车载BTM天线电磁干扰耦合规律研究

在地面应答器与车载BTM天线进行信号传输的过程中,车载设备很容易受到电磁干扰,其中以瞬态脉冲干扰最为频繁也最为严重,开展车载BTM天线的电磁干扰耦合规律研究,掌握其干扰耦合特性,对于保障列车信号正常传输具有重要意义。本文首先从应答器系统的工作原理与传输特性出发,对车载BTM天线进行仿真建模分析;针对典型脉冲干扰信号进行时域、频域以及能量分布分析;基于建立的车载BTM天线模型,仿真计算了车载BTM天线端口耦合电流在不同类型、不同极化角度、不同入射角度干扰信号影响下的大小。研究表明,在水平极化脉冲信号干扰下,其对车载BTM天线造成的电磁干扰影响远大于垂直极化,且当其入射方向与车载BTM天线主瓣方向一致时,对车载BTM天线的影响最大。     

冗余BTM天线最小安装距离研究

针对加载冗余车载设备时列车底部安装空间有限的问题,分别对冷备、热备冗余天线与应答器传输模块BTM天线间的最小安装距离进行研究。利用FEKO软件建立单个BTM天线、安装冷备冗余BTM天线、安装热备冗余BTM天线3种模型。研究冷备、热备冗余天线在不同安装距离条件时BTM天线的有效作用范围,找出冗余天线对BTM天线有效作用范围产生影响的临界点,即冷备、热备冗余BTM天线的最小安装距离。研究结果表明,冷备冗余天线的最小安装距离为1.12m,热备冗余天线的最小安装距离为3m。冗余BTM天线最小安装距离研究压缩了冗余车载设备在列车底部的占用空间,提高了其在机车上安装的灵活性。     

加装屏蔽板后应答器传输模块天线性能的研究

为了保护应答器传输模块(BTM)天线不被线路上扬起的道砟损伤,以及尽量减少车底复杂电磁环境对BTM天线的干扰,在BTM天线四周加装钢材质的屏蔽板。通过仿真计算,分析屏蔽板取不同高度、距BTM天线不同水平距离时BTM天线的回波损耗以及与频率的关系,确定屏蔽板的高度为150mm,距BTM天线的水平距离为100mm。基于毕奥-萨伐定理计算BTM天线的磁场强度,并仿真BTM天线磁场强度的分布以及对干扰信号的衰减。结果表明:加装屏蔽板后,不仅没有影响BTM天线的信号传输性能,还在一定程度上增加了天线的有效通信范围和对干扰信号的衰减,提高了接收信号的信干噪比,从而降低了误码率。对BTM天线加装屏蔽板的实车试运行结果也表明:所设计加装的屏蔽板,既能保护BTM天线,又能保证BTM天线正常的信号传输。     

分相区应答器传输系统电磁干扰分析及防护技术研究

应答器传输系统是列车运行控制系统的重要组成部分,其安装位置处的电磁环境复杂,实际运行中因电磁干扰导致的BTM故障频发,给列车安全运行造成隐患。为提高应答器传输系统的电磁兼容性能,研究分相区应答器传输系统的电磁干扰并提出相应的防护方案。对分相区弓网放电的原因进行理论分析,测量过分相时BTM上行链路频段内的电磁辐射骚扰;通过对列车及应答器传输系统建模仿真,研究分相区弓网放电对应答器传输系统车载天线的电磁干扰耦合规律;最后根据电磁干扰空间耦合的特点,提出阻断其能量耦合通路的防护措施,设计CAU天线定向约束屏蔽装置,在实验室测量其屏蔽效果,并在现场进行运行试验。结果表明,CAU天线加装屏蔽板后,BTM工作频带内的3～3.5 MHz处差模骚扰降低幅度可达20 dB左右,同时BTM报文质量由0.83提高到0.91,说明提出的CAU天线定向约束屏蔽方案能够有效提高CAU天线的抗干扰性能,同时也不会影响BTM的正常信号传输,从而保证应答器传输系统的正常通信技术要求,有望降低应答器传输系统的故障率,具有较高的推广应用价值。     

某地铁车辆辅助逆变器与信号BTM天线电磁干扰分析及改进

针对地铁列车BTM天线受车辆电气设备的电磁干扰，影响车地无线定位信号的传输效率和质量，进而影响列车正常运行的问题，文章从干扰频率、干扰源和干扰路径等方面进行了分析，从消除干扰路径、增强BTM天线抗干扰能力、消除干扰源等方面提出了改进措施，并对改进措施进行了现场测试和分析。结果表明，在辅助逆变器箱体内的DC 1 500 V负线和箱体间增加0.5μF电容，并将接地电阻移至接地回流线靠近BTM天线处能够有效降低车辆的电磁干扰对BTM天线的影响，保证列车正常运行。上述问题的解决可为后续地铁线路的车载BTM天线电磁干扰提供有效的解决思路，并为后续同类设计方案提供参考。     

新型BTM天线吊架设计与应用

介绍了新型BTM天线吊架的设计原则及功能。通过与安装在转向架上的天线吊架进行对比,得出安装在车体底架隔墙上的新型BTM天线吊架的优点,并通过相关有限元仿真计算分析及模拟冲击振动试验来验证天线吊架的静强度和耐疲劳性能,以确保天线吊架设计的安全性与可靠性,进而达到提高BTM天线接收性能、保证高速动车组运行安全的目的。     

应答器传输单元关键解调技术研究

应答器传输单元（BTM）是车载设备的关键设备之一,用于解调地面应答器发送的应答器报文。对天线在恶劣工作环境下接收的FSK信号进行解调,FSK信号解调处理的精度和可靠性是保证BTM安全可靠运行的基础。在大量调研相关文献的基础上,给出了正交解调的解析原理,并提出了一种基于此解析原理的抗干扰的正交解调方法。仿真实验结果表明该方法具有较好的抗干扰效果。     

动车组BTM天线灵敏度测量装置

BTM天线是动车组列控车载设备接收应答器信息的核心设备,其感应灵敏度直接影响行车安全。针对目前检修维护时存在测量精度低、安全性差、劳动效率不高等问题,研发了一款以STM32F407单片机为主控芯片的BTM天线灵敏度测量装置,将激光测距传感器测量的距离数据通过远距离无线电LORA进行传输,并开发了适用于Android、Windows等平台的上位机软件,能够满足作业人员在不同场景下获取数据的需要。该装置实现了BTM天线灵敏度的远程高精度测量,可以有效保障作业安全,提高作业效率。     

动车组车载BTM设备性能检测系统

动车组车载BTM设备是动车组车载设备中的重要设备之一,随着长时间使用,设备性能下降会导致故障发生.为及时发现问题,消除设备隐患,研究提出一套自动检测BTM性能指标并且对设备工作状态进行预判的系统.     

CTCS3-300T列控车载BTM故障分析

应答器传输模块(BTM)是CTCS3-300T车载应答器传输系统的重要组成部分,实现从地面应答器接收数据报文并译码解析后传送给车载安全计算机的功能。然而频繁的BTM故障常常使运营列车触发制动甚至紧急停车,给铁路运营带来极大的影响。发生BTM故障的原因复杂,可能是因为BTM自身错误导致,也有可能是因为应答器传输系统中其他相关设备引起。通过研究BTM与应答器传输系统中其他设备的关联,以及BTM的工作过程来分析常见故障,并给出合理的解决措施,对减少BTM故障给铁路运营带来的不利影响,具有重要的指导意义。     

安装高度及角度偏差对应答器作用距离影响研究

应答器报文传输的准确性直接影响行车安全，针对应答器传输系统作用过程，分析其工作原理，研究安装高度与角度偏差对应答器作用距离的影响。以应答器上行链路信息传输为研究对象，建立矩形天线空间磁场分布、BTM接收上行链路信号幅度及应答器角度偏差理论模型，仿真不同安装高度、角度偏差下车载天线接收上行链路信号幅度曲线，计算分析上述条件下应答器作用距离变化情况。研究表明：(1)车载天线与应答器间垂直距离为360 mm时，作用距离达到最大，为737.6 mm;(2)应答器发生倾斜对其作用距离影响较小，俯仰角越大，应答器两侧作用距离、磁场强度呈相反变化越明显，作用距离随偏转角增大呈线性递减，相比纵向安装，应答器横向安装平均作用距离减小114.4 mm;(3)车载天线与应答器间垂直距离越大，容许偏转角偏差越大。     

基于改进遗传算法的车车直接通信毫米波喇叭天线研究

现有车载天线不适用毫米波通信系统，因此亟须研究适用于车车通信系统的毫米波天线。首先，对比现有喇叭天线的特点，确定圆锥喇叭天线为车载天线，通过等效源法求得天线的远场辐射方向图，根据设计要求确定天线的中心频率和增益；其次，基于传统经验公式和电磁仿真软件HFSS进行建模仿真，得到天线的特性参数，通过仿真结果对比得到喇叭天线的开口直径和波导尺寸对天线电压反射系数的影响；最后，利用改进遗传算法对天线进行结构优化，使得波导尺寸和开口直径参数达到最优。结果表明：在天线主频率下，优化后的天线增益为22.2 dB，电压驻波比为1.01，并有较好的方向性，满足车车直接通信系统中车载天线具有较高增益和较强端射能力的要求。     

标准动车组车载BTM电磁环境分析

通过对标准动车组车载BTM设备的供电电源、空间环境和连接电缆共模电流测试,全面了解车载BTM所处的电磁环境;并通过标准比对、理论分析的方法,分析标准动车组内车载BTM的电磁环境对BTM设备的影响。     

时速350 km中国标准动车组车载天线的隔离度及最小排布间距

基于中国标准动车组车载终端设备的部署现状和未来规划,调研其采用的通信系统类型、车载天线的工作频率和安装数量;以900MHz频段GSM-R系统、450MHz频段和2 100MHz频段LTE-R系统为例,对车载终端的杂散干扰进行理论分析,基于自由空间损耗理论模型计算、电磁软件仿真模拟和试验平台实测的结果,研究车载天线的隔离...     

动车组过分相区BTM收全零报文排查方案研究

国内多条高铁线路出现动车组车载BTM天线收到应答器全零报文导致输出制动停车的故障现象,进而影响线路行车安全和运行效率。介绍该类故障的现象,并对实例故障的排查和分析过程进行详细说明。     

BTM智能检测系统设计思路

应答器传输系统是CTCS-2/3级列控车载系统中ATP设备的重要组成单元,BTM工作是否正常对动车组列控车载设备的运用有直接影响.研究BTM智能化检测系统的设计思路,如何采用较便利的测试方法,实现在列车动态运行条件下对BTM下行链路发射信号中心频率、下行链路信号发射能量、上行链路信号频偏的检测及上行链路信号I u1等性...     

列控车载BTM设备电磁干扰故障处理

动车组电磁环境复杂,列控车载BTM设备容易受到电磁干扰。结合北京电务段现场故障案例,对列控车载BTM设备电磁干扰故障进行分析,提出干扰排查方法及防干扰解决措施。     

基于列控车载BTM设备的应答器误码处理研究

分析应答器传输系统的信号特点,搭建FSK信号解调的Simulink等仿真环境,结合应答器误码故障发生时列控车载BTM设备记录模块采集的数据,对应答器上行链路误码问题进行特征分析,得到信号的频谱、波形等特征,为现场的故障排查提供分析方法,对设备的优化提供指导。     

CTCS3-300T列控车载BTM设备抗骚扰技术研究简

BTM单元是列控车载ATP系统中的关键设备,负责将地面应答器报文信息接收并解码后提供给ATP系统;目前CTCS3-300T列控车载设备BTM单元因动车组电磁环境骚扰问题造成其故障率较高.通过理论分析推出电磁骚扰主要来源,骚扰测量结果说明动车组在开合VCB、升降弓、过分相时均存在明显的瞬态骚扰,从BTRA数据分析确定骚扰信号的时长为毫秒级,骚扰信号多数发生于动车组过分相区附近.据此提出并实施改进措施,大幅降低BTM设备故障率.     

CTCS3-300T列控车载BTM设备抗骚扰技术研究

BTM单元是列控车载ATP系统中的关键设备,负责将地面应答器报文信息接收并解码后提供给ATP系统;目前CTCS3-300T列控车载设备BTM单元因动车组电磁环境骚扰问题造成其故障率较高。通过理论分析推出电磁骚扰主要来源,骚扰测量结果说明动车组在开合VCB、升降弓、过分相时均存在明显的瞬态骚扰,从BTRA数据分析确定骚扰信号的时长为毫秒级,骚扰信号多数发生于动车组过分相区附近。据此提出并实施改进措施,大幅降低BTM设备故障率。