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牵引供电系统不平衡牵引回流研究
| 论文题名： | 牵引供电系统不平衡牵引回流研究 |
| 关键词： | 牵引供电系统;电气化铁路;不平衡牵引回流;谐波干扰;数学模型;电磁仿真 |
| 摘要： | 牵引供电系统对铁路通信信号设备的干扰主要有三方面：静电干扰、电磁辐射和传导性干扰。其中由不平衡牵引回流引起的传导性干扰是轨道电路的主要干扰源。轨道电路用来检测线路是否被占用，同时也用来控制信号设备和转辙装置。当不平衡牵引电流超过一定的限值时，产生的传导性骚扰会被轨道电路接收端接收，从而引起轨道电路误动，影响行车安全。因此对牵引供电系统的不平衡牵引回流进行研究，分析其形成机理并预测其对轨道电路产生的骚扰影响，对于电气化铁道的建设和运营具有一定的指导意义。 本文首先介绍了电气化铁路的组成及其发展，然后介绍了牵引供电系统的各个组成部分及接触网的几种主要供电方式，并通过理论计算和推导的方法分析了牵引供电系统中的谐波产生机理，给出了主要的谐波干扰源。 介绍和分析了轨道电路的基本原理及不平衡牵引回流在轨道上的产生机理。对轨道中骚扰电流的谐波含量和幅值进行了现场实测，并对实测结果进行了数据拟合，从而分析出了骚扰电流幅值随频率的变化规律。同时也对正向和反向牵引情况下谐波骚扰电流的衰减速度进行了对比分析。 其次以ZPW-2000A移频轨道电路为例，基于轨道四端网理论，建立了不平衡牵引回流在轨道上传输的数学模型。该模型的骚扰电流采用从中间注入的方法，区别于传统的模型，更符合实际情况。基于数学模型计算出不同频率下接收端的阻抗，并对移频轨道电路工作频率附近的谐波分量进行了详细研究，得到了不同道渣电阻情况下，不同频率的谐波电流在轨道上的衰减情况及其在接收端产生的骚扰电压和电流。结合接收端信号接收设备的抗干扰门限值，对谐波骚扰对接收端的干扰情况进行了判断。 应用电磁场仿真软件对轨道上的不平衡牵引回流建立了电磁仿真模型。该模型的创新之处在于，采用两个同向线电流激励以模拟轨道上的不平衡牵引回流注入，对两根轨条设置不同的材料参数以模拟阻抗不平衡和泄露导纳不平衡。设置不同的求解频率，运行结束后得到相应频率下轨道上的电流密度分布，从而可以查看骚扰电流沿轨道传输时的衰减情况。通过电压监控采集接收端的电压值，应用已知的接收端阻抗值，得到对应频点下的接收端电流值。最后生成多个谐波频率下接收端的骚扰电压和电流值，并与数学建模的结果进行了对比分析。 最后针对上述分析给出了主要结论，并提出了一些合理建议。 |
| 作者： | 赵兴 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 王国栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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