1 引言
随着电磁兼容对高速动车组安全稳定方面的影响日趋加重，科研人员和学者开始对此加大研究力度[1]。通过我国科研人员的不懈努力，在车内电磁环境的控制方面取得明显效果，基本能够满足行车安全要求[2~4]。但随着人们生活品质的提升，对乘车舒适度有了更加严格的要求，车内电磁环境作为乘车舒适度的重要指标，任何对车内电磁环境产生影响的因素都不可忽视。虽然地磁场属于弱磁场[5]，但高速运行速度下的动车组由于地磁作用下产生的感应电磁场也不容忽视。因此研究地磁场对高速动车组车内电磁环境影响具有积极意义。
2 电磁场基本原理
本文分析在地磁作用下高速动车组产生的感应电磁场情况，其基本控制方程为麦克斯韦方程组[6]。在电磁场的分析计算中，麦克斯韦方程组是前人根据大量实验和理论分析总结出来的用来描述电磁场基本原理的四个方程，其具体方程式如下：
其中：E为电场强度；H为磁场强度；J为电流密度；B为磁感应强度；D为电位移矢量；ρ为电荷密度。
3 电磁环境相关标准
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一个大项[7]。电磁兼容性能关系着乘客和乘务人员的身体健康，故对动车组的内部电磁环境指标做了相关标准进行规范[8]。其中TB/T3351-2014《动车组内低频磁场限值与测量方法》为中国根据国内实际情况制定的铁路行业标准[9]。对车内不同位置处的磁场强度值做了具体要求。下表1为该标准关于客室地板上方0.9米和1.5米处不同频率磁场要求值。
表1 客室地板上方0.9米和1.5米处不同频率磁场要求值
由于本文仅分析动车组客室内低频磁场分布情况，故仅参考该标准的的磁感应强度要求值作为参照标准，即。
4 电磁场数值仿真
基于磁场仿真软件进行空间感应磁场特征分析，由于复杂多样，空间结构复杂，本文仅是定性分析车内电磁环境受地磁场的影响程度，故将车体做简化建模，简化模型如图1所示，车体外形尺寸为25.0mX3.4mx2.3m。
图1 车体仿真模型
表2 地磁场参数表
通过采用磁场数值仿真软件对车体在地磁环境下高速运行产生的感应磁场进行数值仿真，地磁场采用北京地磁数据见表2所示[10]。
分别分析了车体在不同速度等级情况下的车内磁场分布情况，绘制了车体、车内磁感应强度分布云图，图2为250km/h运行速度下的车体磁感应强度分布云图。提取了不同速度等级情况下车内客室地板上方0.9米和1.5米处磁感应强度值见表3。
图2 250km/h运行速度下的车体磁感应强度分布云图
表3 不同运营速度下客室地板上方0.9米、1.5米处的磁感应强度值 单位（）
5结论
通过对单一客室车体的磁场仿真，得到车体内部不同速度等级下的车内磁感应强度值在，占标准要求值，因此，在对车内电磁环境进行控制时需综合考虑地磁场对车内电磁环境的影响。此外，由于转向架、牵引变流器等大型铁磁性设备也会与地磁场发生磁化作用以及电磁感形成感应磁场，还需进一步分析其对车内电磁环境的影响。
参考文献
[1]宋鹏. 高速动车组车体电磁环境建模仿真分析[D]. 青岛大学.
[2]郝明远, 高峰, 王艳琴,等. 高速动车组车厢内电磁环境测试研究[J]. 中国铁路, 2013(9):4.
[3]卢怡. 高速动车组车厢屏蔽效能研究[D]. 北京交通大学, 2012.
[4]苏立轩, 张晨, 范季陶,等. 高速动车组车内低频电磁场测试及分布特性分析[J]. 环境技术, 2014(S1):5.
[5]管志宁. 地磁场与磁力勘探[M]. 地质出版社, 2007
[6]刘车昌.电磁学概论[M]. 高等教育出版社, 2011.
[7]余俊, 陈焕玉, 周毅,等. 动车组内部电磁环境测试标准研究[J]. 铁道机车车辆, 2018, 38(1):3.
[8]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):6.
[9]TB/T3351-2014动车组内低频磁场限值与测量方法[S]．
[10] 2021 中国科学院地质与地球物理研究所.北京地磁场[EB/OL]. http://space.iggcas.ac.cn/station/BJT.html, 2021-12-30/2021-12-30.
