牵引接触网周围的电磁场

13.5.1 基本情况

电能被传输到牵引车辆上，那么在接触线和参考电位 (即大地) 之间就必然存在一个等于操作电压的电位差。这就是说在接触网周围总会产生：

—电场E，只要接触网不断电它就存在;

—磁场H，它随时间和地点而变化。

媒体报导中经常提到的所谓电污染，就是指电磁场对铁路设施周围的人们带来的不利影响。

13.5.2 电磁场对人的影响

在一些国家，法律规定了公众能够接近的高压设施的电场和磁场强度的允许值。在[13.16] 中，德国环境保护部 (BMU) 就考虑了IRPA [13.17] 中的建议。

由于磁感应，即磁通密度B测量相对较容易，常常采用它作为参照值，而不是磁场强度H。在均匀磁场中

磁通密度B的单位是特斯拉(T)，1T=1Vs/m²。借助1μT = 10^-6T，μ₀按照式(10.9) 取值，以及μ_r＝1，可以利用下面的等价关系转换描述均匀磁场的参数

1A/m等价于1.256μT，1μT等价于0.7962A/m (13.15)

下面简单阐述一下电磁场对人体的影响。下面的资料是以 [13.18] 中的研究为基础的。

在人体表面，电场产生电荷，电荷引起电流流过人体。大量的研究试验表明，1kV/m的电场将在人体内引起约0.015mA的电流。在这种情况下，对应的电流密度为0.2～0.3mA/m²。电场引起的电流既不是人体导电率的函数，也不是人体大小的函数。

与此相反，磁场在人体感应的电流既是人体导电率的函数，也是人体大小的函数。50Hz，1μT的磁场可感应出电流密度约0.01mA/m²。

业已证明，电流密度为1 mA/m²及以下时，人体没有感觉。当电流密度为10mA/m²及以上时，人眼前会感觉到闪烁。100mA/m²及以上的电流密度会引起人的神经和肌肉兴奋。危险极限值是100mA/m²，真正可能造成伤害的值是在1A/m²左右。人体平均截面积为0.06～0.07m²。

表13.1归纳了典型的16.7Hz、50Hz铁路牵引供电中的上述数值。　表13.2中列出了不同频率供电的参考值。　表13.3给出了在铁路周围测得的电场强度和感应磁场强度值。

图13.17 轨面以上1m的磁场强度的测量值和计算值比较，I_trc＝2×1000A[13.20]

---—无回流线，计算; ——有回流线，测量;------—有回流线，计算

图13.17是电气化铁道的磁场强度特征图，磁场强度作为到一条双线铁路的中心线的距离的函数。[13.20] 中给出的磁场强度测量值是以每条线的接触网电流1kA为基准的。

通过评估表13.1到表13.3中的内容可以得出结论，BMU就电场和磁场规定的最严格限值在铁路实践中也是不会被超过的。因此，铁路运营设备产生的电磁场不会构成对人体的伤害。

关于感应纵向电压 (纵电动势) 和钢轨—大地电位差的潜在危险在第13.4.3节和第12章中已作讨论。

表13.1 按照 [13.19]，低频电磁场对人体的影响

13.5.3 电磁场对设备的影响

13.5.3.1 一般影响

电气化铁道的电磁场同样会影响其周围的电气设备和设施。人身上的心脏起搏器或其他类似的移植器官会受到不利影响。信息技术设备会受到损伤，尤其是视频显示器(VDU)。而且，电力牵引系统会产生射频于扰，这种干扰达到一定程度就会影响到铁路周围的设备。

表13.2 标准技术频率范围内电磁场的允许最大值 (1997年更新)

注 范围1： 受控区域，一般可以接近，但应保证置于其间的时间必须短。

范围2： 预期一般不会发生短时置于其间情况的所有区域，如住宅楼，办公楼，体育，休闲，娱乐设施。

IRPA： 国际无线电防护协会

1)瞬时峰值，置于其间的总时间每天达1.2h。

13.5.3.2 人体内的心脏起搏器

根据德国标准DIN VDE 0750，1Hz到30Hz频率范围内的等效磁通密度必须按照下式计算

表13.3 电气化铁道系统周围测得的电场和磁场强度