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高速铁路应答器A接口仿真及系统优化的研究
| 论文题名： | 高速铁路应答器A接口仿真及系统优化的研究 |
| 关键词： | 高速铁路;列车运行控制系统;应答器;接口性能 |
| 摘要： | 随着中国高速铁路的跨越式发展及走出去战略的提速，铁路列车运行控制系统的安全性与可靠性受到越来越多的重视。应答器系统作为实现地-车点式信息传输的重要设备，其工作状况的正常与否关系到列车运行的安全与效率。而作为整个应答器系统数据传输的重要接口，“A”接口性能的优劣起着关键作用。 本文研究遵循了“建模与验证-仿真分析-优化研究”的思路。采用建模与实际验证相结合的技术路线展开研究，从定性与定量两个方面对环境介质影响程度进行分析，并基于电磁场理论公式对系统进行综合定量的优化。论文主要研究工作如下: a)建模与验证。针对“A”接口的技术特点，利用FEKO软件建立了应答器参考环和BTM发射接收天线的模型。通过对模型参数的优选配置，实现了与实际应答器的射频特性、输入输出特性及上行链路特性的良好匹配。并在此基础上，将上述三个特性融合为一个完整数据传输流程进行分析，定义应答器的有效作用距离和BTM的有效作用距离两个概念。搭建某实际应答器的测试平台，利用测试数据与理论计算数据进行对比，验证模型的适用性。 b)仿真分析。根据麦克斯韦方程组，研究电磁波在低损耗介质和导体介质中的衰耗特性，并确定各种杂质的关键物理参数及其对射频能量场和上行链路场的衰减。通过仿真，分析列车在过点式应答器过程中各类介质对参考环内磁通量分布的影响，并在对应位置将其转化为上行链路电平的输出，研究应答器有效作用距离和BTM有效作用距离的变化，进而量化每种杂质的影响程度。针对仿真结果，研究消除或减弱该影响程度的方法，包括定期维护，改善应答器的安装方式以及绝缘处理等措施。 c)优化研究。基于电磁场理论，推导矩形薄片天线近场磁感应强度的公式，计算BTM源天线在参考环内产生的磁通量，从定性和定量两个方面分析旁瓣区存在的原因。通过对主瓣区和旁瓣区距离和幅值变化趋势的分析，计算出其对应的最优值，使得主瓣区的传输距离最大时旁瓣区的数据传输又得到抑制，进而对BTM天线尺寸和应答器安装高度完成优化。 |
| 作者： | 孟亚松 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 邱宽民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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