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原文传递应答器系统传输过程建模与优化

论文题名：	应答器系统传输过程建模与优化
关键词：	铁路列车;地-车信息传输系统;应答器系统;电磁感应;屏蔽优化
摘要：	铁路地-车点式信息传输系统主要包括车载BTM(Balise Transmission Module)和地面点式应答器两部分，车载BTM将下行激励信号通过天线向地面应答器发送，地面应答器在接收到激励信号后会产生上行链路信号并向车载BTM天线发送。由于在列车移动过程中地-车信息传输方式为小范围点式传输，感应电压幅值包络“旁瓣”会使短时电磁耦合性能不稳定，并将会导致应答器“丢点”、“误判”等故障。因此，在地-车点式信息传输的过程中，保证应答器系统传输过程的信号强度与稳定性具有非常重要的意义。　　由此可知，当前应答器系统相关研究中需要研究应答器系统传输过程，建立感应电压幅值包络电磁模型，分析应答器工作环境中干扰因素，设计可以降低“旁瓣”影响的天线结构。为此本文以目前国内使用的应答器系统为研究对象，进行了以下研究工作: 　　1.根据电磁感应原理，建立了应答器系统传输过程模型。以下行激励过程为例，对矩形发送线圈中各段天线产生的磁感应强度以及对应的感应电压进行计算。由于反向的磁感应强度与部分正向磁感应强度抵消导致总磁感应强度幅值降低，基于磁场的这种抵消情况对极性影响进行分析，发现了感应电压幅值包络具有多瓣结构的原因，并最终验证了电磁理论模型与包络多瓣结构成因分析的正确性。　　2.通过有限元建模仿真的方式对应答器系统传输过程中分布的金属介质进行了定量分析。在无介质模型的对照组和含有介质模型的实验组的对比中发现，车厢底板、轮对与转向架、路基、钢轨会影响空间电磁场以及地面应答器接收区域的磁感应强度分布。由于接收区域的磁感应强度分布均为中心强度高、以圆形向四周扩散衰减的形式，因此金属分布介质对信号接收的影响效果可以作为补偿因子将简单的无介质电磁模型转化为符合实际工况的有介质电磁模型。　　3.结合应答器系统传输过程电磁模型与有限元模型，分析了传输过程中感应电压幅值包络结构特点的影响与成因，设计了一种可以削弱反向电磁场、消除感应电压幅值包络中的“旁瓣”结构的屏蔽装置，能够有效的削弱感应电压幅值包络旁瓣结构。　　实验表明，发送天线中垂直于钢轨方向的横向天线会导致感应电压幅值包络产生“旁瓣”结构，应答器工作环境中的金属分布介质会影响应答器信号传输过程的电磁场分步，设计的信号屏蔽装置能够有效削弱“旁瓣”结构。
作者：	王通
专业：	交通信息工程及控制
导师：	赵林海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文