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原文传递高速铁路弓网离线放电骚扰源辐射特性研究

论文题名：	高速铁路弓网离线放电骚扰源辐射特性研究
关键词：	高速铁路;弓网离线放电;电磁骚扰源;辐射特性;列车运行速度;混响室;脉冲测量
摘要：	高速动车组的电磁环境复杂，研究电磁骚扰源、提高电磁兼容性变得越来越重要。弓网离线放电是高速铁路中重要骚扰源之一，也是众多电磁兼容问题的核心之源。其产生的电磁骚扰频率范围很宽，通过辐射耦合的方式可进入车载通信系统，对敏感设备造成干扰。由于弓网离线放电与列车运行速度及环境等众多因素相关，难以通过铁路现场实测来分析它的辐射特性。　　本文从弓网离线放电的产生机理出发，通过计算机仿真和模拟实验平台测量等方法对高速铁路弓网离线放电骚扰源的辐射特性进行了研究。首先，基于弓网离线放电的产生机理，建立了弓网离线放电机理的等效电路模型，分析了列车正常运行、接触网覆冰两种情况下的弓网离线放电电压电流特性。第二，通过对列车行驶过程中弓网离线全过程的分析，建立了弓网离线放电发生模型，分析列车行驶过程中发生弓网离线放电的规律，重点研究了列车运行速度对放电发生频率的影响。第三，根据弓网离线放电的产生机理和弓网物理结构，搭建了弓网离线放电辐射特性模拟实验平台，能够模拟不同列车运行速度时的弓网离线放电现象。第四，根据弓网离线放电电弧特点，提出了一种使用脉冲作为参考源的测量方法，即采用脉冲宽度小于2.5倍混响室时间常数的周期非调制脉冲信号作为参考源，在混响室中对弓网离线放电的总辐射功率进行测量。最后，通过结合模拟实验平台测量和电磁场数值仿真结果，计算了高速铁路弓网离线放电在各位置处的辐射场及场的衰减特性，提出了计算车顶天线辐射耦合功率的方法。　　本文的主要创新点具体如下: 　　一、首次分析了接触网覆冰导致的弓网离线放电电压电流特征，为冻雨极端天气时弓网离线放电产生的骚扰研究提供了理论参考。　　二、设计并建立了弓网离线放电模拟实验平台，通过结合缩尺模型技术，用于模拟高速铁路中不同列车运行速度时的弓网离线放电现象。该实验平台能够连续2小时稳定的放电，为弓网离线放电辐射特性的研究提供了实验环境保障。　　三、提出了混响室脉冲参考测量法。该方法可用于测量周期短脉冲信号总辐射功率，是在实验室内研究弓网离线放电辐射特性的有效方法。　　四、提出了一种计算弓网离线放电辐射场的方法。通过结合模拟实验平台测量和电磁场数值仿真，解决了仿真模型中骚扰源重塑的问题，为研究弓网离线放电的辐射特性和预测对车载敏感设备的辐射骚扰提供了方法。　　这些成果对提高高速动车组的电磁兼容性具有一定的理论价值和指导意义。其中，弓网离线放电等效电路模型和放电发生模型可用于分析骚扰源的电压电流特征，研究不同列车运行速度时的放电发生规律;弓网离线放电模拟实验平台可应用于研究不同列车运行速度时的弓网离线放电辐射特性模拟实验;计算弓网离线放电辐射场及对敏感设备的辐射骚扰的方法可为车载敏感设备的合理安排、列车提速时的电磁兼容设计提供优化方案。
作者：	马岚
专业：	交通信息工程及控制
导师：	闻映红
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文