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电磁拓扑在铁路信号电缆串扰问题中的应用
| 论文题名： | 电磁拓扑在铁路信号电缆串扰问题中的应用 |
| 关键词： | 铁路通信;电缆串扰;串扰耦合;电磁兼容 |
| 摘要： | 随着高速铁路以及重载铁路的快速发展，电气化铁路牵引功率显著增大，加之大量电力电子设备在铁路系统中的应用，使得铁路信号设备工作的电磁环境越来越复杂，受干扰的情况也越发频繁，亟需进行相关的理论研究和计算。但是铁路系统是由强电系统和弱电系统组成的开放式复杂电磁系统，具有物理尺寸大、电磁频谱宽、电磁场强高的特点。相比其它复杂电磁系统，如飞机、汽车等，高速铁路系统的电磁干扰分析更为复杂。单纯的FEM、FDTD等数值方法不适合这种复杂系统的电磁分析。电磁拓扑(EMT)理论在20世纪70年代中期由美国学者C.E.Baum等人提出，是顺应电磁兼容性理论和技术发展趋势出现的一种电磁分析方法。对于铁路这种强电系统和弱电系统组合成的复杂电磁系统，系统内既有低频传导问题，又有高频辐射问题，电磁拓扑理论有效地将“场”和“路”的分析方法结合到一起，大大降低了了复杂电磁系统分析的难度。国内在这方面研究还处于起步阶段。虽然美国、法国已经将电磁拓扑方法应用在飞机、导弹、卫星、汽车等多个领域的电磁兼容分析问题上，但在铁路系统，关于电磁拓扑的应用研究还很少。 本文首先从我国铁路供电系统和信号设备工作特点的角度出发，分析铁路现场存在的典型电磁干扰;接着对电磁拓扑方法基本理论以及BLT方程中的参数进行了介绍;然后选取铁路现场存在电磁干扰的典型场景，即电缆槽内贯通地线对邻近信号电缆产生近场干扰的情形，建立相应的电磁拓扑模型，推导出对应的BLT方程，并利用MATLAB软件编写程序对两电缆间的串扰进行仿真计算，并通过与前人用集总参数模型和分布参数模型得出的结果进行对比和分析，验证了电磁拓扑分析方法的可行性和有效性。最后，以此为基础，重点分析了在铁路环境下，信号电缆屏蔽方式和接地工艺对电缆屏蔽效能的影响，提出了更为完善的降低串扰的屏蔽方式及接地工艺。 |
| 作者： | 王颖 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 崔勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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