鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要

鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要
株式会社 e・オータマ

佐藤智典

2022 年 11 月 2 日

目次

概要

11概要

1IEC 62236 シリーズ (表 1) では鉄道関連の EMC

2

適用範囲

1要求が定められており、そのうち IEC 62236-3-2[1]3エミッション要求
3.1 放射エミッション . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 伝導エミッション . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 公衆が使用するための AC アウトレット . . .

1
13
3

イミュニティ要求
4.1 性能基準 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 IEC 61000-4-2 (静電気放電) . . . . . . . . .
4.3 IEC 61000-4-3 (放射電磁界) . . . . . . . . .
4.4 IEC 61000-4-4 (ファスト・トランジェント) .
4.5 IEC 61000-4-5 (サージ) . . . . . . . . . . . .
4.6 IEC 61000-4-6 (無線周波コモン・モード妨害)

33
3
4
445

補足
5.1 試験条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 無線機器の扱い . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 安全との関連 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 補足説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 補助電源 . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 バッテリ基準ポート . . . . . . . . . .

5555555

参考資料6456では鉄道車両用の電気/電子機器が扱われている。
この規格そのものは強制力は持たないものの、しばしば鉄道車両での使用が意図された機器に対する要求仕様の一部などとして用いられている。
また、欧州ではこれと同様のものが EN 50121-3-2として発行されており、これは欧州の鉄道車両での使用が意図された機器の EMC 要求への適合性を示すためなどに用いられている。
本稿では、この IEC 62236-3-2:2018[1] の概要を述べる。なお、本稿は規格の内容全てをカバーするものではなく、また正確であるとも限らないので、規格についての正確な情報は規格そのもの [1] を参照していただきたい。

適用範囲

2

この規格 [1] は鉄道車両 (路面電車などを含む) での使用が意図された電気/電子機器全般に、

IEC 62236-1:2018[2] と組み合わせて適用される。

3エミッション要求

3.1

放射エミッション

IEC 61000-6-4[4] (工業環境用向けエミッション規格) の放射エミッション要求に適合すること (図 1)。†1

30〜1000 MHz の測定は通常は距離 10 m で行なうが、その代わりに限度を 10 dB 上げて距離 3 mでの測定を行なっても良い。
†1 規格 [1] の本文では IEC 61000-6-4:2006 となっているが、IEC 61000-6-4:2006+A1:2010 の適用が意図されているものと思われる。

1

鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要

国際規格

欧州規格

表題

扱われる事項IEC 62236-1

EN 50121-1

Railway applications — Electromagnetic

IEC 62236 (EN 50121)

compatibility — Part 1: General

シリーズに関係する一般的な事項

IEC 62236-2

IEC 62236-3-1

EN 50121-2

EN 50121-3-1

Railway applications — Electromagnetic

鉄道システム全体から周compatibility — Part 2: Emission of the囲環境への電磁妨害のエ

whole railway system to the outside world

ミッションの制限

Railway applications — Electromagnetic

鉄道車両の EMC

compatibility — Part 3-1: Rolling stock —Train and complete vehicle
IEC 62236-3-2

EN 50121-3-2

Railway applications — Electromagnetic

鉄道車両用の機器のcompatibility — Part 3-2: Rolling stock —EMCApparatus
IEC 62236-4

IEC 62236-5

EN 50121-4

EN 50121-5

Railway applications — Electromagnetic

地上側に設置される信compatibility — Part 4: Emission and im-

号や通信のための機器のmunity of the signalling and telecommunications apparatus

EMC

Railway applications — Electromagnetic

固定電源設備やそのようcompatibility — Part 5: Emission and im-な設備での使用が意図さ

munity of fixed power supply installations

れた機器の EMCand apparatus
表 1: IEC 62236 (EN 50121) シリーズ

れない。†2†3

IEC 61000−6−4, Peak, 3 m

80

Limits (dBµV/m)

一般に、この要求に (また次項で述べる伝導エミッションの要求に) 適合する機器はそれを車両に搭載した時に車両の IEC 62236-3-1 の放射エミッション

IEC 61000−6−4, Average, 3 m

60

要求への適合性を損なわないことが期待されるであIEC 61000−6−4, Quasi Peak, 10 m

ろう。

50 kVA を超える動力用コンバータや補助コンバー

40

タは個別に放射エミッション測定を行なう必要はな
いが、車両全体として試験した時には IEC 6223630 MHz

100 MHz

300 MHz
Frequency

1 GHz6 GHz

図 1: 放 射 エ ミッション 限 度 (IEC 61000-6-4:2006+A1:2010)

3-1 に適合しなければならない。
†2 この規格のエミッション限度はかなり甘く、この規格のエミッション要求に適合する機器も近傍の無線機器への著しい干渉を生じるかも知れない。
†3 鉄道では、信号、鉄道無線、その他の鉄道システム (車軸カウンタ、軌道回路、列車制御システムなど) のために様々な周波数の信号が用いられており、それらへの干渉の防止も必要となる。これらで用いられる周波数やその他のパラメータは地域や路線などによって異なり、IEC 62236-3-1 ではそれらとの両立性のためのエミッション要求は使用される信号や通信などのシステムに応じて規定するように定められている。IEC 62236-3-2にはそのような記述はないが、車両の製造業者が車両の適合性の維持のために必要と判断した場合などにはこの規格よりも厳しい限度への適合やこの規格では限度が定められていない周波数範囲のエミッション限度への適合などが求められるかも知れない。一般に、このような要求の規定 (おそらくは納入仕様の一部となる) は車両の製造業者の責任となるだろう。

この規格が用いられる場合でも、鉄道システムで用いられる通信の保護などのために特定の周波数範囲でのより厳しい要求への適合やこの規格では限度が定められていない周波数範囲のエミッション限度への適合などを求められるようなこともあるかも知

2鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要

3.2

伝導エミッションらず、そのようなものにも通常の限度を適用できる。
だが、例えば商用電源への接続が想定されるようなAC や DC の補助電源の入出力、及びバッテリ電源場合はそれに適した限度†6 を適用すべきであり、この入出力は 150 kHz〜30 MHz の伝導エミッションれは製造業者が規定すべきである。

限度の適用の対象となる。この規格では伝導エミッション限度は準尖頭値 (QP) でのみ、また比較的高いレベルに設定されている (図 2)。

3.3

測定は原則として CISPR 16-2-1 に従って (すなわち IEC 61000-6-4[4] の場合と同様に) 行なうが、公衆が使用するための AC アウトレット

電圧や電流が大きいためにそれに従うことが実際的公衆による使用が意図された AC アウトレット†7でない場合は他の手段を用いることが必要となるかの電圧波形の総高調波歪 THD は 8 % 未満でなければならない。

も知れない。
この規格では車両の走行用のモータの駆動に用いられる動力用の系統に対する伝導エミッション限度

イミュニティ要求4は規定されていないが、車両全体として試験した時には IEC 62236-3-1 に適合しなければならない。†4イミュニティ試験は IEC 61000-4 シリーズ [7] の試験法を用いて行なうが、以下でその概要を示すよ100

うに、この規格で追加の規定が定められている。

Quasi PeakLimits (dBµV)

規格で示されている試験レベル (表 2) は任意の80ÿÿ ÿÿ ÿÿÿÿÿÿÿÿÿ ÿÿÿ ÿÿÿÿÿ ÿÿÿÿ

をカバーせず、従ってそのようなものとして扱うべきである。

ÿÿ ÿÿ ÿÿÿÿÿÿÿÿÿ ÿÿÿ ÿÿÿÿÿ ÿÿ ÿÿÿÿÿÿÿÿÿ ÿÿÿ ÿÿÿÿ
ÿ ÿ60

ÿ ÿÿ

ÿ

これと異なる要求があれば別途規定しなければなÿÿÿらない。

ÿÿ ÿÿ ÿÿÿÿÿÿÿÿÿ ÿÿÿ ÿÿÿ
ÿ ÿ

40
0.15

場所で非常に低い頻度で発生するかも知れない事象

1

ÿ

10

ÿ

30

4.1

Frequency (MHz)

図 2: 伝導エミッション限度 (補助電源入出力、バッテリ電源)

性能基準

イミュニティ試験での合否の判定に用いる具体的な性能基準 (A、B、C) は IEC 62236-1:2018[2] で規定された枠組みに従って製造業者が規定する。

この規格では補助電源を車両外から給電する状況(shore supply mode)†5 に対する限度は規定されてお†4 架線 (架空電車線) や軌条に漏洩したノイズは鉄道システ

4.2

ムの動作に影響を与える可能性が、また電磁界として周囲の環境に放射されて第三者のシステムへの干渉問題 (例えば沿線でのラジオやテレビの受信障害のような) を引き起こす可能性がある。通常は通信障害などがあまり懸念とならない低い周波数範囲の妨害についても、例えば軌道回路に重畳した信号で信号機の制御を行なわれている場合はその周波数の妨害電流は信号機の動作に直接影響を与える可能性を持つであろうし、地上子と車上子のあいだで磁気誘導による通信が行なわれている場合はその周波数の妨害電流が発生する磁界がその通信に影響する可能性が予期される。特に、大きい電力を扱う動力用のコンバー
タ (走行用モータ駆動用のインバータや整流機器) は、架線や第三軌条と集電子 (また、車輪と線路) のあいだで発生することがあるアークとともに、しばしば鉄道システムで用いられる信号などへの干渉の主な懸念の源となる。[5][6]†5 車両上の機器の動作のための補助電源は通常は架線などから給電された高い電圧の電源から変圧して作られるが、車両基地などでその電源システムを切った状態で車両上の電気システムを動作させられるように、補助電源を車両外から直接給電して動作させる場合があり、これは船舶が停泊中に陸上 (shore)からの給電を受ける場合と同様に “shore supply” モードとIEC 61000-4-2 (静電気放電)• IEC 61000-4-2:2008 に従って試験する。
• 乗客や運行スタッフがアクセスできる機器にのみ適用する。

呼ばれている。https://www.railengineer.co.uk/feedingthe-train-intelligent-shore-supply/ なども参照。
†6 例えば図 2に参考として示したもののような。
†7 例えば乗客が使用できるように座席付近やデッキに設けられた電源コンセントのような。

3

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試験試験レベル

性能基準

バッテリ基準ポート (エネルギー源の出力を除く)、補助 AC 電源入力ポート (定格電圧 480 V 以下)

IEC 61000-4-6

0.15〜80 MHz: 10 V (80 % AM, 1 kHz)A

IEC 61000-4-4

2 kV (5 kHz)A

IEC 61000-4-5

ライン – 接地: 2 kV, ライン – ライン: 1 kV (1.2/50 µs, 42 Ω + 0.5 µF)

B信号、通信、計装、制御ポート

IEC 61000-4-6

0.15〜80 MHz: 10 V

IEC 61000-4-4

2 kV (5 kHz)A

(80 % AM 1 kHz)A
エンクロージャ・ポート

IEC 61000-4-3

80〜800 MHz: 20 V/m(80 % AM, 1 kHz)A

800〜1000 MHz: 20 V/m
1400〜2000 MHz: 10 V/m
2000〜2700 MHz: 5 V/m
5100〜6000 MHz: 3 V/m
IEC 61000-4-2接触: 6 kV, 気中: 8 kV

B

表 2: イミュニティ試験レベルの概要

4.3• 電源ポートやバッテリ制御入出力ポートへの印

IEC 61000-4-3 (放射電磁界)

加は直接結合で、その他の信号線など (信号、• IEC 61000-4-3:2006+A1:2007+A2:2010 に従通信、計装、及び制御ポート) への印加は容量って試験する。

性結合クランプで行なう。

• 80〜800 MHz の 20 V/m の試験レベルは客室、• 性能基準 A が適用される。

運転室、あるいは車両の外部 (天井や床下) に• バッテリ基準ポート以外の信号線 (信号、通信、取り付けられる機器に適用される。
そ の 他 の 場 所†8 に 取 り 付 け ら れ る 機 器 で は計装、制御ポート) には総延長が 3 m を超え

10 V/m を適用できる。

る場合にのみ適用する。

• ユニット全体として試験を行なうことが実際的4.5でない大型機器の場合、製造業者は敏感なサブ・システムを試験すべきである。

IEC 61000-4-5 (サージ)• IEC 61000-4-5:2014+A1:2017 に従って試験す

また、この場合、試験報告書では各サブ・シスる。

テムを試験するかどうかの選択と行なわれた仮• 電源ポートやバッテリ制御入出力ポートに適用

定 (例えばシールドによる電磁界の低減†9 ) をされる。

正当化すべきである。†104.4• AC 電源線を含め、42 Ω + 0.5 µF で印加する。†11IEC 61000-4-4 (ファスト・トランジェント)• 下位の試験レベルを含めて、各条件で 5 パルスづつ、極性を交互にではなくそれぞれの極性毎• IEC 61000-4-4:2012 に従って試験する。に印加する。

†8 例えば独立した制御器室のような。
†9 実際には、相当厳重なシールドを行なったとしても放射電†11 これは IEC 62236-3-2:2008 では推奨となっていた。この試験にはシールドされていない非対称相互接続線に用いられるものと同様の CDN (結合/減結合回路網) を用いることができるが、電源ポートへの印加の場合は特に、CDN の電圧や電流の制限に注意が必要となろう。

磁界に対するイミュニティ試験の省略を正当化するのは難しいだろう。機器の非電気的な部分、例えばエアコンの熱交換器のようなものを試験の対象から外すようなことはできそうである。
†10 通常、これらの事項は製造業者が試験計画書に明記することが必要となるだろう。

4

鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要• 試験は IEC 60571†12 で規定された最大定常電安全との関連5.3源電圧で行なう。

この規格では電磁妨害の安全への影響は考慮されておらず、一般に、安全に関係する事項はその他の4.6

IEC 61000-4-6 (無線周波コモン・モード妨害)事項とともに IEC 62278[3] で定められたプロセスの中で扱われることになるだろう。
電磁妨害の存在下で安全性を損なわないであろ• IEC 61000-4-6:2013 に従って試験する。

うことをイミュニティ試験によって示せるわけでは• バッテリ基準ポート以外の信号線 (信号、通信、ないものの、その検証の一部として、安全のために計装、制御ポート) には総延長が 3 m を超え重要な機器にはこの規格よりもより厳しいイミュニる場合にのみ適用する。

ティ要求を適用するのが適当と判断されるかも知れ

5

補足

5.1

試験条件

ない。†13

エミッション試験については最大のエミッション

5.4

補足説明

5.4.1

補助電源

架線などからの給電を受ける電気車は架線などかを発生すると、またイミュニティ試験については最ら給電された電力を必要に応じて変圧して用いてい大の感受性を示すと製造業者が判断した典型的な動るが、通常、車両の走行用のモータの駆動に用いら作モードで実施する。

れる動力用の電源系統と別に、車両上の様々な電装その機器がシステムの一部である、あるいは他の品への給電のための低勢力の電源が用意されている機器と接続できる場合、ポートを動作させるのに必(図 3)。

要な機器と接続して試験する。類似のポートが多数この電源が補助電源 (auxiliary power) と呼ばれ、ある場合は、実際の動作状況の模擬のために、また電装品の多くはこの補助電源に、あるいはバッテリ全ての異なる種類の終端を網羅できるように充分な電源 (§5.4.2) に接続されることになる。

数のポートを選択する。
構成や動作モードは試験計画書で規定し、試験時؉؉ࠈ༇ (؉؉‫)܉‬の実際の構成や動作モードは試験報告書に正確に記ȅȅԇ/

載する。

M5.2

คअ‫܅‬؅

無線機器の扱いࠈȅ؉ฆ

鉄道車両に搭載される無線機器もこの規格の対象となるが、この規格では、

ࠈȅ
؉ฆ

• 無線送信機からの意図的な放射には放射エミッション要求は適用しない;

ą؉؅
きでん

図 3: 交流饋電の鉄道車両の電源系のイメージ• 無線機器に対する規格で規定された除外帯域内についてはイミュニティ要求は適用しない。
一般にこれらの事項は各地域の無線規則 (EU の5.4.2

場合は無線機器指令、及び関連する欧州規格) で扱

バッテリ基準ポート

通常の走行時に架線などからの給電を受ける電われる。

気車はその電力で充電されるバッテリも搭載してお†12 IEC 60571 — Railway applications - Electronic equipment used on rolling stock†13 例えば IEC 61000-6-7[8][9] などでそうされているように。

5

鉄道車両用機器の EMC — IEC 62236-3-2 の概要

り、少なくとも架線などからの給電を受けていない

6

参考資料

時 (通常の運用の中でも、パンタグラフを上げて始動するまで、また走行中にデッドセクション†14 を通[1] IEC 62236-3-2:2018, Railway applications– Electromagnetic compatibility – Part 3-2:
Rolling stock – Apparatus

過する際などにこの状況が発生する) にも動作する必要がある前照灯や制御機器などはそのバッテリか[2] IEC 62236-1:2018, Railway applications –Electromagnetic compatibility – Part 1: Generalらの給電を受けるようになっている。
この規格では、このようなバッテリが接続された[3] IEC 62278, Railway applications – Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS)

電源線、またその電源を基準とした入出力線†15 が「バッテリ基準ポート (battery referenced port)」として識別されている。

[4] IEC 61000-6-4:2006+A1:2010, Electromagneticcompatibility (EMC) – Part 6-4: Generic standards – Emission standard for industrial environments

どの機器がこのような電源に接続されるかは車両に依存するかも知れないが、バッテリ基準ポートに該当する方が試験が厳しくなる (表 2) ため、それが[5] Electromagnetic Compatibility in Railways:Analysis and Management (Lecture Notes inElectrical Engineering), Ade Ogunsola and Andrea Mariscotti, Springer, 2013

不明な場合は全ての直流電源入力、またそれに関連する入出力線がこれに該当するかも知れないと仮定するのが無難かも知れない。

[6] 鉄道と EMC, 電気学会 電気鉄道の電磁環境に関する協同研究委員会 (編集), オーム社, 2008

近年では、大容量のバッテリを搭載し、架線など[7] IEC 61000-4 シリーズ イミュニティ試験規格の概要, 株式会社 e・オータマ, 佐藤, 2018,

からの給電を受けていない時 (停電時などを含む)にも照明や空調などを含む電装品を動作させられる

https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html

ようにするのみでなく、ある程度の距離を自力で走[8] IEC 61000-6-7, Electromagnetic compatibility(EMC) – Part 6-7: Generic standards – Immunity requirements for equipment intended to perform functions in a safety-related system (functional safety) in industrial

行できるようにしている車両もある。
おそらく、そのような車両では一般の電装品の多くはバッテリから直接的に給電を受けるのではなく、バッテリ電源からコンバータやインバータで変換さそのような車両では伝統的な車両でバッテリ電源[9] 安全関連機能を持つ機器のイミュニティ —IEC 61000-6-7 の概要, 株式会社 e・オータマ, 佐藤, 2022,に接続されるような機器もバッテリからコンバー

https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html

れた補助電源に接続される形となると思われる。

タで変換された直流電源に接続されるかも知れず、従ってその電源やそれに関連するポートはバッテリ基準ポートには該当しないとみなせるかも知れない。
だが、疑義がある場合、あるいはそれらのポートがバッテリ基準ポートに対する試験で模擬されるような妨害を受ける可能性も予期されるそうな場合などは、そのようなポートについてもバッテリ基準ポートに対する要求を適用するのが無難かも知れない。

†14 例えば電源条件が異なる (交流/直流、電源電圧、あるいは電源周波数が異なる) 区間のあいだに電気的な分離のために設けられた区間。通常、その区間を通過しているあいだは架線や第三軌条からの給電を受けられなくなり、バッテリでバックアップされていない機器は使用できなくなる。特に古い車両で、特定の場所を通過する際に一時的に車内の照明が消えるのに気付いたことがある方もおられるかも知れない。
†15 例えばバッテリ電源とのあいだにスイッチや表示灯などが接続される入出力ポートのような。IEC 62236-3-2:2018 Annex Aも参照。

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