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Iec 62236-3-1-2008

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IEC 62236-3-1

Edition 2.0 2008-12

INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE

FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU.
LICENSED TO MECON Limited. - RANCHI/BANGALORE
Railway applications – Electromagnetic compatibility –
Part 3-1: Rolling stock – Train and complete vehicle

Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique –


Partie 3-1: Matériel roulant – Trains et véhicules complets
IEC 62236-3-1:2008
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IEC 62236-3-1
Edition 2.0 2008-12

INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE

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Railway applications – Electromagnetic compatibility –
Part 3-1: Rolling stock – Train and complete vehicle

Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique –


Partie 3-1: Matériel roulant – Trains et véhicules complets

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION

COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE PRICE CODE
CODE PRIX Q
ICS 45.060 ISBN 2-8318-1020-1

® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission


Marque déposée de la Commission Electrotechnique Internationale
–2– 62236-3-1 © IEC:2008

CONTENTS
FOREWORD...........................................................................................................................3
INTRODUCTION.....................................................................................................................5
1 Scope ...............................................................................................................................6
2 Normative references .......................................................................................................6
3 Terms and definitions .......................................................................................................7
4 Applicability ......................................................................................................................7
5 Immunity tests and limits ..................................................................................................7
6 Emission tests and limits ..................................................................................................8
6.1 Compatibility with signalling and communication systems ........................................8
6.2 Interference on telecommunication lines ..................................................................8

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6.2.1 Digital telecommunication lines....................................................................8
6.2.2 Analogue telecommunication lines ...............................................................8
6.3 Radiated electromagnetic disturbances ...................................................................8
6.3.1 Test site ......................................................................................................8
6.3.2 Test conditions ............................................................................................9
6.3.3 Emission limits .......................................................................................... 10
Annex A (informative) Interference on telecommunication lines............................................ 12
Annex B (normative) Radiated electromagnetic disturbances – Test procedure.................... 15

Figure 1 – Limits for stationary test (quasi-peak, 10 m) ......................................................... 10


Figure 2 – Limits for slow moving test (peak, 10 m) .............................................................. 11

Table B.1 – Guideline for test ............................................................................................... 16


62236-3-1 © IEC:2008 –3–

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION


____________

RAILWAY APPLICATIONS –
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY –

Part 3-1: Rolling stock –


Train and complete vehicle

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote

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international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

International Standard IEC 62236-3-1 has been prepared by IEC technical committee 9:
Electrical equipment and systems for railways.

This second edition cancels and replaces the first edition published in 2003. It constitutes a
technical revision and is based on EN 50121-3-1:2006.

The main change with respect to the previous edition is listed below:

– incorporation of emission limits for urban vehicles operating in city streets.


–4– 62236-3-1 © IEC:2008

The text of this standard is based on the following documents:

FDIS Report on voting


9/1186/FDIS 9/1214/RVD

Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.

This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.

A list of all parts of IEC 62236 series, published under the general title Railway applications –
Electromagnetic compatibility, can be found on the IEC website.

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The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be

• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
62236-3-1 © IEC:2008 –5–

INTRODUCTION

This product standard for rolling stock sets limits for electromagnetic emission and immunity
in order to ensure a well-functioning system within its intended environment.

Immunity limits are not given for the complete vehicle. Part 3-2 of this standard defines
requirements for the apparatus installed in the rolling stock, since it is impractical to test the
complete unit. An EMC plan should be established for equipment covered by this part of
IEC 62236.

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–6– 62236-3-1 © IEC:2008

RAILWAY APPLICATIONS –
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY –

Part 3-1: Rolling stock –


Train and complete vehicle

1 Scope

This part of IEC 62236 specifies the emission and immunity requirements for all types of
rolling stock. It covers traction stock and trainsets including urban vehicles for use in city
streets.

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The frequency range considered is from d.c. to 400 GHz. No measurements need to be
performed at frequencies where no requirement is specified.

The scope of this standard ends at the interface of the rolling stock with its respective energy
inputs and outputs. In the case of locomotives, trainsets, trams, etc. this is the current
collector (pantograph, shoe gear). In the case of hauled stock, this is the a.c. or d.c. auxiliary
power connector. However, since the current collector is part of the traction stock, it is not
entirely possible to exclude the effects of this interface with the power supply line. The slow
moving test has been designed to minimise these effects.

Basically, all apparatus to be integrated into a vehicle should meet the requirements of Part 3-
2 of this standard. In exceptional cases, where apparatus meets another EMC standard, but
full compliance with Part 3-2 is not demonstrated, EMC should be assured by adequate
integration measures of the apparatus into the vehicle system and/or by an appropriate EMC
analysis and test which justifies deviating from Part 3-2.

The electromagnetic interference concerning the railway system as a whole is dealt with in
IEC 62236-2.

These specific provisions are to be used in conjunction with the general provisions in
IEC 62236-1.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.

IEC 62236-1, Railway applications – Electromagnetic compatibility – Part 1: General

IEC 62236-2, Railway applications – Electromagnetic compatibility – Part 2: Emission of the


whole railway system to the outside world

IEC 62236-3-2, Railway applications – Electromagnetic compatibility – Part 3-2: Rolling stock
– Apparatus

IEC 62427, Railway applications – Compatibility between rolling stock and train detection
systems
62236-3-1 © IEC:2008 –7–

CISPR 16-1-1, Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and
methods – Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus – Measuring
apparatus

ITU-T, Directive concerning the protection of telecommunication lines against harmful effects
from electrical power and electrified railway lines – Volume VI: Danger and disturbances

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

3.1
traction stock
electric and diesel locomotives, high speed trainsets, electric and diesel multiple units (no

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locomotive, each coach has its own traction equipment) for main line vehicles, Light Railway
Vehicles (LRV) such as underground trainsets, trams, etc., for urban vehicles

3.2
hauled stock
all independent passenger coaches and freight wagons (if they contain electric apparatus
such as freezing equipment) which may be hauled in random combinations by different types
of locomotives

3.3
main line vehicles
vehicles such as high speed trains, suburban trains, freight trains, mainly designed to operate
between cities

3.4
urban vehicles
vehicles such as underground trainsets, trams, LRV (Light Rail Vehicles), trolleybuses, mainly
designed to operate within the boundary of a city

4 Applicability

Generally, it is not possible to test electromagnetic compatibility invoking every function of the
stock. The tests shall be made at typical operating modes considered to produce the largest
emission.

The configuration and mode of operation shall be specified in the test plan and the actual
conditions during the tests shall be precisely noted in the test report.

5 Immunity tests and limits

No tests are applied to the complete vehicle, but the immunity tests and limits in Part 3-2 of
this standard were selected in the knowledge that the vehicle can be deemed to be immune
to a level of 20 V/m over the frequency range 0,15 MHz to 2 GHz. It is expected that the
assembly of the apparatus into a complete vehicle will give adequate immunity, provided that
an EMC plan has been prepared and implemented, taking into account the limits in Part 3-2 of
this standard.
–8– 62236-3-1 © IEC:2008

6 Emission tests and limits

The emission tests and limits for rolling stock in this standard should ensure as far as
possible that the rolling stock does not interfere with typical installations in the vicinity of the
railway system.

Measurements shall be performed in well-defined and reproducible conditions. It is not


possible to totally separate the effects of the railway system and the stock under test.
Therefore, the operator and the manufacturer have to define in the contract the test conditions
and the test site for compatibility with signalling and communication systems and for
interference on telecommunication lines, (e.g. load conditions, speed and configuration of the
units). For radiated emissions, the test conditions are defined in 6.3.1 and 6.3.2. The
contributions of other parts of the railway system (e.g. substations, signalling) and of the
external environment (e.g. power lines, industrial sites, radio and television transmitters) to
the measurements must be known and taken into account.

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6.1 Compatibility with signalling and communication systems

Signalling, train radio and other railway systems (axle counters, track circuits, train control
systems, etc.) are different in every country in terms of operating frequencies and waveforms.
Therefore, emission requirements shall be specified according to the type of signalling and
communication systems used (see IEC 62427).

The requirements need to take into account sources of disturbance other than the rolling
stock, including the train radio and signalling systems themselves, and the effects of
transients due to bad contact, pantograph bouncing, third rail gaps, etc.

6.2 Interference on telecommunication lines

6.2.1 Digital telecommunication lines

Interference with digital systems such as PCM, ISDN, is not covered in this standard.

6.2.2 Analogue telecommunication lines

The harmonics in the traction current of a railway system may induce noise in a conventional
analogue telecommunication system. The acceptable level of noise on conventional analogue
telephone lines is specified by ITU-T. The value of this noise is measured with a psophometric
filter. The relationship between the current absorbed or generated by the traction vehicle and
the noise in the telephone line is neither under the total control of the vehicle manufacturer
nor of the operator of the network (for details see Clause A.1). Thus it shall be the
responsibility of the purchaser of the tractive stock in accordance with the rules of the
Infrastructure Controllers to specify a frequency weighted current limit at the vehicle interface.

One method commonly used is to specify the psophometric current I pso which has a
psophometrical frequency weighting. The background and application of this method is
described in Annex A. As it is known that the I pso method does not fully represent the noise
effect of the harmonics in the kHz range, alternative methods of frequency weighting may be
specified by the purchaser.

6.3 Radiated electromagnetic disturbances

6.3.1 Test site

The test site shall meet as far as possible the “free space“ requirements below within the
existing constraints of the railway environment:

– no trees, walls, bridges, tunnels or vehicles shall be close to the measurement point,
minimum separation distance:
30 m for main line vehicles,
62236-3-1 © IEC:2008 –9–

10 m for urban vehicles;


– since it is impossible to avoid the support masts of the overhead, the measurement point
shall be at the midpoint between masts, on the opposite side of the track (in case of a
double track, on the side of the track which is being used). If the railway system is
powered by a third rail, the antenna shall be on the same side of the track (worst case);
– the overhead/third rail should be an “infinite“ line on both sides of the measurement point,
the minimum clear length on both sides of the measurement point should be:
3 km for main line vehicles,
500 m for urban vehicles
Overhead/third rail discontinuities as well as substations, transformers, neutral sections,
section insulators, etc., should be avoided.
Since resonances may occur in the overhead line at radio-frequencies, it may be
necessary to change the test site. The exact location of the test site and features of both

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the site and the overhead system layout shall be noted.
The contribution of the substation may be considered when assessing the emissions from
the vehicle. Note that the contribution of a d.c. substation depends on its load current and
will not be measured properly in a no-load condition;
– close proximity to power lines including buried lines, substations, etc., should be avoided;
– no other railway vehicle should be operating in the same feeding section or within a
distance of
20 km for main line vehicles,
2 km for urban vehicles
If these conditions are not possible, the ambient noise before and after each emission
measurement of the vehicle under test shall be recorded. Otherwise, only two ambient
noise measurements at the beginning and the end of the test series are sufficient.
If at specific frequencies or in specific frequency ranges the ambient noise is higher than
the limit values less 6 dB, the measurements at these frequencies need not be
considered. These frequencies shall be noted in the test report.

6.3.2 Test conditions

The tests shall cover the operation of all systems onboard the rolling stock which may
produce radiated emissions.

Hauled stock shall be tested while stationary in an energised mode (auxiliary converters,
battery chargers, etc., in operation). The antenna should be sited opposite the equipment
expected to produce the greatest emissions at the frequencies under measurement.

Traction stock shall be tested whilst stationary and at slow moving speed. During the
stationary test, the auxiliary converters shall operate (it is not inevitably under maximum load
conditions that the maximum emission level is produced) and the traction converters shall be
under voltage but not operating. The antenna should be sited opposite the vehicle centre line
unless an alternative location is expected to produce higher emission levels.

For the slow moving test, the speed shall be low enough to avoid arcing at or bouncing of the
sliding contact and high enough to allow for electric braking. The recommended speed range
is (20 ± 5) km/h for urban vehicles and (50 ± 10) km/h for main line vehicles. When passing
the antenna, the vehicle shall accelerate or decelerate with approximately 1/3 of its maximum
tractive effort within the given speed range.

The slow moving test may be replaced by a stationary test with the vehicle operating at 1/3 of
its maximum tractive effort against the mechanical brakes, if the following conditions are
fulfilled:

– the traction equipment allows for operation whilst stationary;


– 10 – 62236-3-1 © IEC:2008

– tests of electric braking are not required, if no different circuits are used in braking.

If the slow moving test is replaced by a stationary test with tractive effort, then the slow
moving limits shall be applied. The decision for the stationary test with tractive effort has to be
justified in the test report.

6.3.3 Emission limits

dB(μA/m) dB(μV/m)
H E
90 90

80 80

70 70

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60 60

50 50

40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

–10 –10
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz

9 kHz 150 kHz 30 MHz IEC 2178/08

Trams/trolleybuses for use in city streets

Other rail vehicles


NOTE 1 The limits are defined as quasi-peak values and the bandwidths are those used in CISPR 16-1-1:

Bandwidth

Frequencies up to 150 kHz 200 Hz


Frequencies from 150 kHz to 30 MHz 9 kHz
Frequencies above 30 MHz 120 kHz

NOTE 2 All values are measured at a distance of 10 m.

Figure 1 – Limits for stationary test (quasi-peak, 10 m)


62236-3-1 © IEC:2008 – 11 –

dB(μA/m) dB(μV/m)
H E
100 100

90 90

A
80 80
B

70 70
C
A
60 60
B
A
50 50
B C

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40 C 40

30 30

20 20

10 10

0 0
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz

9 kHz 150 kHz 30 MHz


IEC 2179/08

NOTE 1 Emission limits

A = 20/25 kV a.c.
B = 15 kV a.c., 3 kV d.c. and 1,5 kV d.c.
C = 750 V and 600 V d.c., including trams/trolleybuses for use in city streets

NOTE 2 For details of test procedure, see Annex B.

NOTE 3 All values measured at a distance of 10 m in peak values.

NOTE 4 For diesel and diesel electric locomotives and multiple units, the emission limits of Figure 1 (“other rail
vehicles”) and C in Figure 2 shall apply.

NOTE 5 There are very few external radio services operating in the range 9 kHz to 150 kHz with which the railway
can interfere. If it can be demonstrated that no compatibility problem exists, any emission level exceeding the
relevant limits given in figure 1 and 2 may be acceptable.

Figure 2 – Limits for slow moving test (peak, 10 m)


– 12 – 62236-3-1 © IEC:2008

Annex A
(informative)

Interference on telecommunication lines

A.1 Relationship between currents in railway system and noise on


telecommunication lines

Conventional telecom copper cables in the vicinity of electrified railway lines are subject to
electromagnetic disturbances caused by the currents in the railway system.

These disturbances result in induced longitudinal voltages ranging from the frequency of the

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fundamental wave to higher frequency harmonics. Sources of the harmonics are converters
applied within the traction equipment of the traction stock and/or in the power supply station.
Due to imbalances in the cable itself, these longitudinal voltages translate to transverse
voltages or noise.

The acceptable level of noise on conventional analogue telephone lines is specified by the
ITU-T. The value of this noise is measured with a psophometric filter.

The relationship between the current absorbed by the traction vehicle and the noise on the
telecom line is neither under the total control of the vehicle manufacturer nor of the railway
and telecommunication network operators.

This relationship depends on:

• the structure of the telecom cables:


– shielding, isolation to ground, balance of the cable;
• the characteristics of the telecom terminals:
– susceptibility, input balance;
• the topology of the telecom network:
– length of parallel sections of the telecom line to the tracks;
– the distance between tracks and telecom lines;
– the earth-resistivity;
• the topology of the railway network:
– single/double track;
• the type of power supply of the catenary:
– a.c./d.c.;
– substation ripple (d.c. rectifiers or a.c. 16,7 Hz static converters in some cases);
– type of catenary and feeder system (e.g. 1 × 25 kV or 2 × 25 kV);
– application of return conductors;
– single-end or double-end supply of the section under consideration;
• the density of train circulation;
• the current absorption and generation of harmonics of the tractive stock;
• the kind of harmonics superposition from a number of converters.
62236-3-1 © IEC:2008 – 13 –

A.2 Psophometric current definition

The psophometric current is an equivalent disturbance current, which represents the effective
disturbance of a current spectrum in a power circuit to a telephone line. It is defined by the
equation:

1
I pso =
p800 ∑( p f I f )²

where
If is the current component at frequency f in the contact line current;
pf is the psophometric weighting.

The values of p f may be found in the ITU-T Directive „Protection of telecommunications lines

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against harmful effects from electrical power and electrified railway lines“ (ITU-T O.41).

For measurement purposes, voltage and ampere meters which automatically calculate the
signal according to these values of p f by means of a psophometric filter are available.

A.3 Limits and test conditions

It shall be the responsibility of the purchaser to specify the maximum value of the
psophometric current, and the conditions under which it is defined, including duration.

The following conditions shall be covered:

– limits of I pso under normal and under reduced performance conditions (one or more
traction converters temporarily out of service);
– in the case of d.c. supply:
d.c. railways are normally fed by diode rectifiers from the 3-phase mains supply. Ideally, a
single bridge rectifier produces a 6-pulse shape of voltage (i.e. first harmonic at 300 Hz in
a 50 Hz mains) or two bridges produce a 12-pulse shape (i.e. 600 Hz). Due to imbalances
in the rectifier and due to induction, a fundamental component at 50 Hz is commonly
found.
The presence of filters in the substation greatly reduces the effect of the substation.
Nevertheless, in d.c. systems, the substation is the main source of perturbation.
Thus, to qualify a traction vehicle, the contribution of the rectifier unit and filters of the
fixed installation shall be taken into account.
It shall also be necessary to take into account the distance between the traction vehicle
and the substation which affects the line inductance;
– in the case of a.c. supply:
if the line voltage distortion has to be taken into consideration, the essential harmonics
shall be specified. If special resonance conditions in the catenary system shall be taken
into account, it shall be necessary to specify the relevant data. Otherwise, the situation of
the vehicle nearest to the supply station is assumed to give the highest value I pso .

A.4 Measurement of the psophometric current

During acceptance tests or investigation tests, the disturbance current I pso shall be measured
on board the traction vehicle. Existing current sensors of the vehicle may be used, if their
frequency response is sufficient (at least up to 5 kHz). In the case of an a.c. system, the
current shall be picked up on the high voltage side of the transformer primary winding, and
not on the ground side, as the transformer may have a resonant frequency below 10 kHz.
– 14 – 62236-3-1 © IEC:2008

The psophometric current shall be measured by means of a psophometer or another adequate


system which uses filtering according to the psophometric weighting factor p f .

To obtain additional information about the composition of the spectrum and the sources of
disturbance, the use of a dual channel spectrum analyser, applied to vehicle input current and
input voltage, is strongly recommended.

The psophometric current should be measured in normal and in reduced operation mode (not
all converters operating). The interpretation of the measurement results should take into
consideration the influence of operating conditions as well as changes in line inductance and
supply voltage.

Effects due to transients (switching in the power circuits, pantograph bouncing, third
rail/fourth rail gaps, etc.) should be kept out of the evaluation.

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A.5 Calculation of the overall psophometric current of a trainset

Typically, the total current of a trainset is not available. Instead of installing a special
measuring system which can generate an image of the total current from sensors distributed
over the whole trainset, it is normally sufficient to pick up the current of one tractive unit of the
trainset.

If the psophometric current is being measured at one power terminal of a trainset and this
trainset has „ n “ terminals, the overall current shall be calculated according to the rules given
in the following subclauses.

A.5.1 DC systems

DC railways are normally fed by diode rectifiers from the three phase supply. If no special
filters are applied, the ripple of the rectifier output contributes considerably to the
psophometric current absorbed by vehicles in the supply section:

– d.c. systems with dominating rectifier ripple


(vehicles with camshaft control; vehicles with chopper or inverter control, substation with
6-pulse rectifier without filtering),
I pso (total) = n × I pso (one unit)
– d.c. systems with converters on the vehicle and low rectifier ripple
I pso (total) may be less than I pso (one unit) , for choppers operating in interlaced mode,

I pso (total) = n × I pso (one unit) , for choppers operating without synchronisation or for
inverters directly connected to the power supply.

A.5.2 AC systems

The psophometric current generated by vehicles in the supply section depends mainly on the
type of converter used on board the vehicle:

– a.c. systems with phase controlled converters

I pso (total) = n × I pso (one unit) . This seems to be based on a statistical mix of vehicle
types, speeds and actual current consumption. But recent experience with high power
trainsets shows that this n -law is not applicable in the case of equal speeds, equal
power and equal vehicle types, when I pso (total) = n × I pso (one unit) applies
– a.c. systems with 4 quadrant converters (4QC, pulse width modulated line converter)
I pso (total) < I pso (one unit) , if 4QC operate in interlaced mode (normal operating condition),
I pso (total) = n × I pso (one unit) , if n equal units operate in non-interlaced mode.
62236-3-1 © IEC:2008 – 15 –

Annex B
(normative)

Radiated electromagnetic disturbances –


Test procedure

B.1 Purpose

This annex describes a measurement method for evaluation and qualification of a complete
railway vehicle or train concerning the noise generated in the range 9 kHz to 1 GHz. It fulfils
most of the IEC 62236-2 measurement method recommendations but provides simplified
features which significantly reduce the whole test duration.

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B.2 Measuring equipment and test method

To reduce test duration, the frequency scanning technique is used. This can be done either by
a spectrum analyser or a computer controlled receiver. Each frequency range is divided into
several subranges.

Each evaluation of a train or a vehicle consists in doing a test of each subrange.

The apparatus shall scan this subrange continuously and memorise the maximum values
reached during the test. This can be achieved by the „peak hold“ function or under computer
control of the apparatus. This method assumes that the level and characteristics of
electromagnetic noise do not vary significantly during each scan.

The position, location, type and other features concerning the antennas are the same as
described in IEC 62236-2.

The measuring apparatus shall be in accordance with the CISPR 16-1-1 requirements
described in 4.2: „Peak measuring receivers for the frequency range 9 kHz to 1 GHz“.
However, for the 9 kHz to 150 kHz range (band A), the 200 Hz bandwidth may give the
following problems.

– it is not always available in standard spectrum analysers;


– the scan duration is excessive for moving sources;
This would make it necessary to multiply the number of subranges which is contrary to the
objective of the method.

For these reasons, the bandwidth for band A may be higher and 1 kHz is a convenient value.
Proper corrections shall be carried out on the measurement results assuming that the noise is
a broad band white noise.
– 16 – 62236-3-1 © IEC:2008

Table B.1 may be used as a guideline for the test:

Table B.1 – Guideline for test


a b
Band Subrange Span Bandwidth Sweep time
Hz Hz kHz ms
A 9 k - 59 k 50 k 1 300
50 k - 150 k 100 k 1 300
B 150 k - 1,15 M 1 M 9 or 10 37
1 M - 11 M 10 M 9 or 10 370
10 M - 20 M 10 M 9 or 10 370
20 M - 30 M 10 M 9 or 10 370
C/D 30 M - 230 M 200 M 100 or 120 42
200 M - 500 M 300 M 100 or 120 63

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500 M - 1 G 500 M 100 or 120 100
a
For a spectrum analyser.
b
May be slightly different from one instrument to another.

NOTE If using a standard low cost spectrum analyser, care should be taken to always use the apparatus within
the manufacturer guaranteed limits (input attenuation, intermediate frequency gains, etc.) and ensure a proper
calibration. It also may be necessary to check the accuracy of the instrument over the whole frequency range with
a reference signal prior to testing.

___________
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– 18 – 62236-3-1 © CEI:2008

SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .................................................................................................................. 19
INTRODUCTION................................................................................................................... 21
1 Domaine d’application .................................................................................................... 22
2 Références normatives ................................................................................................... 22
3 Termes et définitions ...................................................................................................... 23
4 Applicabilité.................................................................................................................... 23
5 Essais d’immunité et limites ........................................................................................... 23
6 Essais d’émission et limites ............................................................................................ 24
6.1Compatibilité avec les systèmes de signalisation et de communication.................. 24
6.2Perturbations des lignes de télécommunication ..................................................... 24

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6.2.1 Lignes de télécommunication numériques ................................................. 24
6.2.2 Lignes de télécommunication analogiques ................................................. 24
6.3 Perturbations électromagnétiques rayonnées ........................................................ 25
6.3.1 Site d’essai................................................................................................ 25
6.3.2 Conditions d’essai ..................................................................................... 25
6.3.3 Limites d’émission ..................................................................................... 27
Annexe A (informative) Perturbations affectant les lignes de télécommunication .................. 29
Annexe B (normative) Perturbations électromagnétiques rayonnées – Procédure
d’essai .................................................................................................................................. 33

Figure 1 – Limites pour l’essai stationnaire (quasi-crête, 10 m) ............................................. 27


Figure 2 – Limites pour l’essai à faible vitesse (crête, 10 m) ................................................. 28

Tableau B.1 – Guide pour l’essai .......................................................................................... 34


62236-3-1 © CEI:2008 – 19 –

COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE


____________

APPLICATIONS FERROVIAIRES –
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE –

Partie 3-1: Matériel roulant –


Trains et véhicules complets

AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a

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pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.

La Norme internationale CEI 62236-3-1 a été établie par le comité d'études 9 de la CEI:
Matériels et systèmes électriques ferroviaires.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 2003. Cette édition
constitue une révision technique et est basée sur l’EN 50121-3-1:2006.

Les modifications principales par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

– incorporation des limites d’émission pour les véhicules urbains opérant dans les rues
des villes.
– 20 – 62236-3-1 © CEI:2008

Le texte de cette norme est issu des documents suivants:

FDIS Rapport de vote


9/1186/FDIS 9/1214/RVD

Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.

Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.

Une liste de toutes les parties de la série CEI 62236, présentées sous le titre général
Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique, peut être consultée sur le site
web de la CEI.

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Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera

• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
62236-3-1 © CEI:2008 – 21 –

INTRODUCTION

Cette norme de produit concernant le matériel roulant fixe des limites pour les émissions et
l’immunité électromagnétiques afin d’assurer le bon fonctionnement du système dans son
environnement.

Les limites d’immunité ne sont pas données pour le véhicule complet. La Partie 3-2 de cette
norme définit les exigences pour les appareils installés à bord du matériel roulant puisqu’il est
impossible, en pratique, de soumettre l’unité complète aux essais. Il convient qu’un plan de
CEM soit établi pour les équipements couverts par la présente partie de la CEI 62236.

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– 22 – 62236-3-1 © CEI:2008

APPLICATIONS FERROVIAIRES –
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE –

Partie 3-1: Matériel roulant –


Trains et véhicules complets

1 Domaine d’application

La présente partie de la CEI 62236 spécifie les exigences d’émission et d’immunité pour tous
les types de matériel roulant. Elle s’applique au matériel de traction et aux rames y compris
les véhicules de transport urbain.

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La plage de fréquence concernée va du courant continu à 400 GHz. Aucune mesure n’est
nécessaire aux fréquences pour lesquelles aucune prescription n’est spécifiée.

Le domaine d’application de cette norme s’arrête à l’interface du matériel roulant avec ses
entrées et sorties d’énergie respectives. Dans le cas des locomotives, des rames, des
tramways, etc. il s’agit du collecteur de courant (pantographe, frotteur). Dans le cas du
matériel remorqué, il s’agit du connecteur de puissance auxiliaire en courant alternatif ou en
courant continu. Cependant, comme le collecteur de courant fait partie du matériel de
traction, il n’est pas complètement possible d’exclure les effets de cette interface avec la ligne
d’alimentation en énergie. Le test à vitesse lente a été conçu pour minimiser ces effets.

Fondamentalement, il convient que tous les équipements devant être intégrés dans un
véhicule respectent les exigences de la Partie 3-2 de cette norme. Dans des cas
exceptionnels, quand un équipement respecte une autre norme CEM, mais que la pleine
conformité avec la Partie 3-2 n’est pas démontrée, il convient que la CEM soit assurée par
des mesures adéquates d’intégration de l’équipement dans le véhicule et/ou par une analyse
CEM appropriée et un essai qui justifie la déviation par rapport à la Partie 3-2.

Les interférences électromagnétiques relatives au système ferroviaire dans son ensemble


sont traitées dans la CEI 62236-2.

Ces dispositions spécifiques sont destinées à être utilisées conjointement avec les
dispositions générales de la CEI 62236-1.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent


document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).

CEI 62236-1, Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique – Partie 1:


Généralités

CEI 62236-2, Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique – Partie 2: Emission


du système ferroviaire dans son ensemble vers le monde extérieur

CEI 62236-3-2, Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique – Partie 3-2:


Matériel roulant – Appareils
62236-3-1 © CEI:2008 – 23 –

CEI 62427, Applications ferroviaires – Compatibilité entre matériel roulant et systèmes de


détection de train

CISPR 16-1-1, Spécification des méthodes et des appareils de mesure des perturbations
radioélectriques et de l’immunité aux perturbations radioélectriques – Partie 1-1: Appareils de
mesure des perturbations radioélectriques et de l’immunité aux perturbations radioélectriques
– Appareils de mesure

UIT-T, Directive concernant la protection des lignes de télécommunications contre les effets
nuisibles provenant de l’énergie électrique et des lignes ferroviaires électrifiées – Volume VI:
Danger et perturbations

3 Termes et définitions

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Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

3.1
matériel de traction
locomotives électriques et diesel, rames grande vitesse, unités multiples électriques et diesel
(pas de locomotive, chaque voiture ayant son propre équipement de traction) pour véhicules
grandes lignes, véhicules ferroviaires légers tels que les rames de métro, les tramways, etc.,
pour les véhicules urbains

3.2
matériel remorqué
toute voiture indépendante pour voyageurs et tout wagon pour le fret (s’ils contiennent des
appareils électriques tels que des équipements de réfrigération) qui peuvent être remorqués
en combinaisons aléatoires par différents types de locomotives

3.3
véhicules grandes lignes
véhicules tels que les trains à grande vitesse, les trains suburbains, les trains de
marchandise, conçus principalement pour circuler entre villes

3.4
véhicules urbains
véhicules tels que les rames de métro, les tramways, LRV (véhicules légers sur rail), les
trolleybus, conçus principalement pour circuler en ville

4 Applicabilité

En général, il n’est pas possible de tester la compatibilité électromagnétique en étudiant


chaque fonction du matériel. Les essais doivent être réalisés sous des modes de
fonctionnement typiques considérés comme générateurs des émissions les plus élevées.

La configuration et le mode de fonctionnement doivent être spécifiés dans le plan d’essai et


les conditions réelles pendant les essais doivent être notées de manière précise dans le
rapport d’essai.

5 Essais d’immunité et limites

On n’applique aucun essai au véhicule complet mais les essais d’immunité et les limites de la
Partie 3-2 de cette norme ont été choisis en sachant qu’il convient que le véhicule présente
une immunité à un niveau de 20 V/m sur la plage de fréquences 0,15 MHz à 2 GHz. On
considère que l’assemblage des appareils dans un véhicule complet offrira l’immunité
– 24 – 62236-3-1 © CEI:2008

adéquate, sous réserve qu’un plan CEM ait été établi et mis en place, en prenant en compte
les limites de la Partie 3-2 de cette norme.

6 Essais d’émission et limites

Il convient que les essais d’émission et les limites pour le matériel roulant donnés par cette
norme assurent, dans la mesure du possible, que le matériel roulant ne crée pas de
perturbations qui affectent les installations types qui se trouvent à proximité du système
ferroviaire.

Les mesures doivent être réalisées dans des conditions bien définies et reproductibles. Il
n’est pas possible de séparer totalement les effets du système ferroviaire et du matériel en
essai. Par conséquent, l’opérateur et le constructeur doivent définir dans le contrat les
conditions d’essais et le site d’essai pour la compatibilité avec les systèmes de signalisation

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et de communication et pour les perturbations affectant les lignes de télécommunications (par
exemple conditions de charge, vitesse et configuration des unités). Pour les émissions
rayonnées, les conditions d’essai sont définies en 6.3.1 et 6.3.2. Les contributions sur les
mesures des autres éléments du système ferroviaire (par exemple sous-stations,
signalisation) et de l’environnement extérieur (par exemple lignes électriques, sites
industriels, émetteurs de radio et de télévision) doivent être connues et prises en compte.

6.1 Compatibilité avec les systèmes de signalisation et de communication

Les systèmes de signalisation, de radio des trains et les autres systèmes ferroviaires
(compteurs d’essieux, circuits de voies, systèmes de surveillance des trains, etc.) sont
différents d’un pays à l’autre en matière de fréquences de fonctionnement et de formes
d’ondes. C’est pourquoi les exigences d’émission doivent être spécifiées selon le type de
système de signalisation et de communication utilisés (voir la CEI 62427).

Les exigences doivent tenir compte des sources de perturbations autres que le matériel
roulant, y compris les systèmes radio des trains et les systèmes de signalisation eux-mêmes,
et des effets des transitoires dues au mauvais contact, aux décollements de pantographe, aux
discontinuités du troisième rail, etc.

6.2 Perturbations des lignes de télécommunication

6.2.1 Lignes de télécommunication numériques

Les perturbations avec les systèmes numériques tels que les PCM, RNIS, ne sont pas
traitées dans cette norme.

6.2.2 Lignes de télécommunication analogiques

Les harmoniques du courant de traction d’un système ferroviaire peuvent induire du bruit
dans un système de télécommunication analogique conventionnel. Le niveau acceptable de
bruit sur les lignes téléphoniques analogiques conventionnelles est spécifié par l’UIT-T. La
valeur de ce bruit est mesurée avec un filtre psophométrique. La relation entre le courant
absorbé ou généré par le véhicule de traction et le bruit dans la ligne téléphonique n’est pas
sous le contrôle total du constructeur du véhicule ni sous celui de l’opérateur du réseau (pour
les détails voir l’article A.1). Ainsi, il doit être de la responsabilité de l’acheteur du matériel de
traction, conformément aux règles des contrôleurs d’infrastructure, de spécifier une limite de
courant pondérée en fréquence à l’interface du véhicule.

Une méthode couramment utilisée consiste à spécifier le courant psophométrique I pso qui a
une pondération de fréquence psophométrique. Les données de base et l’application de cette
méthode sont décrites à l’Annexe A. Comme on sait que la méthode I pso ne représente pas
complètement l’effet de bruit des harmoniques autour du kHz, d’autres méthodes de
remplacement pour la pondération de fréquence peuvent être spécifiées par l’acheteur.
62236-3-1 © CEI:2008 – 25 –

6.3 Perturbations électromagnétiques rayonnées

6.3.1 Site d’essai

Le site d’essai doit remplir, dans la mesure du possible, les exigences „d’espace libre“
indiquées ci-dessous avec les contraintes existantes de l’environnement ferroviaire:

– il ne doit pas y avoir d’arbres, de murs, de ponts, de tunnels ou de véhicules près du point
de mesure, distance minimale de séparation:
30 m pour les véhicules grandes lignes,
10 m pour les véhicules urbains;
– comme il est impossible d’éviter les pylônes porteurs du réseau aérien, le point de mesure
doit se situer au point milieu entre pylônes du côté opposé de la voie (en cas de voie
double, du côté de la voie utilisée). Si le système ferroviaire est alimenté par un troisième
rail, l’antenne doit se situer du même côté de la voie (cas le plus défavorable);

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– Il est recommandé que la caténaire/le troisième rail soit une ligne „infinie“ des deux côtés
du point de mesure et il convient que la longueur minimale sans perturbations des deux
côtés du point de mesure soit de:
3 km pour les véhicules grandes lignes;
500 m pour les véhicules urbains.
Il convient d’éviter les discontinuités de la caténaire/du troisième rail, de même que les
sous-stations, les transformateurs, les sections neutres, les isolateurs de section, etc.
Comme des résonances peuvent apparaître dans la ligne aérienne en radiofréquences, il
peut être nécessaire de changer de site d’essai. La situation géographique précise du site
d’essai ainsi que les caractéristiques de ce site et l’agencement du système d’alimentation
doivent être notés.
La contribution de la sous-station peut être considérée quand on évalue les émissions du
véhicule. Il convient de noter que la contribution d’une sous-station cc dépend de son
courant de charge et ne sera pas mesurée correctement à vide;
– il convient d’éviter une trop grande proximité avec les lignes électriques y compris les
lignes enterrées, les sous-stations, etc.
– il convient qu’aucun autre véhicule ferroviaire ne fonctionne dans la même section
d’alimentation ou sur une distance de
20 km pour les véhicules grandes lignes;
2 km pour les véhicules urbains.
Si ces conditions ne peuvent pas être remplies, on doit enregistrer le bruit ambiant avant
et après chaque mesure d’émission du véhicule en essai. Sinon, deux mesures du bruit
ambiant au début et à la fin de la série d’essais suffisent.
Si le bruit ambiant est supérieur aux valeurs limites moins 6 dB à des fréquences
spécifiques ou dans des plages de fréquences spécifiques, il n’est pas nécessaire de tenir
compte des mesures à ces fréquences. Ces fréquences doivent être notées dans le
rapport d’essai.

6.3.2 Conditions d’essai

Les essais doivent couvrir le fonctionnement de tous les systèmes à bord du matériel roulant
qui peuvent être à l’origine d’émissions rayonnées.

Le matériel remorqué doit être soumis aux essais à l’état stationnaire mais en étant sous
tension (convertisseurs auxiliaires, chargeurs de batteries, etc., en fonctionnement).
L’antenne doit être située en face de l’équipement supposé générer les plus fortes émissions
aux fréquences de mesure.

Le matériel de traction doit être soumis aux essais à l’état stationnaire et à faible vitesse.
Pendant l’essai stationnaire, les convertisseurs auxiliaires doivent fonctionner (ce n’est pas
– 26 – 62236-3-1 © CEI:2008

obligatoirement dans des conditions de charge maximale que le niveau d’émission maximal
est produit) et les convertisseurs de traction doivent être sous tension mais ils ne doivent pas
fonctionner. L’antenne doit être placée en face du centre du vehicule sauf si une autre
position est supposée produire des niveaux d’émission plus élevés.

Pour l’essai à faible vitesse, la vitesse doit être suffisamment faible pour éviter les arcs ou les
décollements au niveau du contact glissant et suffisamment élevée pour permettre le freinage
électrique. La plage de vitesse recommandée est de (20 ± 5) km/h pour les véhicules urbains
et (50 ± 10) km/h pour les véhicules grandes lignes. Lorsqu’il passe au niveau de l’antenne, le
véhicule doit accélérer ou décélérer avec environ 1/3 de son effort de traction maximal dans
la plage de vitesse donnée.

L’essai à faible vitesse peut être remplacé par un essai stationnaire, le véhicule fonctionnant
à 1/3 de son effort de traction maximal freins mécaniques serrés, si les conditions suivantes
sont remplies:

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– l’équipement de traction permet le fonctionnement à l’état stationnaire;
– les essais de freinage électrique ne sont pas nécessaires, si on n’utilise pas de circuits
différents pour le freinage.

Si l’essai à faible vitesse est remplacé par un essai stationnaire avec effort de traction, alors
les limites de l’essai à basse vitesse doivent être appliquées. La décision de procéder à
l’essai stationnaire avec effort de traction doit être justifiée dans le rapport d’essai.
62236-3-1 © CEI:2008 – 27 –

6.3.3 Limites d’émission

dB(μA/m) dB(μV/m)
H E
90 90

80 80

70 70

60 60

50 50

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40 40

30 30

20 20

10 10

0 0

–10 –10
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz

9 kHz 150 kHz 30 MHz IEC 2178/08

Tramways/trolleybus utilisés dans les rues des villes

Autres véhicules sur rails

NOTE 1 Les limites sont définies en valeurs quasi-crête et les largeurs de bande sont celles du CISPR 16-1-1:

Largeur de bande

Fréquences jusqu’à 150 kHz 200 Hz


Fréquences de 150 kHz à 30 MHz 9 kHz
Fréquences au-dessus de 30 MHz 120 kHz

NOTE 2 Toutes les valeurs sont mesurées à une distance de 10 m.

Figure 1 – Limites pour l’essai stationnaire (quasi-crête, 10 m)


– 28 – 62236-3-1 © CEI:2008

dB(μA/m) dB(μV/m)
H E
100 100

90 90

A
80 80
B

70 70
C
A
60 60
B
A
50 50
B C

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40 C 40

30 30

20 20

10 10

0 0
10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz

9 kHz 150 kHz 30 MHz


IEC 2179/08

NOTE 1 Limites d’émission

A = 20/25 kV c.a.

B = 15 kV c.a., 3 kV c.c. et 1,5 kV c.c.

C = 750 V et 600 V c.c. y compris les tramways/trolleybus utilisés dans les rues des villes

NOTE 2 Pour les détails de la procédure d’essai, voir l’Annexe B.

NOTE 3 Toutes les valeurs sont mesurées à une distance de 10 m en valeurs crête.

NOTE 4 Pour les unités multiples et les locomotives diesel et diesel électriques, les limites d’émission de la
Figure 1 (“autres véhicules sur rails”) et C de la Figure 2 doivent s’appliquer.

NOTE 5 Il y a très peu de services radio externes fonctionnant dans la gamme 9 kHz à 150 kHz avec lesquels le
chemin de fer peut interférer. Tout dépassement des limites correspondantes en figure 1 et 2 peut être acceptable
s’il peut être démontré qu’aucun problème de compatibilité existe.

Figure 2 – Limites pour l’essai à faible vitesse (crête, 10 m)


62236-3-1 © CEI:2008 – 29 –

Annexe A
(informative)

Perturbations affectant les lignes de télécommunication

A.1 Relation entre les courants dans le système ferroviaire et le bruit


sur les lignes de télécommunication

Les câbles conventionnels de télécommunication en cuivre à proximité des chemins de fer


électrifiés sont soumis à des perturbations électromagnétiques causées par les courants dans
le système ferroviaire.

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Ces perturbations produisent des tensions longitudinales induites qui s’étendent de la
fréquence de l’onde fondamentale aux harmoniques de fréquences plus élevées. La source
de ces harmoniques correspond aux convertisseurs de la chaîne de traction du matériel
roulant et/ou de la station d’alimentation. Compte tenu des déséquilibres dans le câble lui-
même, ces tensions longitudinales se transforment en tensions transversales ou bruit.

Le niveau de bruit acceptable sur des lignes téléphoniques analogiques conventionnelles est
spécifié par l’UIT-T. La valeur de ce bruit est mesurée avec un filtre psophométrique.

La relation entre le courant absorbé par le véhicule de traction et le bruit sur la ligne de
télécommunication n’est pas sous le contrôle total du constructeur du véhicule ni sous celui
des opérateurs des réseaux ferroviaires et de télécommunications.

Cette relation dépend:

• de la structure des câbles de télécommunication:


– blindage, isolement par rapport à la terre, symétrie du câble;
• des caractéristiques des bornes de télécommunication:
– susceptibilité, symétrie en entrée;
• de la topologie du réseau de télécommunication:
– longueur des sections parallèles de la ligne de télécommunication et des voies;
– distance entre les voies et les lignes de télécommunication;
– résistivité de la terre;
• de la topologie du réseau ferroviaire:
– voie unique / voie double;
• du type d’alimentation de la caténaire:
– c.a./c.c.;
– ondulation de la sous-station (redresseurs c.c. ou convertisseurs statiques c.a.
16,7 Hz dans certains cas);
– type de caténaire et de système d’alimentation (par ex. 1 × 25 kV ou 2 × 25 kV);
– application des conducteurs de retour;
– alimentation de la section étudiée à une extrémité ou aux deux;
• de la densité de la circulation des trains;
• de l’absorption de courant et de la production d’harmoniques du matériel de traction;
• du type de superposition d’harmonique à partir d’un nombre de convertisseurs.
– 30 – 62236-3-1 © CEI:2008

A.2 Définition du courant psophométrique

Le courant psophométrique est un courant de perturbation équivalent qui représente les


perturbations effectives d’un spectre de courant dans un circuit électrique sur une ligne
téléphonique. Il est défini par l’équation:

1
I pso =
p800 ∑( p f I f )²


If est la composante de courant à la fréquence f dans le courant de la ligne de contact;
pf est la pondération psophométrique.

Les valeurs de p f peuvent être trouvées dans la Directive UIT-T „Protection des lignes de

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télécommunications contre les effets nuisibles de l’énergie électrique et des lignes
ferroviaires électrifiées “ (UIT-T O.41).

Pour les mesures, il existe des voltmètres et ampèremètres qui calculent automatiquement le
signal en fonction des valeurs de p f au moyen d’un filtre psophométrique.

A.3 Limites et conditions d’essais

Il doit être de la responsabilité de l’acheteur de spécifier la valeur maximale du courant


psophométrique et les conditions dans lesquelles il est défini, y compris la durée.

Les conditions suivantes doivent être couvertes:

– limites de I pso dans des conditions de performances normales et réduites (un ou plusieurs
convertisseurs de traction temporairement hors service);
– en cas d’alimentation en courant continu:
les chemins de fer en courant continu sont normalement alimentés par des redresseurs à
diodes à partir du réseau triphasé. Idéalement, un redresseur à un seul pont produit une
forme de tension à 6 alternances par période (c’est-à-dire premier harmonique à 300 Hz
dans un réseau 50 Hz) ou deux ponts produisent une forme à 12 alternances (c’est-à-dire
600 Hz). Compte tenu des déséquilibres dans le redresseur et de l’induction, on trouve
souvent une composante fondamentale à 50 Hz.
La présence de filtres dans la sous-station réduit grandement les effets de la sous-station.
Cependant dans les réseaux c.c., la sous-station est la source principale de perturbations.
Ainsi, pour qualifier un véhicule de traction, la contribution du redresseur et des filtres de
l’installation fixe doit être prise en compte.
Il est également nécessaire de prendre en compte la distance entre le véhicule de traction
et la sous-station à l’origine de l’inductance de ligne;
– en cas d’alimentation en courant alternatif:
si la distorsion de tension de ligne doit être prise en compte, on doit spécifier les
harmoniques essentiels. Si on doit prendre en compte les conditions spéciales de
résonance dans le système de caténaire, on doit spécifier les données concernées. Sinon,
on considère que la situation du véhicule à proximité de la sous-station d’alimentation
donne la valeur I pso la plus élevée.

A.4 Mesure du courant psophométrique

Pendant les essais de réception ou les essais d’investigation, le courant de perturbation I pso
doit être mesuré à bord du véhicule de traction. Les capteurs de courant existants du véhicule
peuvent être utilisés si leur réponse de fréquence est suffisante (au moins jusqu’à 5 kHz).
62236-3-1 © CEI:2008 – 31 –

Dans le cas d’un réseau en courant alternatif, le courant doit être prélevé du côté haute
tension de l’enroulement primaire du transformateur et non du côté terre dans la mesure où le
transformateur peut avoir une fréquence de résonance inférieure à 10 kHz.

Le courant psophométrique doit être mesuré au moyen d’un psophomètre ou d’un autre
système approprié qui utilise un filtrage selon le facteur de pondération psophométrique p f .

Pour obtenir des informations complémentaires concernant la composition du spectre et les


sources de perturbation, l’utilisation d’un analyseur de spectre à deux voies, appliqué au
courant et à la tension d’entrée du véhicule est fortement recommandée.

Il convient que le courant psophométrique soit mesuré en fonctionnement normal et réduit


(tous les convertisseurs ne fonctionnant pas). Il convient que l’interprétation des résultats de
mesure tiennent compte de l’influence des conditions de fonctionnement ainsi que des
variations de l’inductance de ligne et de la tension d’alimentation.

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Il convient que les effets dus aux transitoires (commutation dans les circuits de puissance,
décollements du pantographe, discontinuités du troisième/quatrième rail, etc.) ne soient pas
intégrés à l’évaluation.

A.5 Calcul du courant psophométrique total d’une rame

Typiquement, le courant total d’une rame n’est pas disponible. Au lieu d’installer un système
spécial de mesure qui peut générer une image du courant total à partir de capteurs répartis
sur l’ensemble de la rame, il est normalement suffisant de prélever le courant d’une unité de
traction de la rame.

Si le courant psophométrique est mesuré à une borne d’alimentation d’une rame et que cette
rame possède „ n “ bornes, le courant total doit être calculé selon les règles donnés dans les
paragraphes suivants.

A.5.1 Réseaux en courant continu

Les chemins de fer en courant continu sont normalement alimentés par des redresseurs à
diodes à partir du réseau triphasé. En l’absence de filtres spéciaux, l’ondulation de la sortie
du redresseur contribue de manière très importante au courant psophométrique absorbé par
les véhicules dans la section d’alimentation:

– réseaux en courant continu avec ondulation du redresseur prédominante


(véhicules à arbre à cames; véhicules à hacheur ou onduleur, sous-station avec
redresseur 6 alternances sans filtrage),
I pso (total) = n × I pso (une unité)

– réseaux en courant continu avec convertisseurs sur le véhicule et faible ondulation


du redresseur
I pso (total) peut être inférieur à I pso (une unité) , pour les hacheurs fonctionnant en mode
entrelacé,

I pso (total) = n × I pso (une unité) , pour les hacheurs fonctionnant sans synchronisation ou
pour les onduleurs directement connectés à l’alimentation.

A.5.2 Réseaux en courant alternatif

Le courant psophométrique généré par les véhicules dans la section d’alimentation dépend
principalement du type de convertisseur utilisé à bord du véhicule:

– réseaux en courant alternatif avec convertisseur à contrôle de phase


– 32 – 62236-3-1 © CEI:2008

I pso (total) = n × I pso (une unité) . Ceci semble fondé sur un mélange statistique des types
de véhicules, des vitesses et de la consommation réelle de courant. Mais l’expérience
récente avec des rames à haute puissance montre que cette loi n n’est pas applicable
en cas de vitesses égales, de puissance égale et types de véhicules égaux, lorsque I pso
(total) = n × I pso (une unité) s’applique,
– réseaux à courant alternatif avec convertisseurs à 4 quadrants (4QC, convertisseur
à modulation de largeur d’impulsion)
I pso (total) < I pso (une unité) , si les 4QC fonctionnent en mode entrelacé (condition de
fonctionnement normal),
I pso (total) = n × I pso (une unité) , si les n unités égales fonctionnent en mode non entrelacé.

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62236-3-1 © CEI:2008 – 33 –

Annexe B
(normative)

Perturbations électromagnétiques rayonnées –


Procédure d’essai

B.1 Objet

Cette annexe décrit une méthode de mesure pour l’évaluation et la qualification d’un véhicule
ferroviaire ou d’un train complet en ce qui concerne le bruit généré dans la plage 9 kHz à
1 GHz. Elle remplit la plupart des recommandations de la méthode de mesure de la
CEI 62236-2 mais elle donne des caractéristiques simplifiées qui réduisent de manière

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significative la durée totale de l’essai.

B.2 Equipement de mesure et méthode d’essai

Pour réduire la durée de l’essai, on utilise la technique du balayage en fréquence. On peut le


faire soit avec un analyseur de spectre soit avec un récepteur contrôlé par ordinateur.
Chaque gamme de fréquence est divisée en plusieurs sous-gammes.

Chaque évaluation d’un train ou d’un véhicule consiste à effectuer un essai dans chaque
sous-gamme.

L’appareil doit balayer cette sous-gamme de manière continue et mémoriser les valeurs
maximales atteintes pendant l’essai. Ceci peut être obtenu avec la fonction „maintien des
maximums“ ou avec le contrôle informatisé de l’appareil. Cette méthode prend comme
hypothèse de départ que le niveau et les caractéristiques du bruit électromagnétique ne
varient pas de manière significative pendant chaque balayage.

La position, l’emplacement, le type et les autres caractéristiques concernant les antennes


sont les mêmes que celles décrites dans la CEI 62236-2.

L’appareil de mesure doit être conforme aux exigences du CISPR 16-1-1 décrites en 4.2:
„Récepteurs de mesure de crête pour la gamme de fréquences de 9 kHz à 1 GHz“.
Cependant, pour la plage 9 kHz à 150 kHz (bande A) la largeur de bande de 200 Hz peut
soulever les problèmes suivants:

– elle n’est pas toujours disponible dans les analyseurs de spectres courants;
– la durée de balayage est excessive pour les sources en déplacement.
Ceci impliquerait la multiplication des sous-gammes, ce qui est contraire à l’objectif de la
méthode.

Pour ces raisons, la largeur de bande pour la bande A peut être plus élevée et 1 kHz est une
valeur convenable. Des corrections appropriées doivent être effectuées sur les résultats des
mesures en prenant comme hypothèse que le bruit est un bruit blanc à large bande.
– 34 – 62236-3-1 © CEI:2008

Le Tableau B.1 peut être utilisé comme guide pour l’essai:

Tableau B.1 – Guide pour l’essai


a
Bande Sous-gamme Excursion Largeur de Temps de
bande balayage b
Hz Hz kHz ms
A 9 k - 59 k 50 k 1 300
50 k - 150 k 100 k 1 300
B 150 k - 1,15 M 1 M 9 ou 10 37
1 M - 11 M 10 M 9 ou 10 370
10 M - 20 M 10 M 9 ou 10 370
20 M - 30 M 10 M 9 ou 10 370
C/D 30 M - 230 M 200 M 100 ou 120 42
200 M - 500 M 300 M 100 ou 120 63

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500 M-1G 500 M 100 ou 120 100
a
Pour un analyseur de spectre.
b
Peut être légèrement différent d’un instrument à l’autre.

NOTE Si on utilise un analyseur de spectre bas de gamme, il convient de toujours veiller à utiliser l’appareil dans
les limites garanties par le constructeur (atténuation d’entrée, gains de fréquence intermédiaire, etc.) et s’assurer
que l’étalonnage est correct. Il peut également être nécessaire de vérifier la précision de l’instrument sur toute la
plage de fréquences avec un signal de référence avant les essais.

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