兼容关系（精选十篇）
兼容关系 篇1
1、剥离外包运营的可行性
新建或改扩建露天矿的基建剥离施工, 过去是购置设备自营进行。上个世纪80年代起, 发展到自营一部分和外包一部分的模式。霍林河南露天矿、平庄元宝山露天矿和云南小龙潭露天矿开了此模式之先河。加快了露天矿的建设速度, 也为国家节约了资金。
随着市场经济的建立与发展, 社会上土石方工程施工能力有了很大的发展, 盘活这些分散的社会生产力, 为露天矿建设生产服务提供了条件。80年代末和90年代初, 在广泛采取基建剥离外包的基础上, 平朔安太堡露天矿推行了部分生产剥离外包经营的尝试, 随后在近几年陆续建成的较大型露天矿, 尤其在基建期, 基本都采用社会力量来进行前期的剥离工作, 一方面项目建设已由计划经济改为市场经济, 项目的建设几乎都是“三同时”, 另一方面大型露天矿采用的都是进口大设备, 设备的订货、考察、制造、到货、组装到使用至少2年以上, 随着我国近几年汽车工业的发展, 中小型设备在使用上、价格上、后期维修上都显现出很大的优势, 理论上说, 露天矿实施外包作业, 先期不用设备投资, 只和施工单位结算工程量单价, 成本可能比自营设备高而投资少, 但根据这些年实际运营情况看, 一方面施工单位越来越多, 竞争激烈, 在价格上存在竞争, 另一方面, 外包设备融入露天矿管理系统中, 科学管理会使运营成本适当降低。
2000年安家岭露天矿外包剥离27.0Mm3, 由16个施工单位承包, 他们的装备多为1.2 m3～1.5m3反铲, 少量4m3电铲, 运输设备为15t～20t的载重卡车, 一个施工单位一般剥离能力在2.0Mm3左右, 最多的达3.7Mm3;2001年该矿还继续外包20.0Mm3剥离量。
2003年准格尔黑岱沟露天矿外包剥离18.0Mm3, 由4个施工队承包, 6个月完成。
2004年准格尔黑岱沟露天矿外包剥离38.0Mm3, 由6个施工队承包, 8个月完成。
2006年准格尔哈尔乌素露天矿基建剥离外包44.0Mm3, 5个施工队承包, 计划1.5a完成。
2011年神华宝日希勒一号露天矿剥离全部外包110.0Mm3, 全部由施工队承包完成。
据统计, 目前在建的露天矿和正在生产的露天矿几乎都不同程度的采用社会化模式实施剥离和采煤, 准格尔黑岱沟露天矿和哈尔乌素露天矿2011年产煤将近3000万t, 采用了世界上最先进的开采工艺, 但还是每年由外包队伍承担大量的剥离任务, 神华宝日希勒一号露天矿年实际产煤3000万t, 剥离量将近1亿立方米, 全部由外包完成, 可见外包设备只要管理应用的好, 市场还是很巨大的。
从上可知, 现在的土石方施工队伍的实力已有长足发展, 外包工程管理己有了成熟的经验, 说明露天矿剥离外包运营模式技术上是可行的。
2、剥离采用自营和外包相结合运营方式的必要性
目前露天矿基建工程量一般都采用外包的方式解决, 其原因之一是由于社会上土石方能力有了很大的发展, 生产成本较低;原因之二是露天矿剥离外包方式, 大大地缩短了露天矿的建设周期, 大型露天矿山设备 (如挖掘机等) 的购置, 从设备考察、设备招标、签订购货合同、设备制造、设备运输、组装、调试及技术工人培训等一系列工作结束大约需要两年时间, 如果在进行设备购置等一系列过程的同时、矿建工程利用外包方式提前运作, 在市场经济“时间就是金钱”的今天是十分必要的。
以目前新建的神华宝日希勒二号露天矿为例, 其26.53Mm3一期基建工程量全部采用外包的方式解决。
露天矿移交至达产需3年的时间, 各年度露天矿剥离量分别为51.20Mm3, 49.80Mm3, 48.40Mm3, 比达产年剥离量 (44.00Mm3) 多7.20Mm3;5.80Mm3, 4.40Mm3, 如果这部分工程量全部采用自购设备运营, 则完成此部分工程量之后, 必然造成部分设备不足和闲置, 很显然这不经济合理, 因此对该部分剥离量采用外包方式来解决, 为节省露天矿的建设投资, 是十分必要的。
3、露天矿自营与外包工程量安排
本矿采煤工程全部采用自营的方式, 剥离采用自营22.0Mm3 (年度剥离量的50%) , 其余外包。
4、露天矿外包工程设备选型
目前在国内很多大型露天矿都在实施部分外包剥离, 设备规格大小不等, 最多的液压挖掘机都在1.6-2.5m3之间, 卡车一般20-25t较多, 理论上说, 如果外包任务可以连续且年度工程量较大的话, 承揽大型土石方工程的施工单位中部分有实力的企业可以为该项工程投资购买大型设备, 但根据近几年的经验看, 建设单位一般均为年度招标, 还有一些其他影响因素, 使得施工企业并不一定可以连续中标, 因此, 施工企业为某一项工程而购买较大型设备的意愿不强, 因此, 本次设计本着实事求是, 为了业主可能在将来外包招标过程中更有操作性, 进行如下比较 (以宝日希勒二号矿为例) :
二、卡车与破碎站之间兼容关系
(一) 一般采用外包小设备都是将剥离物直接排至外排土场, 但卡车的运距一般都在其合理运距范围之内, 超出合理经济运距, 运营费用会大大增加, 根据提升高度和平面运距确定的外包剥离单价随着超出合理经济运距部分的增大而增大很多, 因此即使采用外包小设备也有个经济性的问题。
(二) 以宝日希勒二号矿为例, 由于其周边皆被其他矿权包围, 初期外排量很大, 外排土场可选择的位置有限, 运距达6.3km, 远远超出了卡车合理经济范围, 因此从长远看剥离物必须经过破碎后用低成本的胶带运输机来接续, 这期间就有个剥离小设备与破碎站之间兼容关系的问题, 小设备需要数量多, 除了出入沟的车流通过能力验算外, 还有在破碎站卸载时是否需要等待, 破碎站需要几个台面下载, 卡车一次一个台面卸载的车数, 既不能使卡车等待, 也不能使破碎机等料空转, 如何提高设备间运转效率, 有个匹配关系, 下面就宝日希勒二号露天矿的实例进行验算匹配, 其他矿遇到该问题可以以此方法验算。
(三) 卡车 (小设备) 卸载破碎站相容关系分析
1、基础条件 (每个台面卸载两个卡车)
a、32t卡车运输卸载;
b、左侧前行 (也可右侧前行) ;
c、卸载处运行速度10km/h (2.8m/s) ;
d、内侧卸载处运行长度:24+8=32m ;
e、外侧卸载处运行长度:33+8=41m ;
2、内外卸载处平均运行时间: (反退运行)
a、双车反退运行平均距离A= (32+41) /2=37m
b、双车反退运行平均时间H=37m/2.8m/s=13.2s/次
c、双车正方向运行的距离B=20M (外侧卸载处至卸载台面的垂直距离)
d、双车正方向运行的时间G=20m/2.8m/s=7.5s/次
3、卡车卸载时间L----根据现场实际经验, 两台卡车卸载一次的时间约为60s;
4、双车卸载周期Z
Z=H+G+L=13.2s+7.5s+60s=81s;
5、每个破碎站的年破碎能力
a、一个卸载台面每小时运行次数 n (双车)
n=3600/Z×2=3600/81×2=89次/h (双车)
b、三个卸载台面每小时运行次数m
m=3×n=267次/h (三台面)
c、三个卸载台面每小时运行剥离物的数量M
M=m×15m3/车=267×15=4005m3/车小时
d、双车、三台面卸载每年每个破碎站运行剥离物的数量Y
Y=M×3800h=4005×3800=1522万m3=3150万t (r=2.1t/m3)
6、每年每个破碎站破碎能力X
X=6000t/h×4000h=2400万t<Y
说明采用32t卡车双车三台面卸载可以满足卡车与破碎站的兼容。
另外也存在着每个台面卸载一辆卡车的可能性:
1、基础条件 (每个台面卸载一辆卡车)
a、32t卡车运输卸载;
b、左侧前行 (也可右侧前行) ;
c、卸载处运行速度10km/h (2.8m/s) ;
d、每台车卸载处倒退运行长度:25m ;
e、每台车正方向前进运行长度:2πR/4=24m ;
2、一台卡车在平台运行周期
a、一台卡车倒退长度A=15+15-5=25m
b、一台卡车倒退时间H=A/2.8=9s
c、一台卡车正方向前进距离B=24m
d、一台卡车正方向前进时间G=B/2.8=9s
3、一台卡车卸载时间L 60s
4、一台卡车卸载周期时间Z
Z=H+G+L=9+9+60=78s
5、计算每个破碎站年破碎能力
a、一个台面每小时运行次数n (单车)
n=3600/Z=46次/h
b、三台面每小时运行次数m
m=n×3=138次/h
c、三台面每小时站运行剥离物数量G
G=m×15m3/车=2070m3/h
d、每年每个破碎站运行剥离物的数量F
F=G×3800h=787万m3/年=1653万t (r=2.1t/m3)
6、每年每个破碎站破碎能力X
X=6000t/h×4000h=2400万t>F
说明采用单车单台面卸载不能满足卡车和破碎机兼容的要求, 因此选用第一方案作为小设备卸载破碎站时的运行和卸载方式是合理的。
(四) 破碎站卡车台位确定
1、计算基础条件
a、卡车32t
b、卡车行驶方位:右侧前行
c、卸载处卡车运行速度:10km /h (2.8m/s)
d、卡车卸载处运行半径:15m
e、卡车卸料时间:60s
2、破碎站卡车台位确定
a、卡车重车后退距离25m+8m=33m
b、重车后退时间H
H=33/2.8=11.8s
c、卡车卸载后空车前进距离 (曲线段+车身长度) 32m
曲线段长=2×15×3.14÷4=24m
车身长度8m
d、空车卸载后前进时间G
G=32/2.8=11.4s
e、卡车一次卸料时间60s
f、一台卡车卸载运行周期T
T=11.8+11.4+60=83s
g、一小时一个卡车台位运行卡车数量n
n=3600/83=43次/h
h、一年 (3800小时) 一个卡车台位运行卡车数量m
m=n×3800=43×3800=163400次/年
i、一年 (3800小时) 一个卡车台位卸载剥离物数量M
M=163400×15.58m3=255万m3 (15.58m3/车次, 为单台卡车实方运量)
j、需要的一台破碎站年能力R
R=4400万m3/4=1100万m3
k、一台破碎站需要的卡车台位W
W=R/M=1100/255=4.32台位 (实际安排5个台位)
因此, 根据上述计算可以看出利用小设备三台面、5台位即可满足卡车与破碎站之间的匹配, 也可以满足年能力的要求。说明坑内采用小设备也是可行的。
三、结论
外包社会化与自营的结合是目前露天矿剥离工程中应用越来越广泛的经营模式, 在实际生产中也取得了很好的效益, 但每个露天矿实际情况比如运输距离, 运输量等都有所不同, 社会队伍毕竟管理水平差异很大, 如何加强管理, 使之纳入到露天矿正规的管理体系中来, 使在保证安全生产的前提下, 更能与露天矿自营的后续工艺环节匹配兼容, 才是需要认真研究的问题。比如在宝日希勒二号露天矿, 合理的卡车小设备与后续破碎站之间的合理匹配关系准确了, 可以使工艺链上的各环节都能高产高效, 达到整个工艺系统的高效, 建设单位可以根据工程量和自有设备情况准确的招标, 对设备型号规格数量准确把握, 施工单位也明确了工艺环节, 科学的组织设备生产, 达到双赢的局面。
摘要：介绍了外包小设备在露天矿应用的现状及出现的问题, 针对这一问题进行计算分析, 得出合理的匹配关系。
兼容性政党与马克思主义政党兼容性 篇2
摘 要：二战之后西方一些政党为获得选举胜利，纷纷向兼容性政党转型，意大利自由人民党、英国保守党等均属此类政党。中国共产党是以马克思主义作为指导思想的政党，兼容性是我党在长期执政中形成的执政品质，是对中国特色社会主义政治制度的经验积累与创新。试从意识形态、利益整合、党员及组织结构、党际关系等方面比较兼容性政党与马克思主义政党兼容性间的差异，从中发现我党执政制度的社会契合性和坚持走中国特色社会主义政治发展道路的自信。
关键词：政党；兼容性；马克思主义
中图分类号：D26 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）19-0023-02
一、意识形态价值信仰的差异
二战后随着世界格局的发展变化，西方出现了前所未有的政治景观：社会经济高速发展，福利国家基本建立，民主政治日趋成熟，政治市场法则深入人心。这让一些政治家意识到政党继续坚持自身的意识形态和政治主张，可能在选举中陷入困境，不利于政党发展，必须从以往政治制度的摇摆中脱离出来。为了寻求所谓的第三条道路，他们主张政党要突破传统理念拘束，意识形态淡化，基本政治主张由纯粹变为灵活，执政逐渐向兼容集成的模式转型。奥托·基希海默尔（Otto Kirchheimer 1905-1965）在其《政党与政治发展》中将这种政党定义为兼容性政党（Catch-all Party）。美国的民主党和共和党迄今为止一直是兼容性政党的典范，英国的工党和保守党、瑞典的社会民主党等老牌政党通过转型，基本符合了兼容性政党的特征[1]。基希海默尔认为，可被解读的多种意识形态才符合选举市场，当一个政党变成国家的主要政党时，他一定是大众的政党，因此这个政党绝不能秉承某一单独的意识形态体系[2]。这种预测在如今西方很多国家变成了现实——因意识形态入党的人越来越少，政党的固定选民人数也在下降。为避免选举失败，兼容性政党最大程度上放弃自身情感表达，尽量使其纲领主张迎合所有民众，这种做法虽然奏效，为自己获得了广泛的支持，但也可能会随时失去坚定的追随者。
当前我国正处于社会转型期，利益诉求多元、政治表达多样，面对挑战我党始终旗帜鲜明地坚持有中国特色社会主义意识形态，坚持自身独特的利益表达，焕发出极强的凝聚力和生命力，表现出我党独具特色的兼容性的执政品质。这种兼容品质不是对社会主义意识形态的放弃，也不是对其他社会思潮的趋同，更不是像西方兼容性政党一样的意识形态终结，而是坚持马克思主义的一元指导地位和尊重差异包容多样的辩证统一，具体表现为社会主义意识形态的亲和力、包容力和引领力。首先，以马克思主义为指导的社会主义意识形态关注的对象是人，追求的目标是人的解放、自由与全面发展，体现的是以人为本的人文关怀政治价值观。我党通过形象通俗的方式把主流意识形态传播到人民大众中去，体现了较强的亲和力，使之成为党吸引民众的一面旗帜。其次，转型期多种社会思潮并存，其本质上是各个阶层和利益群体的思想观念反映，我党充分发挥了社会主义意识形态的社会整合功能，主动吸收有益思潮的合理因素，敢于正视社会思潮所反映的社会问题，从中积累了丰富化解矛盾的经验方法，体现了面对各种有益社会思潮时尊重差异、包容多样的积极态度和兼容风范。第三，社会主义核心价值体系是社会主义意识形态的本质体现，是在以实现社会公平、共同富裕和人的全面发展为目标的社会主义制度基础上，把中国共产党的执政理念同最广大人民群众普遍价值追求有机地融为一体。当今社会存在着大量与社会主义核心价值体系基本精神和主要方向大体一致的健康、进步思潮，这些思潮或者本身是社会主义核心价值体系的一个组成部分，或者是在社会主义核心价值体系的影响推动下形成和发展起来的，体现了社会主义核心价值体系具有引领社会思潮、凝聚社会共识的能力和优势[3]。
二、利益区分整合的差异
政党为了夺取或巩固国家政权，一定会有自己独特的利益主张，用来整合调节政党与其成员、追随者、普通民众的关系。在资本主义社会中，社会的发展动力源于剥削阶级与被剥削阶级的斗争，本质上是各阶级对利益的争夺。二战后西方产业结构和就业结构发生了巨大变化，新兴产业队伍明显壮大。由于组织竞选已成为兼容性政党的核心功能，因此其阶级基础就不能局限于某一特定阶级，而要争取各类选民支持，最大程度赢取选票。兼容性政党在制定本党政策纲领时考虑的并不是政党利益，相反的需要根据多数选民利益隐藏本党的利益。这种标榜着为全社会利益服务政治表达，实际上是骗取选票的伎俩，虽然极大的模糊否认政党利益，但政治运行中没能摆脱政党的印记，也不能绕开各阶级利益主体矛盾的争夺，全部社会利益整合变为一纸空谈，最终必然导致兼容性政党与民众关系的瓦解。
中国共产党通过无产阶级革命，最终实现了无产阶级的政治统治，这一过程是我党追求自身利益的过程。我党利益不是党员利益的简单叠加，也绝不等同于兼容性政党所谓的“政党无利益”或“兼容各阶级利益”，体现的是政治利益上的整体利益，是与人民利益统一的、一致的。首先，承认政党利益的客观存在。我党的建立就是有着共同理想主张人的集合，这种理想与主张说到底就是共同的利益，为了这个共同利益，人们从四面聚到一起闹革命，与党同心同德搞建设。其次，我党具备整合社会利益的兼容品质。20世纪90年代国家经济制度改革的深化引起了利益格局大调整，形成了转型期人民内部利益关系新格局。对此，江泽民同志提出“在建设中国特色社会主义的进程中，……基本着眼点是要代表最广大人民的根本利益，正确反映和兼顾不同方面群众的利益”；胡锦涛同志提出：“任何时候都要把人民利益放在第一位，始终与人民心连心、同呼吸、共命运……”；习总书记在与中外记者会面时说：“人民对美好生活的向往，就是我们的奋斗目标”，这些论述都是党在社会主义市场经济实践中，在始终坚持党与人民的利益一致性中，成功探索出的行之有效的利益整合模式，使不同社会成员的利益得到统筹兼顾，使各方利益既各得其所又和谐相处，使实现好、发展好和维护好广大人民利益的机制得以建立和完善，使最广大人民能在更加合理的利益关系中共享改革发展成果。
三、党员及基层组织的差异
从基希海默尔的著作中可以看出兼容性政党党员具有最大化吸纳和宽泛性选择的特点，尤其在领导人凭借媒体直接与选民沟通后，党员的作用空前萎缩，政党变成由各选区地方组织联结而成选举联盟，结构松散。例如，美国政党没有严格入党手续，党员仅作为临时性的标识，党员与选民的界限模糊；英国工党从成立至今，组织形式始终与工会保持着密切的联系，党员也游离于政党与工会之间，政党沦为工会的代言人。此外，兼容性政党更多强调党员的权利而极少提及义务，组织对党员无法形成有效约束，党员对政党认同度降低，政党组织是一个非常脆弱的实体。
中国共产党如今已经建设成为一个拥有400多万个基层组织、8 000多万名党员的特大型政党，与西方兼容性政党相比，无论在组织建设还是党员队伍建设上，都有独特的模式和优势，开创了兼容性的党建格局。第一，基层组织建设兼顾了阶级性与群众性的统一。基层组织建设是我党的组织优势，长久以来，党始终坚持马克思主义的指导地位，建成了组织巩固、覆盖全国的基层组织体系，正确处理了阶级性与群众性的关系，在坚持阶级性的基础上不断扩大群众基础，时刻保持与群众的联系，始终把群众团结在自己的周围，始终代表着最广大人民的根本利益，使党成为中国特色社会主义事业的领导核心。第二，党员兼备各行各业优势人才。我党高度重视思想建党，吸收党员坚持“把承认党的纲领和章程，自觉为党的路线和纲领而奋斗，经过长期考验，符合党员条件的社会其他方面的优秀分子吸收到党内来”[4]的原则，社会各阶层优秀分子入党之后，不是作为其阶层的代表，而是通过党组织思想政治教育和严格管理，成为合格的共产党员。这样既把各行业优势人才紧密团结在党的周围，又扩大了党的代表范围，巩固了党的执政基础。第三，党员干部队伍建设兼具革命化、年轻化、知识化、专业化。
四、党际关系的差异
党际关系是一个国家政党之间竞争与合作形成的相互作用影响、长期并存、相对稳定的状态。除一党制外，执政党与参政党、在野党之间的竞争合作等交流活动是党际关系的主要表现。无论两党制还是多党制，兼容性政党通过执掌政权国家权力为其所代表的阶级谋取最大利益，其他政党作为在野党或反对党不能直接参与政府管理国家事务，所以对执政党一般采取对立态度以影响其执政效果。在一系列“民意整合”得到执政权后，兼容性政党掌控的社会看起来一派协商民主景象，不同选民群体均误以为执政党代表他们的利益，是他们自己选举产生的。但实际上，兼容性政党广泛吸收选票目的已经达到，执政后更多仍是代表其阶级整体的利益，与其他政党的关系依然紧张，所扮演的角色自始至终是维护资产阶级统治地位的忠实“刻耳柏洛斯”。
我党开创的多党合作和政治协商制度深深根植于中国的政治土壤之中，在中国特色社会主义事业中发挥了巨大作用，与各民主党派之间形成了兼容并蓄的党际关系。其一在执政方式上确立了同各民主党派“长期共存、互相监督、肝胆相照、荣辱与共”的兼合式方针，中国共产党作为执政党，处于领导地位依法长期执政，各民主党派作为参政党与中国共产党通力合作，一道致力于中国特色社会主义各项事业。我党与各民主党派不是对立和竞争，而是相互包容接纳、兼容并蓄、相融相生。其二在执政过程中形成了对各民主党派的质疑、批评、指责兼听包容的品格。我党非常重视民主党派在政治生活中的合理参与，以民主的姿态、宽广的胸怀、海纳百川的兼容性品格有意识地容纳吸收对执政的批评之声和意见建议，既不走只谋一党私利的老路，也不走寻求超阶级支持的邪路，正是基于这样的执政道路，各民主党派得到了充分的生存发展空间，通过合法政治参与途径进入国家政权的运作之中，发挥其特定作用。
参考文献：
[1]陈崎.衰落还是转型当代西方政党的发展变化研究[M].北京：中国传媒大学出版社，2010：59-62.
[2]Krouwel，Andre.Otto Kirchheimer and the Catch-All Party[J].West European Politics，2003，26，（2）：23-40.
[3]李方祥.论尊重差异包容多样——新中国60年意识形态建设的重大方针研究[J].中共天津市委党校学报，2009，（5）：3-7.
[4]江泽民在庆祝建党八十周年大会上的讲话[N].人民日报，2001-07-02（1）.
兼容编码器 篇3
该公司每年生产的自有商标及自主品牌瓶装及包装产品超过8100万升, 现在公司希望能够引进速度高达每分钟46包的在线贴标。它邀请了9家具有潜力的编码及营销供应商, 来展现他们的打印和应用产品, 这些产品需要具备快速、准确、灵活性强的特点, 同时提供的解决方案要功能强大并且实用, 所需的操作培训时间也要尽可能降到最低。
一系列迹象表明只有两家供应商可能提供与Kingsland公司要求相符的速度和预算。而其中来自马肯依玛士的2200系列还能提供准确性、灵活性和所需的兼容性。
正如Kingsland公司的项目经理Nigel Smith所说, 可靠性是一个关键因素。“为了保证生产线的速度和整体的效率, 我们要求一旦发生故障, 打印机要能够方便地在不同生产线之间移动, 从而将由于换辊导致的停工时间降到最低, 这样就可以在现场工程师需要时为其所用。采用2200系列及其560米大标签和墨辊, 使我们能够降低生产线因换辊造成的停工时间高达25%。”
他补充说道:“在最快的生产线上, 我们使用两台打印机实现了自动切换, 免除了操作员的介入, 降低了错误率, 提升了生产线效率。”
对于Kingsland公司而言, 采用的打印头型号同样是一个考虑的重要因素。过去他们曾因为频繁地更换打印头而造成了不必要的成本支出。Smith称2200系列采用的打印头比一般性的打印头寿命更长, 而且它的内部配置更优, 因此对于我们而言这台打印机更经济。
心灵的兼容 篇4
原本好好的品牌机，现在成了兼容机，也不知兼容性如何？维修人员说：“放心，不兼容怎么用？”电脑搬回家，网速超快，兼容性良好，我很满意，兼容性这个词，从此在我心里生了根。
这年头，生活中一不留神就撞上一个心眼小的人，一句话就能把人呛死。我就遇到过这么一位，心浮气躁，眼高手低。有一天，彼此话不投机，他脱口而出：“我没法跟你交流，我和你彻底‘不兼容’。”我莞尔一笑，说：“我的包容性极好，我来‘兼容’你吧。”
随后的日子里，我不卑不亢的态度，宁静如水的心境，最终融化了他心头的冰霜。当我们的交往重归正常之时，我明白，他的心已经具备了良好的兼容性，学会了宽容，能够接纳他人了。
人生的每一天，我们的心灵都在不断成长。人生路上，总有人比我们强，我们不嫉妒，我们为之兼容。人生路上，总有人嫉妒我们，我们淡然视之，该干什么干什么，这也是一种兼容。
在浮躁的生活中，许多人丧失了甘于平淡的朴实的心，岂不知，拥有一颗平常心才能将功名利禄看淡，将胜负成败看透，将毁誉得失看破，获得心灵上的宁静。
心灵的容积，从一杯水到一个湖，就是增强了“兼容性”的结果。人生短暂，我们一生能够涉足的地方实在不多，但我们的心可以尽情高飞，精神世界可以无限宽阔、深邃。如果你的心能够盛下五湖四海，大千世界，那么恭喜你，你的心灵“兼容性”极佳，请务必保持，享受属于你的快乐。
编辑／平湖秋月
USB接口兼容机制解析 篇5
为了使USB1.0的设备(鼠标和键盘)USB 2.0时代仍可使用,2.0端口的物理设计与1.0保持完全一致(图2)。仅从外观上我们难以分辨USB端口是哪一个版本。当我们把U盘或移动硬盘插入到主机的USB端口时,并不知道移动设备工作在哪一种,也不知道数据传输率究竟为多少,只是在盲目地使用而已。那么,USB 2.0接口是怎样做到与USB 1.0、USB 1.1设备之间相互兼容的呢?2.0主机控制器又是通过怎样一个机制来判断设备是1.0还是2.0的呢?这就是本文将要解决的问题。
1 主机如何识别USB设备类型
当USB设备插上主机时,电脑主板上负责管理USB通信的主控制器(host controller)就通过一系列的动作来对设备进行枚举配置,其中包括如下一些状态:
1)接入态(Attached):设备接入主机后,主机通过检测信号线上的电平变化来发现设备的接入;
2)供电态(Powered):就是给设备供电,分为设备接入时的默认供电值,配置阶段后的供电值(按数据中要求的最大值,可通过编程设置);
3)缺省态(Default):USB在被配置之前,通过缺省地址0与主机进行通信;
4)地址态(Address):经过了配置,USB设备被复位后,就可以按主机分配给它的唯一地址来与主机通信,这种状态就是地址态;
5)配置态(Configured):主机发出标准的USB请求命令来获取设备的各种信息,并根据这些信息对控制器进行设置。
6)挂起态(Suspended):总线供电设备在3ms内没有总线操作,即USB总线处于空闲状态的话,该设备就要自动进入挂起状态,在进入挂起状态后,总的电流功耗不超过280UA。
USB设备的EEPROM芯片中存储有设备描述符、配置描述符、字符描述符、接口描述符和端点描述符,其中的接口描述符会告诉主机该设备的接口类型。在配置态,主机调用“设备枚举程序”获取USB设备信息,Windows的设备管理器将描述符内的信息与PC内部INF文档进行比较,从中找出最佳匹配,然后指定一个设备驱动程序,这样应用程序就能够访问该设备了(图3)。
2 保持兼容性的机制
为了保持向下兼容,需从软硬件两个方面去考虑。软件方面的问题这里不准备讨论,仅介绍其硬件设计及实现方法。
1)带宽分配与速率转换
虽然USB 2.0定义了1.5Mbps、12Mbps和480Mbps三种传输速率,但任何一个设备的实际传输速率只能达到设备自身所允许的最高值。对于连接到2.0端口的低速USB设备,主控端需要降低速率才能保证通信成功。为此,USB2.0控制器中设计了一个称作“传输转换器”的电路,专门负责对来自主机和设备的数据进行速率转换。
2)电平设置与电流分配
我们知道,USB连接线中有四条导线,其中的两条用于传送数据,另外两条分别用于传送电力和接地。这些拥有专门用途的导线都有特别的名称:VBUS(电源,+5V)、Ground(接地)、D+与D-(信号线)。其中D+与D-是传送USB数据的差分信号线。
在全速与低速传输时,两条信号线的差分电压为+/-3V。而在高速传输时,信号线的差分电压为+/-400mV,最新的USB3.0的差分电压更低,为+/-300mV。高速传输模式下采用较低的电位,主要是为了降低电磁干扰(EMI)。
除了电压上的差异,不同模式下的工作电流也不一样。当设备刚插入时,仅允许它吸入100mA的电流(USB1.0规范),只有当确定设备为USB 2.0时,才允许它吸入最高500mA的电流。
3 影响数据传输率的因素
按照USB 2.0所定义的1.5Mbps、12Mbps和480Mbps三种传输速率,设备的突发高数据传输率可达到480Mbs,这是一个相当快的速度了。但就目前来说,突发传输率能够达到480Mbps的设备并不是很多。硬盘的数据传输率最高,其实际传输速度已经能够达到USB2.0最高理论速度(480Mb-ps折算为60MB/s),而U盘及各种闪存设备的读写速度目前还未能达到如此高的速度。
除了USB设备性能的限制,传输线的品质也影响实际传输速度。仔细观察USB 2.0 High-speed延长线缆,通常可看到“USB Revision 2.0”或“High-speed USB”的标注,而USB1.0则通常没有相应的标志。按照设计规范,USB 2.0 High-speed接口的传输速率应该是USB 1.1的40倍,二者对数据延长线的要求是不一样的。如果USB延长线不符合技术要求,传输线过长(超出5米)或屏蔽较差,会因为电磁干扰(EMI)因素而导致传输率下降。换句话说,系统中的端口、设备和延长线三者都得符合USB2.0标准,才能实现较高的传输速度。
4 如何确认USB设备工作在1.0,1.1,还是2.0模式
虽然当今的计算机至少提供2个USB端口(通常有4个或更多),但有些只能用于USB1.1和USB 1.0的设备,并不支持USB 2.0的数据传输。
当我们把一个USB设备插入USB端口时,系统并没有告诉我们它的实际速率,Windows的设备管理器中也没有显示它的工作模式。这就是说,即便插入的设备可以工作,它是否达到了我们所期望的传输速度,我们从也无法得知。从这个意义上讲,弄清楚它的工作模式,是有实际意义的。那么,如何才能弄清楚设备的实际工作模式呢?我们通常借助第三方测试软件来间接地得知USB的实际工作模式。下面以Travel star 40GB移动硬盘为例,使用两款软件测试其数据传输率。
HD Tach是一款专用的硬盘速度测试软件,测出的数据为:最大值23.8MB/s,最小值:13.8MB/s;平均值:20.0MB/s(图5)。
SiSoft Sandra Pro 2005是一款系统信息测试软件,该软件的“文件系统测试”项可以测试硬盘(包括移动硬盘)的传输速率,测出的数据传输率为24MB/s(图6)。
虽然两款软件测试结果不尽相同,却说明了同一个事实:移动硬盘确实工作在USB 2.0模式下,因为这些数据都远远超过了1.5MB/s(USB 1.1的最大值)。
5 结束语
不同版本USB设备不仅数据传输速度不同,其传输线路上的电压和电流也不相同。为了实现USB设备与主机USB端口之间的相互兼容,主控制器通过调用设备枚举程序识别设备的版本,之后分配以相应的带宽并对往来的传输数据进行速率、电平和电流的转换。
摘要：USB接口有多种版本,当我们把不同版本的USB设备插入USB端口时,系统均能够接纳它们,并允许它们以不同的模式进行数据传输。在兼容并蓄的表象背后,其内部究竟发生了什么?该文解剖了USB设备兼容机制,并介绍了USB设备工作模式的识别方法。
关键词：USB,主控制器,兼容性
参考文献
[1]李肇庆.USB接口技术[M].北京:国防工业出版社,2004.
[2]USB2.0Specification,Intel,2000.
[3]High Speed USB Platform Design Guidelines,Intel,2000.
兼容并蓄,打造高效课堂 篇6
现实中,我们的教育常常有意无意地做着与常识相悖的事,孩子们承担着与其年龄极不相称的功课负担和功利期待,而学校则成了他们最不想去又不得不去的地方。追求人人都考100分,追求上清华、北大,对学生抱着过高的期待,这不符合教育规律。
作为一名教师,我们没有理由不问自己,怎样进一步推进课程改革,激发学生的学习积极性和创造性?怎样更有效地实施素质教育,打造高效课堂,培养出更多更好的有用人才?下面将我校在进行新课改方面的一些尝试介绍给大家:
一、课改路上我们蹒跚起步
2010年5月22日,石家庄市农村学校课程改革观摩现场会的成功召开,对我校领导和全体教师触动很大,全校的课改热情逐渐被激发出来。先后组织部分班主任和老师到南楼中学、杜郎口中学和邢台威县人才学校观摩学习,并进行了大胆的探索与实践。经过三年多的努力,我校初步形成了“六步三位一体”教学模式。
二、六步三位一体”教学模式
1.“六步”:明确目标、自主学习、合作探究、展示反馈、解难释疑、巩固提高。
明确目标:使用多媒体明确学生要学的知识和要解决的问题,提出具体要求。
自主学习:是学生围绕学习目标认真研读教材,独立思考问题、查找资料,自己解决不了的问题做好标记。
合作探究:合作探究学习是师生或同学之间 (前提是合理分组,科学安排座次),通过共同的探讨、交流而扩大知识的辐射面、挖掘知识的深度、补充自主学习不足的过程。
展示反馈:展示是对问题进行讲解、分析,说出问题所运用到的知识点、解题关键点、易错点、总结的规律,或由问题进行知识拓展等,学生也可以提出自己的疑问,其他同学或老师给予解答等等。展示由老师指定学生回答,再接受学生挑战。
复习课、练习课的反馈,不是所有内容都要展示,主要是筛选、整合有价值的重点内容进行展示。
展示的方式多种多样,原地回答、板演、上讲台讲、表演、抢答、齐答(尽量减少)、主动回答(对同学的回答有异议或有不同的解法……)等。
展示反馈环节大大激发了学生的学习热情,培养了学生的学习兴趣、主体意识、竞争意识、合作意识、语言表达能力和书写能力。
答疑解惑:该步骤的主要目的是解决学生的疑难问题和共性问题。根据学生合作探究、展示反馈的信息,由教师在课堂上及时诊断出学生学习中存在的问题,经归纳整理后当堂处理。
巩固提高:是当堂训练检测,总结拓展延伸。当堂反馈,实现堂堂清。通过当堂检测检验学习效果,打分晋级,激发热情,把每一堂课、每一个环节都变成对学习小组打造的过程。
2.“三位”是:多媒体(优课)、黑板、教学案的综合使用。作为教师上课的三个介质,其中教师的教案是必备的,多媒体(优课)、黑板、教学案可以根据课时内容穿插使用,这是对教学手段进行的整合,以达到高效和最优化。
3.“一体”即:对学习小组进行整体评价。日测、周考、月清、期中、期末考试评价对象不是以学生个人为主,而是以小组为一整体评价。这样能激发学习小组成员兵教兵、兵练兵、兵强兵的热情,促进学生整体进步。
我认为,在“六步三位一体”课堂教学模式中,建设和谐的师生关系是基础,科学分组是前提,自主、合作、探究学习是核心,展示反馈是灵魂,解难释疑是关键,巩固提高是根本,“三位一体”是手段。各个环节和步骤构成有机的整体,缺一不可。
三、全员同心成合力,课改向纵深发展
全校领导和教师在统一打造高效课堂的思想后,更加重视学校课改的整体推进工作。第一加强学习,派老师再赴南楼中学、杜郎口中学、井陉小作中学、邢台威县人才学校进行学习,拓宽视野,进而进行消化、吸收、创新。第二,多次邀请课改专家和县教研室老师到六中听课、评课、指导、论证,进一步完善“六步三位一体”教学模式,要求全体教师事争一流,不懈怠、不停步、不满足,继续深化集体备课,细化教学流程,完善评价机制,明确探究问题的价值性,认真整合课件,大力培训学生,全面开放课堂,人人都以公开课要求和水平打造自己所上的每一节课,把自己的课真正融入“六步三位一体”教学模式。在学习南楼课改基础上,取杜郎口中学课堂的“活”,摒弃其“乱”;取洋思中学的“实”,摒弃其“死”;全力打造六中课改高效课堂;第三,配套《正定六中新课堂评价表》《班级课堂评价表》《学生课堂展示几点要求》等相关制度,不断加强班级课改文化建设,积极推进小组合作学习评价体系建设;第四,全体领导班子分工配合,分包各年级各学科备课组,加强集体备课,指导新课改的推进工作;第五,大力培树典型,通过人人都上一节公开课、课改过关课和新课改高效课堂公开课等,推出了40多位课改先进教师。现在,老师们尝到了课改的甜头,师生平等交流、互动生成、智慧碰撞、情趣横生、心灵融合、共同发展的高效课堂局面已经形成。
正定六中在探索课改的道路上经过几年艰难的跋涉,取得了一些成绩。我校2013年、2014年中考成绩均比上一年都有大幅提高,省级示范性高中和正定一中上线率都刷新了六中历史最好记录;张玉洁同学以631分荣获正定县2013年中考状元;更可喜的是学生自主学习能力得到大面积提高,学习潜能得到充分挖掘,学生综合素质得到了全面发展,学校声誉不断提升,学生阳光、自信、自强、向上、快乐学习,家长高兴、满意。
在本学期全县组织的期中考试中,三个年级的总成绩均在全县名列前茅。
今后,我们将继续解放思想,科学发展,全面开放课堂,进一步完善“六步三位一体”教学模式,通过大力抓管理,推课改,上水平,打造高校课堂,努力实现正定六中的跨越式发展,把正定六中打造成设备一流、管理一流、教学质量一流、学生高兴、家长满意、社会认可的一流现代化学校。
兼容并蓄,在课改路上正定六中正执着打造高校课堂。
摘要：正定六中为实施素质教育,打造高校课堂,在学习其他学校经验的基础上,形成了“六步三位一体”教学模式,成绩有大幅提高,并将课改向纵深发展。
电磁兼容设计及其应用 篇7
电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科,涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会,随着电子技术、计算机技术的发展,一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加,而且电子设备的频带日益加宽,功率逐渐增大,灵敏度提高,联接各种设备的电缆网络也越来越复杂,因此,电磁兼容问题日显重要。
1 基本概念和术语
1.1 电磁兼容性定义
所谓电磁兼容性(EMC)是指电子线路、系统相互不影响,在电磁方面相互兼容的状态。IEEE C63.12-1987规定的电磁兼容性是指“一种器件、设备或系统的性能,它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰”。
1.2 电磁干扰三要素
一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式:
式中:G为噪声源强度;C为噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素;I为受干扰设备的敏感程度。
G,C,I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施,归纳起来就是:抑制电磁干扰源。切断电磁干扰耦合途径;降低电磁敏感装置的敏感性。
1.3 地线的阻抗与地环流
1.3.1 地线的阻抗
电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗,而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗,这个阻抗主要是由导线的电感引起的。如果将10 Hz时的阻抗近似认为是直流电阻,当频率达到10 MHz时,它的阻抗是直流电阻的1 000~100 000倍。因此对于射频电流,当电流流过地线时,电压降是很大的。为了减小交流阻抗,一个有效的办法是多根导线并联,以减少和地线之间的电感。当两根导线并联时,其总电感L为:
式中:L1是单根导线的电感;M是两根导线之间的互感。
1.3.2 地环流
由于地线阻抗的存在,当电流流过地线时,就会在地线上产生电压。这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的,因此成为地环路干扰,如图1所示。
1.4 公共阻抗干扰
1.4.1 公共阻抗耦合定义
当两个电路共用一段地线时,由于地线的阻抗,一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的影响。这样一个电路中的信号会耦合到另一个电路,这种耦合称为公共阻抗耦合,如图2所示。
1.4.2 消除公共阻抗耦合措施
消除公共阻抗耦合的途径有两个,一个是减小公共地线部分的阻抗,另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线,一般要避免强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线。
2 电磁干扰的抑制方法
电磁干扰的抑制方法很多,基本方法有三种,即接地、屏蔽和滤波。每种方法在电路与系统的设计中各有独特作用,但在使用上又是相互关联。如良好的接地可降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也能降低对滤波的要求。
2.1 接地
接地从表面上看是十分简单的事情,实际上是最难的技术。造成这种情况的原因是对于接地没有一个很系统的理论或模型,因此接地设计在很大程度上依赖设计师的直觉,依赖他对“接地”这个概念的理解程度和经验。
2.1.1 接地的分类
根据使用功能的不同,可以把接地分成如下几种形式:
(1)安全接地:使用交流电的设备必须通过黄绿色安全地线接地,否则当设备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时,会因为漏电而导致电击伤害。
(2)雷电接地:设施的雷电保护系统是一个独立系统,由避雷针、下导体和与接地系统相连的接头组成。该接地系统通常与安全接地接在一起。雷电放电接地仅对设施而言,设备没有这个要求。
(3)电磁兼容接地:出于电磁兼容设计而要求的接地,包括:
屏蔽接地 为了防止由电路之间的寄生电容产生的相互干扰,必须进行隔离和屏蔽,用于隔离和屏蔽的金属必须接地。
滤波器接地 滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容,当滤波器不接地时,这些电容就处于悬浮状态,起不到旁路的作用。
噪声和干扰抑制 对内部噪声和外部干扰的控制,应将设备或系统上的某些点与地相连,从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。
电路参考 电路之间信号要正确传输,必须有一个公共电位参考点,这个公共电位参考点就是地。因此所有互相连接的电路必须接地。
一般在设计要求时仅明确安全和雷电防护接地的要求,其他均隐含在用户对系统或设备的电磁兼容要求中。
2.1.2 设备的信号接地
设备的信号接地,是以设备中某一点或一块金属薄板来作为信号的接地参考点,它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。
实际应用中有几种基本的信号接地方式,即浮地、单点接地、多点接地和混合接地。
(1)浮地
采用浮地的目的是将设备与公共接地系统,或可能引起环流的公共导线隔离开。
浮地的最大优点是抗干扰性能好。缺点是由于设备不与公共地相连,容易在两者间造成静电积累,当电荷积累到一定程度后,在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈的静电放电,而成为破坏性很强的干扰源。一个折衷方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的泄放电阻,用以释放所积聚的电荷。实现设备的浮地可采用变压器隔离或光电隔离。
(2)单点接地
单点接地是指在一个电路或设备中只有一个物理点被定义为接地参考点,凡需要接地的点都被接至这一点,如图3所示。对一个系统,如采用单点接地,则系统中的每个设备都有自己的单点接地点,然后各设备的“地”再与系统中惟一指定的参考接地点相连。
单点接地的缺点是当系统工作频率很高时,以致信号的波长可与接地线长度相比拟时(如达到1/4波长),接地线就不能作为一根普通连接线考虑,它会呈现某种电抗效应,使接地效果不理想,此时可以采用多点接地的方法。
(3)多点接地
多点接地指设备中凡需要接地的点都直接接到距它最近的接地平面上,以便使接地线最短,如图4所示。这里说的接地平面可以是设备的底板、专用接地母线,甚至是设备的机架。
多点接地的优点是简单,凡需要接地的点都可以就近接地,由于接地电感的减小,使地线上的高频噪声大为减少。所以多点接地在高频下使用效果更佳。
单点接地与多点接地的分界常以流通信号波长λ的0.05倍为界,凡单点接地线长度达到0.05λ以上时,就应当用多点接地。
2.1.3 设备的接大地
(1)设备的接大地
实际应用中,除认真考虑设备内部的信号接地外,通常还要将设备的信号地、机壳与大地连在一起,并以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的有三个:
(1)设备的安全接地,保证了操作人员的安全;
(2)释放机箱上所积聚的电荷,避免因电荷积聚使机箱电位升高,造成电路工作的不稳定;
(3)避免设备在外界电磁环境的干扰下造成设备对大地的电位发生变化,引起设备工作的不稳定。
如能将接地与屏蔽、滤波等技术配合使用,对提高设备的电磁兼容性可起到事半功倍的作用。
(2)接大地的方法与接地电阻
判断接大地有效性的重要指标是接地电阻。接地电阻除与接地电极的制作方式有关外,也和大地自身的性质有关。
正确的接大地方法是用直径1~2 cm的铜棒(长2~4 m)打入地下,深度在2 m以上。一根铜棒的接地电阻在25Ψ左右,这对一些小功率电气设备已经够用。若要达到更小的接地电阻,可增加铜棒附近地域的盐分和水分,还可将几根铜棒互连成网。一般接地电阻以10Ψ为设计目标。
2.2 屏蔽
用金属材料将设备内部产生噪声的区域封闭起来的方法称为屏蔽。屏蔽能有效抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个:一是限制设备内部的辐射电磁能越出某一区域;二是防止外部的辐射电磁能进入设备内部。
按屏蔽所起的作用可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。
2.2.1 电场屏蔽
电场屏蔽就是用导体将噪声源(或被屏蔽物体)包围起来,然后接地,以达到屏蔽的目的。由于导体表面的反射损耗很大,很薄的材料(铝箔、铜箔)也有很好的屏蔽效果。另外,机箱上即使有缝隙,也不会产生太大的影响。
2.2.2 磁场屏蔽
磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其屏蔽效果比电场的屏蔽要困难得多。
磁场屏蔽的主要原理是利用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路作用,使屏蔽体内部的磁场大大削弱。当要屏蔽外部强磁场时,要求外层屏蔽体选用不易磁饱和的材料,如硅钢等;内层则用容易达到饱和的高导磁材料。反之,屏蔽体的材料使用次序也需颠倒过来。两层屏蔽体在安装时要注意彼此间的磁路绝缘。若屏蔽体无接地要求,可用绝缘材料作支撑;如要求接地,可用非铁磁材料的金属作支撑。
2.2.3 电磁场屏蔽
电磁场屏蔽的目的是要阻止电磁场在空间传播。
电磁场屏蔽可采用如下方法:
反射 金属表面对电磁波的反射作用。
吸收 电磁波在进入屏蔽体内部时,会被屏蔽体金属所吸收。
反射和吸收 电磁波透过金属到达屏蔽体另一表层时,在金属与空气交界面上会再次形成反射,重返屏蔽体内部,结果在屏蔽体内部形成多次反射和吸收现象(当然最终还会有少量电磁波透过屏蔽体而进入被保护空间)。
因此,电磁屏蔽是基于金属材料对电磁波的反射和吸收两个作用来完成的。
2.3 滤波
针对不同的干扰,应采取不同的抑制方法和器件,下面对不同的抑制器件分别作简要叙述。
2.3.1 专用供电线路
只要通过对供电线路进行简单处理就可以获得一定的干扰抑制效果。例如在三相供电系统中把一相作为干扰敏感设备的供电电源;把另一相作为外部设备的供电电源;再把第三相作为常用测试仪器或其他辅助设备的供电电源。这样可减少设备之间的相互干扰,同时也有利于三相平衡。在现代电子系统中,由于配电线路中非线性负载的使用,造成线路中谐波电流的存在,而谐波分量在中线里不能相互抵消,而是叠加,因此尽量采用较粗的中线,以减小线路阻抗,降低干扰。
2.3.2 瞬变干扰抑制器件
瞬变干扰抑制器件包括气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变吸收二极管和固体放电管等多种。其中金属氧化物压敏电阻和硅瞬变吸收二极管的工作原理与普通的稳压管类似,是箝位型的干扰吸收器件;而气体放电管和固体放电管是能量转移型干扰吸收器件。
3 结语
本文是在电磁兼容理论学习的基础和实际工程应用中积累的一些经验,是工程实践中的经验总结,所提出的一些观点,难免有一些不完善之处,恳请各位同行批评指正。
参考文献
[1]诸邦田.电子电路实用抗干扰技术[M].北京:人民邮电出版社,1994.
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[5][英]威廉斯.电磁兼容设计与测试[M].李迪,译.4版.北京:电子工业出版社,2008.
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[11]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
帧兼容立体电视传输技术 篇8
作为下一代电视的发展方向,立体电视已经从几年前的实验性阶段逐步进入一个成熟的阶段,越来越多的国家开始建设立体电视的播出、传输系统。2011年2月,国际数字视频广播组织DVB针对帧兼容立体电视提出了A154文件[2],为立体电视的传输提供了可行的技术规范,极大地推动了立体电视业务的发展,我国已于2012年1月1日试播基于帧兼容方式的立体电视。
什么是兼容?在电视的发展历史中,电视技术的发展经历了从黑白电视到彩色电视的过渡,由于考虑到用户终端接收显示设备的更新换代很可能需要很长的一段时间,因此彩色电视信号采用了兼容制彩色电视制式。也即黑白电视机可以收看彩色电视信号的节目,但看到的是黑白图像,称为上兼容;彩色电视机也可以收看黑白电视节目,看到的当然也是黑白图像,称为下兼容。
什么是帧兼容?当前电视技术正处于从2D HDTV发展到3D HDTV的过程中,也需要考虑2D HDTV与3D TV兼容的问题[3,4]。但是,由于目前从技术方面还无法实现真正的2D HDTV与3D TV上下兼容,因此,现阶段国际上普遍采用的是一种可以充分利用已有的2D HDTV的传输系统来传输3DTV的帧兼容的立体电视传输方式。
本文根据DVB A154文件,对帧兼容立体电视业务的传输技术[5]以及传输应用场景进行介绍与分析。
1 帧兼容立体电视图像空间复用原理
在帧兼容立体电视传输技术中,需要将左、右眼两路3D HDTV视频图像转变为一路HDTV图像,因此需要对左、右眼两路视频图像进行空间复用。在DVB A154当中,提出了两种空间复用方式。
1.1 并排方式(Side-by-Side,SbS)
在并排空间复用方式中,水平方向左眼图像占据空间复用的前半行,右眼图像占据空间复用的后半行。并排方式帧兼容图像具体的空间复用过程如图1所示。
在发射端,首先将左、右眼全分解力的图像进行下变换,成为半分解力的左、右眼图像;之后经过帧重排,将半分解力的左、右眼图像简单地排列在了一起,就形成了并排方式的帧兼容图像。复用后的图像经过普通HDTV的编码、调制之后,送入HDTV传输系统进行传输。
在接收端,经过传输系统的帧兼容立体电视图像,通过普通HDTV的解调、解码之后,需要进行空间解复用。并排方式帧兼容图像的具体空间解复用过程如图2所示。
被接收到的并排方式帧兼容图像首先要进行帧重排,将左、右并排排列的帧兼容图像分解为两路水平半分解力的左、右眼图像(如图2所示)。之后对两路半分解力的图像进行上变换,得到实际显示中使用的左、右眼图像。需要注意的是,这里显示中所用的左、右眼图像仍然是半分解力的图像。
1.2 上下排列方式(Top-and-Bottom,TaB)
在上下排列空间复用方式中,垂直方向左眼图像占据空间复用的上半帧、右眼图像占据空间复用的下半帧。上下排列方式帧兼容图像具体的空间复用过程如图3所示。
在发射端,与并排方式帧兼容图像空间复用过程的不同之处在于,上下排列方式帧兼容图像的下变换过程是将图像垂直方向上的分解力减半。因此,空间复用之后的帧兼容图像是由两个垂直方向上半分解力的图像经过上下并排拼接而形成的。在接收端,通过传输系统的上下排列方式帧兼容图像的具体空间解复用过程如图4所示。
被接收到的上下排列方式帧兼容图像首先要进行帧重排,将上、下并排排列的帧兼容图像分解为两路垂直半分解力的左、右眼图像(如图4所示)。之后对两路半分解力的图像进行上变换,得到实际显示中使用的左、右眼图像。
1.3 帧兼容空间复用方式的优缺点
由于在帧兼容立体电视传输系统中,传输的信号均为半分解力的左、右眼图像形成的一路HDTV信号,编解码设备完全可以把经过空间复用的帧兼容图像当做一帧普通的HDTV图像去处理,因此,可以采用普通的HDTV编码设备,大大降低了整个传输系统处理立体电视信号的复杂程度。
但是,帧兼容的空间复用方式是以牺牲分解力为代价换来了良好的兼容性。总的来说,在从HD到3D过渡的早期阶段,这种方式能够最大限度对已有设备进行重用,帧兼容立体电视传输方式拥有极大的优势,其优点远大于其不足。
2 帧兼容立体电视传输系统分析
一个包含帧兼容立体电视业务的传输系统示意图如图5所示。
图5主要说明了帧兼容立体电视业务与HDTV业务如何通过传输系统进行兼容,以及兼容时编码、传输、解码过程的整体概念。图5中,假设一路帧兼容的立体电视业务与一路传统的HDTV业务进行复用,通过一个MPEG-2 TS流传输系统进行传输,并最终由用户集成接收解码器(Integrated Receiver Decoder,IRD)进行接收,这些IRD有的能够接收立体电视信号,有的则不能。
图5中,由于使用了帧兼容的技术,“3DTV业务”所采用的视频编码方式和“HDTV业务”的视频编码方式完全相同,均为“HD视频编码”。可见,在HDTV传输系统的基础上进行3D化改造,无须为立体电视业务购置新的编码器。在传输复用过程当中,除了要将控制信息表等信令数据进行复用之外,字幕信息也要独立进行复用。也就是说,接收终端除了要重现视频信息以外,也负责对字幕等信息进行重现。不同于2D环境下字幕信息简单的叠加显示,3D环境中字幕的放置要复杂的多。经过传输复用的信号将通过标准的MPEG-2 TS流传输系统进行传输,直至用户家中的接收终端。
3 帧兼容立体电视接收应用场景分析
在DVB A154制定之前,市面上已经推出了很多3D显示设备,同时,还有大量的用户正在使用HDTV的接收与显示设备,可能遇到的具体接收情况将会是多种多样的。为分析不同类型的显示设备、IRD在接收帧兼容立体电视业务时会遇到的问题,以及帧兼容立体电视业务与已有设备的兼容性问题,在图6中列举了几种具有代表性的具体接收应用情况。
图6中,虚线左侧的方案中,显示设备均具有3D显示功能;虚线右侧的方案中,显示设备均不具备3D显示功能。显然,虚线左侧的方案有可能显示出3D视频,虚线右侧的方案不可能显示出3D视频,但有可能显示出经过处理的2D视频。
1)方案A:用户使用3D兼容型机顶盒,通过HDMI V1.4a[6]连接3D显示器。显然,用户能够正常接收帧兼容立体电视业务,当然也能收看HDTV业务。
2)方案B:用户使用3D兼容型的数字电视一体机(Integrated Digital Television,IDTV),这里的IDTV相当于3D兼容型机顶盒加上3D显示器。显然,用户能够正常接收帧兼容立体电视业务和HDTV业务。A,B方案没有本质区别。
3)方案C:用户拥有一个普通的HDTV机顶盒,通过HDMI连接3D显示器,这是最常见的一种情况。若在国内推行帧兼容立体电视业务,很多购买了3D显示器的用户将会面对这种情况。由于传输的是帧兼容立体电视,普通的HDTV机顶盒用户能够接收并解码输出帧兼容立体电视业务,但是,普通的HDTV机顶盒不能够识别帧兼容立体电视业务中的相关信令,故机顶盒不会输出当前节目的制式信息,因此,3D显示设备虽然能够接收到帧兼容立体电视业务,却无法自动将电视机显示模式转换为3D模式,需要用户手动来将电视机切换到3D显示模式,才能显示3D画面。
4)方案D:用户使用3D兼容型机顶盒,通过HDMI连接普通的HDTV显示器。3D兼容型IRD(机顶盒)能够将左眼或者右眼图像经过上变换后作为2D图像显示,但是,获得的是水平或垂直方向上半分解力的2D图像。
5)方案E,F:这两种方案类似,使用普通的、没有升级的HDTV机顶盒和HDTV显示器是无法接收到帧兼容立体电视业务。但如果将机顶盒升级到3D兼容型机顶盒,情况则与方案D类似。
4 新增的信令信息
在DVB A154当中规定了一系列新的信令信息[7],用于表征帧兼容立体电视业务是否存在以及表征3DTV中3D深度效果等。
4.1 表征帧兼容立体电视业务是否存在的信令
在帧兼容立体电视传输系统中,传输层使用MPEG-2的PSI信息以及DVB SI信息,视频流中使用H.264/AVC中的SEI信息。其中,在PSI信息以及SEI信息当中均有表征帧兼容立体电视业务是否存在的信令。
在PSI信息中,TS流的PMT表中会包含参数AVC_video_descriptor,该参数当中的Frame_Packing_SEI_not_present_flag能够从一定程度上表征帧兼容立体电视业务是否存在。如果该参数为1,表示TS流中不存在帧兼容立体电视业务;如果该参数为0,则表示TS流中有可能为帧兼容立体电视业务,也有可能为HDTV业务。
在视频当中,可以通过SEI信息中新增的frame_packing_arrangement_cancel_flag参数来表征帧兼容立体电视业务是否存在。如果该数值为0,表示当前视频帧为帧兼容立体电视业务;如果为1,则表示当前视频帧不为帧兼容立体电视业务。
这二者的主要区别在于,前者包含在TS流的PMT表中,只有当PMT表更新时,接收终端才能够通过该参数来判断当前视频内容的情况;而后者是视频流中的信息,其存在于每一个视频帧当中,只要有新的视频帧到来,接收终端就能够通过该信息来判断当前视频帧是否为3D内容。但是,SEI信息当中的新增参数并非所有业务都会携带,对于帧兼容立体电视业务来说,一定会携带此参数,且该参数为0;而对于一般的HDTV业务而言,则不一定会携带该参数。
除了上述两个参数之外,在A154当中还规定了新的service_type,component_type等参数,也提供了帧兼容立体电视业务的相关信令。
4.2 表征帧兼容立体电视业务视频深度范围的信令
在DVB A154文件中,新增的视频深度范围指示信息(Video depth range descriptor)是一个针对帧兼容立体电视业务而设计的新的信令参数。该参数主要用于传输3D视频中深度及视差的相关信息,IRD可以使用这一参数来控制屏幕上任何图形、字幕等信息的深度位置。目前,视频深度范围指示信息只定义了一种视频深度相关信息,即“production disparity hint information(节目视差提示信息)”,该参数包含了一个3D节目中最大/最小的视差值。节目视差提示信息是在水平分解力为11 520的屏幕上进行视差数值测量而得到的,这一视差数值在不同的实际3D显示设备上(水平分解力1 280,1 440,1 920)将按式(1)进行换算。
式中,水平屏幕分解力可取1 280,1 440,1 920。
这样,就保证了“节目视差提示信息”这一数据能够被任何一种显示设备所使用。如果能够获得最大/最小视差值,不仅能够对屏幕上相关图形、字幕等信息进行深度控制,还能够由接收终端使用,用来提升视觉体验,把3D图形放置在一个光学上适合于显示屏幕及观看者的位置上。当最大/最小视差值之一不可知时,这一参数不能被使用。如果接收终端使用了错误的数值,将可能会重现出极其不适于观看的,甚至是超出安全区域的、危险的视频图像。
5 帧兼容立体电视业务与普通HD业务共存时所带来的问题
5.1 接收设备所存在的问题
帧兼容立体电视业务在传输过程中,采用了和普通HDTV业务极其类似的帧兼容格式对3D视频进行传输。因此,对于接收设备,尤其是传统的HDTV接收设备应如何区分业务的种类就成为了一个关键的问题。在HDTV IRD当中,有些旧式的IRD会利用component_type这一参数来分辨和过滤接收到的业务,如果该参数为“3DTV”,IRD就会过滤掉这路业务,即使这路业务可能绝大多数都是普通的HDTV节目。因此,在传输过程当中相关信令的选择上必须考虑到这一点。
一般来说,如果一路业务当中绝大多数都是HDTV业务,那么为了防止HDTV IRD过滤掉这一路业务,通常都将component_type设为“2D HD”或者不设置该参数。而当一路业务当中全部或绝大部分时间均为帧兼容立体电视业务时,如果该地区大多数用户仍在使用HDTV IRD,也可不设置component_type参数。但随着用户设备的更新换代,可以根据情况将该参数设置为“3DTV”。
5.2 视频格式转换过程中存在的问题
视频格式的转换是指从帧兼容立体电视业务转换为HDTV业务,或者是逆过程。在视频格式转换过程当中,会出现的主要问题是由于同步不当而导致的PMT表信息与SEI信息在一段时间内出现的不一致。若在HDTV业务当中的SEI信息内未包含新增的帧兼容立体电视业务提示信息时,会出现如图7所示情况。
此时,由于HDTV业务中不存在SEI信息,IRD只能通过PMT中的PSI信息来判断当前业务的种类。而PMT表存在于TS流中,不是每个视频帧都含有PSI信息,致使从格式转换开始到下一个PMT表到来之前,IRD将无法正确对接收到的视频进行重现。而当HDTV业务中包含了新增的SEI提示信息时,情况则会有所改变,如图8所示。
此时,由于HDTV业务中也存在SEI信息中帧兼容立体电视业务的相关提示信息,因此IRD能够由视频流中SEI的相关提示信息来判断当前业务的种类。显然,只要利用每个视频帧当中携带的该信息,就能够做到精确的视频格式转换。因此,在HDTV业务当中,也推荐携带SEI信息中新增的帧兼容立体电视业务相关提示信息。
6 帧兼容立体电视业务中的图形与字幕信息
在2D环境下,对菜单、字幕等图形信息进行重现并不复杂,IRD只需简单地将这些图形信息覆盖在原有画面之上即可。而在3DTV业务当中,这一问题将变得更复杂[8],IRD必须要考虑如何将这些视觉元素放置在适当的深度位置上,使这些视觉元素既不会影响视频当中的3D显示效果,也不会过于靠近观看者。一般而言,根据是否能够获取节目视差提示信息,对图形、字幕的摆放有以下3种解决方案:
1)如果能够获取节目视差提示信息,并且节目视差提示信息中的最小视差信息仍距离立体电视观看安全区的边界有一定距离,就可以把图形、字幕等信息放置在最小视差与安全区域边界之间的位置上。这样,观看者将会看到图形、字幕等信息位于屏幕当中最靠近观众的位置,由IRD重现的视觉元素既不会与屏幕中其他图形产生冲突,也不会让观看者感觉到不适。
2)如果不能够获取节目视差提示信息,一个可行的方法是先将视频中的全部内容向屏幕后方进行平移,再将图形、字幕等信息放置于安全区域之内。
3)另一个可行的方法是将3D视频切换到2D模式,即只播放左眼图像,再将图形、字幕等信息覆盖在原有视频之上(或之前)。需要指出的是,这也是一般HDTV IRD显示这类视觉元素的唯一方式。例如一个用户想打开电子节目指南,而他的IRD是普通的HDTV IRD,这时该用户只能先将电视切换至2D模式,再打开电子节目指南。
7 结束语
采用帧兼容的方式对立体电视业务进行传输,能够对已有HDTV传输系统中的编码、调制、传输、解调、解码等设备进行充分的重用,大大节省了从2D HDTV到3D HDTV过渡期间所需的必要投入。DVB A154文件的推出势必将极大地推动立体电视产业的发展,为很多准备建设立体电视播出、传输系统的国家和地区提供了一个可行的技术方案。
然而,帧兼容只是2D HDTV到3D HDTV发展过程中的一个过渡方案,未来的立体电视传输标准将会以业务兼容为目标,在提高立体电视画面质量的同时,真正实现2D HDTV与3D HDTV的上下兼容。
参考文献
[1]侯春萍,杨蕾,宋晓炜,等.立体电视技术综述[J].信号处理,2007(5):729-736.
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[3]吕朝辉,董跃.立体电视研究现状与展望[J].电视技术,2006,30(8):39-41.
[4]张兆,杨安平,张之江,等.发展3DTV需解决的技术及其应用趋势[J].电视技术,2010,34(6):4-6.
[5]李小兰.立体电视编码传输技术及业务实现[J].电视技术,2010,34(11):4-9.
[6]HDMI 1.4a,High-definition multimedia interface specification ver sion 1.4a[S].2010.
[7]ETSI EN 300 468,Digital video broadcasting(DVB):specificationfor service information(SI)in DVB system[S].2011.
教改创新 品质兼容 篇9
谢和平院士说，国家副主席习近平在代表党中央致的祝词中指出，要提高自主创新能力，弘扬创新文化，培养青年科技人才，加强科技人员自身的品格修养，这四点要求十分符合当今科技界的现状。我国的科技发展从落后于国际水平，从“学习、跟踪”到与发达国家形成“合作、竞争”这一转变，依靠的就是自主创新。唯有自主创新才能出成果，才能促进经济社会发展。
教育的创新体现在不断摸索和改革中，我国从上世纪90年代开始推进教育体制改革，党和国家给予了高度的重视和支持，多年来取得了显著的成果。2010年7月，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》出台，为进一步深化教育体制改革，促进教育事业科学发展，全面提高国民素质，推动创新型国家建设指明了方向。
作为四川大学的掌舵人，通过不断的创新性探索和积累，谢和平对教育创新和创新型人才培养积累了丰富的经验和非凡的认识。2011年5月，他在学术报告《川大的教育—思考与实践》中对教育进行了深刻总结论述。谢和平指出，教育的本质和核心是教化每个人的潜质，培养每个人自由全面发展的能力，真正使每个学生都能获得最适合自己的教育；教育的责任是使每个学生都能被教化成人，通过教化激发和彰显人的本善，克服和改善人的惰性；教育事业不同于其他职业，教育的双方都是充满活力、富于个性的个体，而教育的生命就体现在教与学的互动和情感的投入，在于爱心的传递。
近年来，特别是2003年以来，四川大学在推进教育教学改革创新、全面提升人才培养质量和水平方面，进行了诸多有益探索，始终致力于打造能够真正体现教育的本质、责任、生命的人才培养体系，并通过不断摸索实践，逐渐形成了具有自身特色、带有独特烙印的教育理念和人才培养体系。
谢和平介绍，四川大学本着培养具有“深厚人文底蕴、扎实专业知识、强烈创新意识、宽广国际视野的国家栋梁和社会精英”的人才培养目标，遵循“分类指导、个性培养、注重创新、面向世界”的人才培养原则，确立了“精英教育，质量为本，科教结合，学科交叉”的人才培养指导思想，系统提出了“四个观”的人才培养理念（即教育质量观、教育公平观、教育多样观和全面发展教育观），构建了“人性化管理，个性化教育，国家化培养”的人才培养模式，最终形成了“323+X”人才培养体系以及全面发展、全员育人、全方位服务的创新人才培养体制机制。
“323+X”人才培养体系是最能体现川大特色、具备川大烙印的教改精华所在。其中第一个“3”指将川大的学生分成三种类型—综合创新人才（80%～90%）+拔尖创新人才（10%）+双特生，针对不同类型的学生，进行个性化培养，为每个学生的自由全面发展提供空间；“2”指将学生培养分为两阶段—大三上半学期之前，进行通识教育和专业基础教育，大三开始进行个性化教育，为不同学生设立不同的培养体系和课程体系；后一个“3”指的是个性化教育阶段的三大类课程体系—学术研究型课程体系、创新探索型课程体系、实践应用型课程体系；“X”则是若干项支持教育教学改革创新的具体计划，目前正在实施的有12项，涉及课堂教学改革、实践教学和毕业论文改革、国际化教育拓展、学生成长关爱服务体系等各方面内容，是整个教育体系的具体支撑。
需要特别指出的是，“323+X”人才培养体系实行项目式管理，开放式运行，鼓励试点、鼓励创新，提倡在不断磨合中日臻完善，为学生的全面发展搭建科学平台。
教育和科技是经济的支撑，教育教学改革第一重要的是要解决“培养什么人”的问题。谢和平院士给出的答案是，要培养适合社会经济未来发展需要的，要培养有知识、有文化、有智慧、有责任的人。
同时，谢和平也非常注重学生人文底蕴、艺术感觉的培养和熏陶，倡导川大形成“厚德博学，虚心从善”的文化氛围；强调学生创新、创业、就业能力的培养，通过实施相关改革举措培养学生的创新能力和实践能力；注重学生开阔视野的培养，加强与国际知名大学的合作与交流，丰富学生的海外交流经历；最终引导学生形成“大其心，容天下之物；虚其心，受天下之善”的胸怀，切实践行和弘扬川大“海纳百川，有容乃大”的校训。
谢和平表示，“十二五”期间，四川大学将加强教育教学改革创新，把川大打造成为一所提供精英教育的学校，一所能够培养每个学生自由全面发展潜质与能力的学校，一所能提供给每个学生真正适合自己教育的学校。
面向未来，川大制定了《发展战略行动计划》，以新一期“985”建设为契机，重点发展现代水利、人口健康、资源环境、数学、核科学与技术、新材料、新能源、信息安全、化学化工、军工等学科领域，保持在基因技术、新型激光技术、再生与转化医学等前沿领域的优势，面向国家重大需求和区域经济发展需要，汇聚科研力量，组建科研队伍，促进多学科交叉融合，致力于建设灾后重建与管理研究学科群、艺术与科学交叉学科群、新能源与低碳技术交叉学科群、航空航天交叉学科群等四大交叉平台，真正体现大学的引领作用。其中灾后重建与管理研究学科群已经在建，由四川大學与香港理工大学共同组建我国首个“灾后重建与管理学院”，今后将建成世界首个关于重大灾害、极端天气、重大危机应对处理的文理工医交叉多学科研究平台。
城轨车辆电磁兼容设计 篇10
城轨车辆是集高压、变频、网络通信、计算机控制于一体的系统设备, 内部采用变频变压逆变器 (VVVF) 调速、异步电动机驱动的交流传动系统和半导体静止逆变电源 (SIV) 等附带丰富谐波的大功率设备, 同时还有大量微处理器对牵引、制动系统进行实时的控制及诊断, 并且安装有车载信号、无线通信和乘客信息等系统。为使车上的各种电气设备都能正常工作, 互不干扰, 保护乘客的身心健康, 向乘客提供优质服务, 电磁兼容已经成为车辆能否可靠运行的一个重要问题, 因此, 必须将电磁兼容性设计贯穿于整个城轨车辆的系统设计中。
2. 电磁兼容的三要素
电磁兼容是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰能力, 它包括电磁干扰和抗电磁干扰两个方面。电磁干扰造成设备性能降级或失效。电磁兼容必须同时具备三个要素:首先是有一个电磁发射源, 其次是有电磁干扰敏感设备, 第三要存在一条电磁干扰的耦合通路, 把能量从电磁发射源传递到电磁敏感设备。
在城轨车辆的设计中, 既要充分考虑车辆内部设备的抗电磁干扰能力, 又要避免这些设备对其它设备造成电磁干扰, 为使城轨车辆既能在复杂的电磁环境下可靠的工作, 又不对外界环境产生过大的干扰, 基本措施是抑制干扰源、切断电磁干扰的传播途径、提高设备和系统的抗干扰能力。在城轨车辆的电磁兼容设计中主要从接地、布线、屏蔽等几个方面进行考虑。
3. 城轨车辆的电磁兼容设计原则
3.1 接地设计
合理的接地是最经济有效的电磁兼容设计技术, 是解决EMI问题最廉价有效的方法。良好的接地系统并不会增加整车的成本, 它既能提高系统的抗扰度, 又能够减少干扰发射。对于车内弱电系统来说, 接地除了泄放小电流外, 还用于设定一个基准电位, 避免各种耦合干扰。
3.1.1 接地方式的选择
接地可以分为单点接地、二点接地和混合接地3种:1) 单点接地是最简单的, 它能够消除公共阻抗耦合和低频地环路, 使地线上其它部分的电流不会耦合进电路。对于频率1MHz以下的低频电路, 屏蔽层一端接地能起到很好的效果, 所以, 音频和视频电缆只需在一端接地。2) 对于频率高于1MHz的高频电路, 屏蔽层两端接地, 不论对电场还是对磁场都能起到屏蔽作用。MVB总线传输的是快速数字信号, 屏蔽层需两端接地。3) 混合接地就是屏蔽层一端直接接地, 另一端通过一个小电容接地。小电容接地端在低频时相当于开路, 在高频时电容阻抗很低, 相当于屏蔽层两端接地。此种接地方法适用频率范围宽的电路。
3.1.2 车辆接地设计
车辆接地可分为保护接地和工作接地两大类。
对于保护性接地, 列车所有的传导部件例如转向架, 牵引电机外壳, 逆变器箱体等都通过低阻抗的接地连接与车体相连, 而车体本身通过接地电缆相互连接, 这确保了所有触碰得到的电气传导部件都基本处于零电位, 对工作人员来说是安全的工作电位。另一方面, 牵引箱、高压箱、车内电气柜、电子柜等又是车辆电磁兼容的主要干扰源, 考虑到电磁兼容, 这些箱体的金属外壳和车体电位一致可减少射频干扰。
工作接地是为保证地铁上电力或电子设备能可靠工作, 通过轮轨提供一个线路电流的负极回流, 主要包括1500V直流、110V直流和380V交流接地。
3.2 布线设计
电缆易受电磁干扰, 同样它也可能成为干扰源。在城轨车辆中1500V高压回路电缆、电机电缆、制动电阻电缆和辅助逆变器电缆易产生干扰, 而MVB电缆、PIS和ATC信号电缆容易受到干扰, 110V控制电缆既可能受干扰又可能成为干扰源。在城轨车辆布线中应该遵循以下原则:
1) 在城轨车辆布线电缆敷设时, 所有的电缆均应按电磁兼容性进行电缆类别分类, 根据《EN50343-2003铁路应用-机车车辆布线规则》城轨车辆上电缆可分为表1中的A、B、C三类。
2) 属于各个不同电缆种类的电缆应分开放置, 并必须保持表2中的最小间距。
3) 输出线和回流线相邻铺设, 特别是电源电缆 (电机电缆、制动电阻等) 。
4) 电缆应尽可能靠近车辆地板放置 (封闭的金属电缆管、金属管道等采用导电连接连接到车辆地板) , 以利用其产生的衰减。
5) 在各电缆种类的最小间距不能保持的情况下, 有必要采用管道、封闭的金属板、管件等达到分开的目的。
6) C类电缆应总是被屏蔽。
7) 当属于不同种类的电缆交叉, 互相成直角时, 不要求有最小间距。
3.3 屏蔽设计
用屏蔽体将干扰源包封起来, 可防止干扰电磁场通过空间向外传播;反之, 用屏蔽体将敏感源包封起来, 就可使敏感源免受外界空间电磁场的影响。
在城轨车辆上, 屏蔽主要包括敏感设备的屏蔽及电缆的屏蔽。敏感设备的屏蔽主要包括车辆控制单元 (VCU) 、牵引控制单元 (ICU) 、智能子站KLIP模块等微机网络控制设备的屏蔽。电缆的屏蔽主要包括变压器电缆、辅助设备的电缆、控制电缆、信号电缆、数据传输总线等的屏蔽。对变压器电缆、辅助设备的电缆进行屏蔽的目的在于防止其对敏感设备造成干扰。对信号电缆、数据传输总线电缆等进行屏蔽的目的在于避免使这些电缆受到外界电磁场的干扰。
3.3.1 车辆上敏感设备的屏蔽设计
对于敏感设备的屏蔽机箱骨架的设计要注意以下几点:
1) 金属机箱必须确保其导电的连续性, 机箱上所有永久性缝隙, 原则上使用焊接方式, 且焊缝必须是连续焊接的, 各个面对接地点的阻抗应小于0.2Ω。
2) 材料必须具有良好的导电性和导磁性, 推荐使用钢板、不锈钢及铝板。
3) 机箱孔、缝、洞的处理。一般孔径要小于直径5mm, 对于安装仪表或显示窗口所开的孔必须使用透明屏蔽材料或金属网来进行屏蔽处理。对于用于通风的孔、洞必须用直径小于5mm的孔阵来代替一个大孔, 缝隙间隙越小越好, 缝隙的间隙长度应控制在5~7cm。
4) 机箱上的接插头、座应使用金属外壳, 最好选用螺纹式的。
屏蔽机箱内的布线要注意以下几点:
1) 插头、插座布线亦应该分类布置, 同一对线应紧邻布置, 敏感信号应离机箱边缘5mm以上, 以防止静电干扰, 高低压线之间必须考虑空位隔离。
2) 机箱内部布线要以减小传输线所围面积为原则, 尽量简洁, 不能迂回, 严禁将多余的线盘绕在机箱内部。
3) 设置各类地线, 机箱内应分出电源地, 功率地, 模拟地, 数字地, 通讯地, 外壳地。电源地, 模拟地, 数字地, 功率地都经一点与外壳地相连。
4) 所用屏蔽线, 屏蔽层必须接地。
5) 机箱内部布线, 也要按整车线缆分类铺设进行考虑, 应尽可能使干扰源线路和敏感电路呈直角布线, 以降低耦合干扰。
3.3.2 车辆电缆屏蔽原则
电缆屏蔽层的接地可以分为单端接地和双端以上接地, 除对屏蔽层接地有特殊要求的 (如音频线、视频线、传感器电缆等) 电缆外, 一般采用双端接地且电缆的屏蔽层应可靠接地。对于信号电缆和控制电缆, 屏蔽层的覆盖程度应不小于75%;对于数据传输电缆, 屏蔽层的覆盖程度应不小于90%;对于辅助电缆等, 屏蔽层的覆盖程度应不小于85%。
4. 小结
城轨车辆的电磁兼容性设计涉及到了总体布局、电路、电气设备、电气材料、安装结构等多个方面, 本文提供了一些设计方法和设计思路, 为下一步具体的电气系统设计提供了电磁兼容性设计方案。随着科学技术的进步、电磁兼容技术的不断发展, 城市轨道车辆电磁兼容设计也必将进入快速发展阶段, 实现手段也必将更加多样。
摘要：文章结合城轨车辆电磁兼容的现状和电磁兼容的基本原理, 从设计的角度出发, 对城轨车辆的电磁兼容性基本设计原则和方法进行了阐述。
关键词：城轨车辆,电磁兼容,接地,屏蔽,布线
参考文献
[1]EN50343.铁路应用--机车车辆--电缆布线的安装规则[S].2003.
[2]EN50121-3-1.铁路应用--电磁兼容性--车辆--列车和整车[S].2000.