车组事业飞速发展，运行的各型号动车组均应由国家标准体系严格把控，电磁兼容标准是其中的一个大项。电磁兼容性能关系着乘客和乘务人员的身体健康，故需对动车组的内部电磁环境进行测试。文献[1-2]介绍了国际电磁兼容标准化组织，对我国电磁兼容标准建设起到了积极作用。笔者研究了世界各国对于动车组车内电磁环境的测试标准和磁场限值，较权威的标准包括：TB/T 3351-2014《动车组内低频磁场限值与测量方法》、JIS E 4018-2012《铁道车辆—磁场测量方法》、IEC 62597-2011《铁路环境中关于人体辐射的电子和电气装置产生的磁场等级测量程序》。对以上3个标准的测试方法、测试工况、测试设备等方面进行了分析和对比。

1 标准对比

TB/T 3351-2014为中国根据国内实际情况制定的铁路行业标准。JIS E 4018-2012为日本工业标准，由日本工业标准调查会制定。IEC 62597-2011为欧洲标准，由国际电工委员会(International Electro Technical Commission, IEC)组织制定。

1.1 测试频段对比

由于牵引变流器和辅助变流器等主要干扰源的开关频率为几千赫兹以下，磁场占干扰的主要成分，20 kHz 以上的谐波分量较小[3]，3个标准规定的测试频段均为0～20 kHz。

1.2 测试设备对比

对于测试设备，每个标准都将测试探头分为静磁场探头和交流磁场探头，虽然不同标准中探头测试的磁场范围不同，但是标准中的要求基本相同。

TB/T 3351-2014中规定了测试所使用的设备，测试DC～1 Hz 时，使用三轴同向探头；测试AC交流磁场时，使用带三轴正交环的三轴探头，正交环的环面积为100 cm2，最小测试频率范围为5～20 kHz。

JIS E 4018-2012中规定：各磁场传感器的中心作为标准中测量距离的基准点。磁场传感器应符合JIS C 1910的规定，包括以下3种：(1)三轴探测线圈传感器，用于交流磁场的测试，线圈最大面积限定100 cm2，测试频率范围为5～20 kHz。(2)三轴霍尔器件传感器，测试范围0～20 kHz。(3)三轴磁通量闸门传感器，测试范围0～20 kHz。

IEC 62597-2011中规定：直流磁场使用三轴各向同性探头测试；交流磁场的测试使用具有3个正交环的三轴探头，正交环的最大环面积为100 cm2，最小测试频率范围为5～20 kHz。交流磁场也可使用三轴探头磁通门传感器测试，最小测试范围为0～20 kHz。

1.3 测试工况对比

从各标准规定的测试工况角度来分析，测试工况共可分为2种：

(1) 静置工况，此工况要求列车牵引系统通电，但不工作。辅助电路应运行，且应启用所有相关装置(例如：空调，照明，加热等)。这种工况符合动车组停站时的实际运营情况。

(2) 动态工况，此工况需要动车组从静置工况以最大的加速度到达最高速度，然后惰行一段时间，最后以最大电制动停车。要求牵引电路、辅助电路正常运行，且相应负载应正常工作。在电制过程中，若电制动系统使用多种不同的电路，则必须分开测试这些电路。动态工况符合动车组正线运行实际情况。

标准中的试验工况充分考虑了动车组在实际运营中的各种情况，对于日后指标评价及科学研究有重要意义。

1.4 测试方法对比

TB/T 3351-2014中规定了职业磁场测试和公众磁场测试两个方法。职业磁场测试为在司机室和监控室内，乘务人员适用的测试方法，其测试位置距离地面高度分别为0.9 m和1.5 m。公众磁场测试为在乘客受电磁干扰影响可能性最大的位置进行测试，测试点距地面高度为0.3，0.9和1.5 m。

JIS E 4018-2012对表面测量法和容积测量法两种方法进行了规定。表面测量法可同时测量职业磁场和公众磁场两种，在人离发射源最近的位置测量，测量点距地面高度为0，0.5，1.0和1.5 m。容积测量法的测量高度有所不同，对于职业磁场，测量高度为1.0 m和1.5 m；对于公众磁场，测量高度为0.3，1.0，1.5 m。

IEC 62597-2011中规定：表面法对工作人员和公众人员的测量高度都为距地板面0.5，1.0，1.5 m。体积法工作人员测量高度为1.0，1.5 m。公众人员测量高度为0.5，1.0，1.5 m[4]。

IEC 62597-2011中描述了表面法和体积法。首先定义了占用体积：在列车正常运行状态下，对人能接触到的列车内干扰源，应使用表面法或体积法进行测试。

表面法：

以传感器允许的最小距离测试干扰源，并选取商定数量的测点。例如，测量干扰源地面上方时，有必要增加0.5，1.0，1.5 m 3个高度的测点。由于距离过近，使用表面法测试的结果若不能满足限值不代表该处的干扰超过限值。

体积法：

测试时距离墙面的水平距离不得小于0.3 m。

研究3个标准的测试方法发现：

(1) 测试基本都采用表面法和体积法。这两种测试方法主要是根据干扰进入空间磁场方式的不同而制定的方法。

(2) 测量点在尽可能接近人体的辐射源上方以及司机室和乘务员工作区域。

(3) 测点的高度都考虑到人静坐至站立的高度，从腿部、身体至头部。这样能够更好的对人体健康影响做出评价。

1.5 标准限值对比

我国使用的磁场照射限值标准为：TB/T 3351-2014、GB 8702-2014《电磁环境控制限值》，另外还有德国标准DIN 0848-4/A3-1995《电磁场中的安全性在0至30 kHz频率范围中的人体防护》。通过对各标准中限值的对比，从中找到相同与不同。各标准限值对比见图1。

注：GB 8702-2014中静磁场限值取1 000 μT图1 各标准限值对比

TB 3351-2014职业限值是指动车组上工作人员活动区域电磁辐射的限值，测试高度为0.9和1.5 m处。

TB 3351-2014公众限值I是指在旅客最有可能接近发射源位置进行测量，测量点距离距地板面0.3 m处的限值。

TB 3351-2014公众限值II是指在旅客最有可能接近发射源位置进行测量，测量点距离距地板面0.9和1.5 m 处的限值。

GB 8702-2014限值[5]是指公众所受的全部磁场照射，不包括职业照射和医疗照射的限值。

DIN 0848-4/A3-1995限值[6]为主要是针对安装有心脏起搏器的乘客所规定的这一限值。

通过比较不难发现，在TB/T 3351-2014中由于职业工作人员工作的特殊性，需要长期在动车组车上工作，因此对于工作人员的限值要求相对较低，但是能够保证工作人员的身体健康。对于公众乘客来说，由于乘客情况复杂，因此限值要求相对较高。对于0.3 m脚部及腿部非重点位置的限值也与0.9，1.5 m腹部及头颈部有所不同，对于腰腹部和头颈部等人体关键部位，标准限值最为严苛。

GB 8702-2014由我国环境保护部发布，为加强电磁环境管理、保障公众健康针对所有人群的而制定的强制标准，因此标准中的限值需要覆盖各行各业。标准中的限值与TB/T 3351-2014中公众0.3 m 的限值相同，但在1 kHz以上的频段，GB 8702-2014比TB/T 3351-2014的限值要严苛，由于国标比行业标准等级高，级别低的标准应当比较高级别的标准更加严苛，否则就违反了制定标准的初衷，所以TB/T 3351-2014 1 kHz 以上的标准限值参考意义不大。

DIN 0848-4/A3-1995是德国针对心脏起搏器而制定的标准，因此是以上标准中限值最为严苛的一个标准，TB/T 3351中腰腹部和头颈部限值与此限值较为接近。

2 结 论

通过对国内和国际标准的对比，可以看出测试方法基本相同，标准限值也有很多相同的地方。因此，不同标准在电磁环境测量方法和限值上达成了基本的共识。

在测量方法上可以选用体积法或表面法，测量高度需要覆盖人体从脚步到头颈部。测量设备与工况也相同。

在限值上应将职业工作人员与公众乘客分开，对于不同的身体部位应该也有相应的标准。

综上所述，测试动车组车内电磁环境可使用TB/T 3351-2014，如若有特殊需要可以依情况选择其他标准方法进行测量，在限值的选择上应当考虑优先选择GB 8702-2014的限值要求。

[1] 李邦协,尹海霞.电磁兼容标准的国内外概况[J].电动工具,2004(4):18-23.

[2] 张林昌.发展我国的电磁兼容事业[J].电工技术学报,2005,20(2):23-28.

[3] TB/T 3351-2014动车组内低频磁场限值与测量方法[S].

[4] IEC 62597-2011 Measurement procedures of magnetic field levels generated by electronic and electrical apparatus in the railway environment with respect to human exposure[S].

[5] GB 8702-2014 电磁环境控制限值[S].

[6] DIN 0848-4/A3-1995 电磁场中的安全性在0至30 kHz频率范围中的人体防护[S].