李天石 龔孟榮 黃 輝 蘇立軒

我國輪軌交通經過幾十年的發(fā)展，取得了巨大的的成就。通過對輪軌交通不同類型，包括高速電氣化鐵路、DC 1500V 接觸網受流、DC 750V三軌受流、DC 1500V 三軌受流、DC 1500V 膠輪跨座式線路、DC 1500V 直線電機牽引線路等引起的電磁環(huán)境影響問題，開展測試和研究，積累了豐富的現(xiàn)場實測數(shù)據，得出了許多有價值的研究結論。

近年來，中低速磁浮由于具有能耗小、噪聲低、轉彎半徑小、線路適應性強，建設和維護成本低，舒適度高等優(yōu)勢，已在我國多個城市開工建設或處于規(guī)劃設計中，有些城市已投入運營。本文對我國長沙中低速磁浮交通開通前后的電磁發(fā)射進行了測試和分析，獲得了其電磁發(fā)射在時域、頻域和空間實測數(shù)據。在與以往獲得的輪軌交通實測數(shù)據比較后，得出了中低速磁浮交通系統(tǒng)與輪軌交通各電磁參量在頻域、時域和空間等方面的差異性比較結論。該成果對于中低速磁浮交通系統(tǒng)電磁環(huán)境管理、標準制定和電磁干擾防護設計，均具有重要意義。

1 直流磁場的差異分析

1.1 線路附近直流磁場

圖1 給出長沙中低速磁浮線路與輪軌交通系統(tǒng)軌旁直流磁場實測結果比較。

由圖1 可知：①距線路10 m 以上，無論磁浮線路或輪軌線路，直流磁感應強度均已衰減至環(huán)境背景值（約50 μT 地球背景靜磁場）；②距線路10 m 以內（多為近距離站臺測量），直流磁場隨著距離的增大而降低。該距離范圍內，長沙中低速磁浮線路產生的直流磁場小于城市軌道交通線路。

圖1 輪軌交通與長沙中低速磁浮線路軌旁直流磁場比較

1.2 車內直流磁場

表1 給出輪軌交通系統(tǒng)與長沙中低速磁浮線路車內直流磁場實測結果比較。

表1 長沙中低速磁浮和城軌列車內直流磁場實測結果比較

由表1 可知：長沙中低速磁浮車內直流磁場明顯大于城軌列車車內直流磁場，前者是后者的3～4 倍。長沙中低速磁浮車內直流磁場距車底板0.9 m時，實測最大值為470 μT，已接近《動車組內低頻磁場限值與測量方法》（TB/T3351-2014） 中500 μT 限值要求。

2 低頻磁場的差異分析

2.1 線路附近低頻磁場

圖2 為長沙中低速磁浮線路與輪軌交通系統(tǒng)軌旁低頻磁場實測結果比較。由圖2 可知：

1） 距線路10 m，列車通過時，低頻磁感應強度最大值從大到小依次為京滬高鐵、上海高速磁浮、長沙中低速磁浮及其他城市軌道交通線路。上海高速磁浮約為京滬高鐵的1/3；長沙中低速磁浮約為上海高速磁浮的1/2；其他城市軌道交通線路約為長沙中低速磁浮的1/2。其他城市軌道交通線路產生的低頻磁場較小，有些已接近環(huán)境背景值（0.03～0.06 μT）。

2）列車通過時，低頻磁感應強度隨著距離的增加不斷衰減。距線路超過20 m，除京滬高鐵外，其他各種類型線路低頻磁感應強度均已衰減至接近環(huán)境背景值。

2.2 車內低頻磁場

圖3 給出長沙中低速磁浮車內、上海高速磁浮車內與高速鐵路動車組內低頻磁場實測結果。

觀察圖3 可以得出：

1）觀察1 kHz 寬度頻譜圖，長沙中低速磁浮和上海高速磁浮車內低頻磁場均明顯大于高鐵車內低頻磁場。磁浮比高鐵磁場高約1～2 個數(shù)量級，且磁浮實測曲線下降比高鐵實測曲線下降緩慢。高速動車組內僅在50 Hz 及其諧波處有較明顯的磁場分量，且主要能量集中分布在300 Hz 以內。

2）觀察10 kHz 寬度頻譜圖，長沙中低速磁浮要比上海高速磁浮車內磁場能量更高，磁場隨著頻率增加緩慢下降，至10 kHz 下降至較低值，而上海高速磁浮則在2 kHz 已降至最低值。

圖2 長沙中低速磁浮交通與輪軌交通軌旁實測低頻磁場比較

圖3 長沙中低速磁浮、上海高速磁浮和高速鐵路動車組車內低頻磁場實測結果

3 射頻電磁場的差異分析

3.1 線路附近射頻電磁場

圖4 給出長沙中低速磁浮線路與輪軌交通系統(tǒng)射頻電磁場實測結果比較。由圖4 可知：

1）無論輪軌交通系統(tǒng)，還是磁浮線路，均滿足24338.2 標準中的限值要求。

2） 低于30 MHz 以下頻段，長沙中低速磁浮線路產生的電磁輻射與京滬高鐵十分接近，明顯大于上海高速磁浮線路和其他輪軌交通線路。

3） 在30 MHz 以上頻段，長沙中低速磁浮線路產生的無線電干擾小于京滬高鐵，但仍大于上海高速磁浮線路和其他城軌交通線路。

3.2 車內射頻電磁場

長沙中低速磁浮線路車廂內和高速鐵路動車組內實測頻譜圖見圖5。

圖5 中各頻譜圖縱坐標一樣，均未加天線系數(shù)，加上天線系數(shù)后，相對關系不變。由圖5 可知：小于30 MHz 頻段，中低速磁浮列車車廂內電磁輻射明顯大于高速鐵路動車組；大于30 MHz 頻段二者區(qū)別不大。

圖4 輪軌交通和長沙中低速磁浮線路射頻電磁場比較

圖5 中低速磁浮車內和高速鐵路動車組內射頻頻譜

4 結論

4.1 直流磁場的差異分析

1）線路附近直流磁場：距線路10 m 以上，無論磁浮交通還是輪軌交通，直流磁感應強度均已衰減至環(huán)境背景值（約50 μT 地球背景靜磁場）；距線路10 m 以內，直流磁場隨著距離的減少而增大，此距離范圍內，長沙中低速磁浮線路產生的直流磁場小于城市軌道交通線路。

2）車內直流磁場：長沙中低速磁浮車內直流磁場明顯大于城軌列車車內直流磁場，前者是后者的3～4 倍。長沙中低速磁浮車內直流磁場距車底板0.9 m 時，實測值為470 μT。高速鐵路直流磁場很小，可以忽略。

4.2 低頻磁場的差異分析

1）線路附近低頻磁場。列車通過時，低頻磁感應強度最大值從大到小依次為京滬高鐵、上海高速磁浮、長沙中低速磁浮、其他城市軌道交通線路。當距線路距離超過20 m 時，除京滬高鐵外，其他各種類型線路低頻磁感應強度均已衰減至接近環(huán)境背景值。

2）車內低頻磁場。長沙中低速磁浮和上海高速磁浮車內低頻磁場均明顯大于高鐵車內低頻磁場。在較低頻段的圖譜上，磁浮比高鐵低頻磁場高約1～2 個數(shù)量級，且比高鐵頻譜寬。長沙中低速磁浮與上海高速磁浮車內磁場相比，磁場隨著頻率增加下降較慢，至10 kHz 下降至幅值較低的平穩(wěn)段，而上海高速磁浮則在2 kHz 已降至幅值較低的平穩(wěn)段。

4.3 射頻電磁場的差異分析

1）線路附近射頻電磁場。低于30 MHz 以下頻段，長沙中低速磁浮線路產生的射頻電磁場與京滬高鐵十分接近，明顯大于上海高速磁浮線路和其他輪軌交通線路；30 MHz 以上頻段，長沙中低速磁浮線路產生的射頻電磁場小于京滬高鐵，但仍大于上海高速磁浮線路和和其他城軌交通線路。

2）車內射頻電磁場。中低速磁浮列車車廂內電磁輻射場強在小于30 MHz 頻段，明顯大于高速鐵路動車組內場強，9 kHz～150 kHz 大于高鐵約70 dB，150 kHz～30 MHz 大于高鐵約40 dB；在大于30 MHz 頻率范圍，二者區(qū)別不大。