弓网电弧对机场终端全向信标台电磁骚扰的影响

选取高速电气化铁路电分相、锚段关节和普通点3个典型位置,采用点频测试和峰值、准峰值、平均值检波方式,在机场终端全向信标台(TVOR)的工作频段内开展弓网离线电弧电磁辐射测试;以某电气化铁路线路垂直下穿机场跑道为例,研究弓网离线电弧对TVOR的电磁骚扰影响。结果表明:电分相处的弓网离线电弧电磁骚扰最大,在频率为110 MHz时峰值检波的10m法值达89.4dBμV·m-1;普通点和锚段关节处的弓网离线电弧电磁辐射不会对TVOR产生影响,即便拉弧点位于铁路线路与机场跑道交叉点处,仍能满足防护率的要求,而电分相处拉弧点距铁路线路与飞机跑道交叉点的距离大于236m时,才能满足防护率要求。研究结果能够为机场区域轨道交通和机场航空的电磁兼容性设计提供依据。     

地铁弓网电弧对机场仪表着陆系统影响研究

为了从理论上研究地铁弓网电弧对机场仪表着陆系统的影响。基于电波传播理论并结合GB/T 24338相关要求,选取国内地铁线路,在地铁满载全级牵引工况下,分别对地下线路和地上线路的电磁辐射进行测试。地下区段选取绝缘锚段关节为测试点进行地下屏蔽效能测试;地上区段选取分段绝缘器、绝缘锚段关节、非绝缘锚段关节等几个发生电弧较为频繁的位置,获得标准10m测量方法处的电磁辐射特性,并结合GB/T 6364相关保护率要求,对电弧辐射进行电磁兼容影响分析,给出了保护距离与弓网辐射强度的关系。研究结果表明:地下区段的电弧辐射不会对机场导航设施造成影响;地上区段绝缘锚段关节处的电磁干扰最大,在航向信标处峰值检波数据达到68.47dBμV/m;当地铁线路与跑道下滑线的距离大于63.96m时,该地铁线路电弧辐射不会对机场仪表着陆系统造成影响。本文的研究结果可为地铁线路和机场选址的合理性和可行性提供技术依据。     

弓网分离时刻牵引电流相位对弓网离线电磁骚扰影响研究

弓网离线电弧引起的电磁辐射，是列控系统主要的电磁骚扰源之一。为研究弓网离线时刻牵引电流相位对弓网离线电磁辐射特性的影响，在实验室中搭建弓网分离时刻电流相位可控的低压大电流弓网离线拉弧模拟试验平台，同步采集不同离线相位下的电弧电压、电弧电流及电磁辐射的时域波形数据，通过对电磁辐射时域信号进行快速傅里叶变换（FFT），分析离线相位对电磁辐射信号频域特性的影响规律。结果表明：弓网离线拉弧放电过程中，起弧和熄弧时刻的电磁辐射通常大于稳定燃弧时的电磁辐射；离线拉弧电磁辐射主要频段的中心频率约为4,7,15和25 MHz左右，且不同频段电磁辐射强度与弓网分离时刻的牵引电流相位相关，4和7 MHz骚扰信号峰值出现在270°相位发生离线时，15 MHz骚扰信号峰值出现在234°相位发生离线时，25 MHz骚扰信号峰值出现在306°相位发生离线时；离线时刻相位的随机性是导致弓网离线干扰故障随机性的重要原因之一。试验结果对于搭建测试平台进行故障复现、研究过分相区断路器的分合闸控制策略以降低电磁骚扰，具有一定的借鉴和启发。     

高速铁路弓网电弧模拟装置的研制

弓网关系是目前制约我国高速电气化铁路发展的瓶颈之一,而弓网电弧问题是弓网关系中需要解决的核心问题.由于现场勘察、测量弓网电弧有相当大的难度,为此依据弓网电弧产生机理,研制出一套弓网电弧模拟装置,可在实验室对这套模拟装置产生的电弧进行测量、数据采集,为研究解决弓网电弧问题打下基础.     

弓网离线电弧电磁干扰机理及防护

在铁路电气化区段中,弓网离线电弧产生的高频振荡脉冲是电气化铁道电磁干扰噪声的主要来源。针对电力机车高速运行时受电弓与接触线分离所产生的离线电弧,建立弓网电弧仿真模型,分析弓网电弧的频谱特征,在此基础上使用高频电磁仿真软件CST对机箱的电磁屏蔽性能(SE)进行仿真分析,旨在寻求更为有效的电磁防护措施。     

动车组弓网离线放电电磁骚扰源模型研究

基于接触线的振动微分方程,得到弓网离线时放电电弧等效电路时变电阻和时变电感与动车组速度的关系,在此基础上结合动车组牵引供电系统等效电路,建立动车组弓网离线放电电磁骚扰源模型.通过Matlab/Simulink仿真软件得到不同傅里叶级数下弓网离线时动车组车体馈电端骚扰电压的仿真波形,并与实测结果对比.结果表明:取傅里叶级数大于4即可保证仿真的准确性,验证了模型的正确性;弓网离线产生的骚扰电压呈周期性变化,动车组的速度越高,骚扰电压的变化周期越短,而放电频率和骚扰电压幅值越大,骚扰电压与动车组速度为指数函数关系.     

受电弓-接触网系统电弧抑制方法及标准

为了提高电气化铁路受电弓和接触网间能量传输的效率,需要有效抑制弓网系统中电弧的产生.通过分析弓网电弧的产生原因和影响因素,分别从优化设计、遵守材料及设备标准、提高施工精度、强化测试与检测要求和优化车载变压器等5个方面,阐述抑制接触网电弧的方法.结合国内外通用的电气化铁路设计规范,采取相关措施,以抑制电弧产生,保障电力机车的良好受流.     

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。     

交流25kV电力机车受电弓升弓和降弓电磁辐射特性研究及局部改善措施

受电弓在升降弓时与接触网间发生电弧放电现象,产生电磁骚扰是引起动车组敏感设备故障的重要原因。为考察受电弓升弓和降弓的电磁辐射特性,首先基于CRH380BL动车组实测参数,建立受电弓升降弓等效电路模型,从理论上分析电弧能量与时间的耦合关系;其次基于电磁场镜像理论,推导受电弓升弓电弧持续时间与降弓电弧持续时间的关系;最后根据GB/T 24338.2-2011标准,通过实测CRH380BL动车组升降弓电磁辐射,对理论分析结果进行实验验证;并提出相应的局部改善措施。验证结果表明,受电弓升弓产生的电磁辐射普遍大于降弓产生的电磁辐射,且弓网电弧的电磁辐射主要集中在3～5 MHz频段内,验证了理论分析模型的正确性。     

中低速磁浮列车电弧对机场塔台甚高频电磁干扰研究

为了从实测与标准的比较上研究磁浮列车电弧对机场VHF(甚高频)的影响,在国内某磁浮线路选取一些典型位置,采用点频测试和峰值、准峰值、平均值的检波方式在VHF的工作频段内开展磁浮列车电弧的电磁辐射测试;在获取标准10m法处的电磁辐射特性后,结合GB/T 6364《航空无线电导航台(站)电磁环境要求》和MH 4001.1中关于保护率的相关要求对其进行电磁兼容分析,得出保护距离与磁浮列车电弧辐射特性的关系。研究结果表明:当磁浮列车线路与机场跑道延长线的距离大于183 m时,该磁浮列车电弧辐射不会对VHF的正常工作造成干扰。本文的研究结果可为机场区域轨道交通化和磁浮列车的选址提供依据。     

基于弧声信号特征的弓网电弧检测方法

文章提出了一种基于弧声信号分析的弓网电弧检测方法。列车运行声信号中包含着较多的环境噪声干扰声音,因此先经过降噪滤波处理,突出弓网离线电弧声音,然后通过对处理后声信号的傅里叶分析和能量计算,得到弓网电弧声信号的频率特征和能量特征。研究结果表明,电弧声频带较宽,分布在5~17 k Hz,在短时平均能量的计算中,弧声能量与刹车声能量、背景噪声能量有明显差异。弓网电弧的弧声可反映弓网电弧的发生时刻、持续时间、离线率、燃弧强度等信息,实现对弓网电弧的有效检测。     

基于光功率法的弓网电弧测试

设计了一种基于光功率器件的弓网电弧测试系统,通过现场测试取得了大量试验数据,结合线路情况对数据进行分析,结果表明基于光功率法的弓网运行状态试验可以对弓网电弧、光照变化、特殊线路结构等造成的光强变化有明显响应。该方法为研究弓网电弧特征奠定了基础。     

电气化铁道脉冲电磁骚扰的Simulink模型

从分析电气化铁道弓网电火花的形成机理及条件人手,介绍在Simulink仿真环境中对该复杂条件模型的建模方法.模型由离线事件模拟器、放电电压条件判决器、触发源等模块组成,将机车车速、定位点跨距、弓网接触压力、受电弓质量、离线概率等诸多因素作为仿真的输入参数,能反映出机车运行时弓网间电火花噪声的动态变化.在此模型的基础上进行仿真并统计噪声的幅度概率分布.本文的研究为分析预测电气化铁道脉冲电磁骚扰对无线通信系统的干扰等问题提供了计算机仿真模型.在获取电气化铁路实际典型工况噪声采样的基础上,使用该模型可以对电气化铁道脉冲电磁骚扰进行普适性的模拟和研究,在一定程度上可以替代周期长、成本高的路测试验.     

武广高速铁路轨旁电磁干扰实测及分析

研究了GB/T 24338-2标准中关于分辨率带宽(RBW)的规定。通过实验对比了标准推荐的RBW及实地测试使用的RBW的测试效果,结果证明两者测量干扰峰值效果相同,但后者扫描速度更快,更适宜测试现今高速铁路的电磁干扰。并在武广高速铁路咸宁段电分相处实地测试运行中的CRH3型高速列车的弓网离线电弧电磁干扰,获得其在30 MHz~1 GHz的频谱。通过频谱分析了高速列车弓网离线电弧电磁干扰的幅频特性,为评估弓网离线电弧电磁干扰对高速列车的影响提供依据。     

电气化铁路与雷达设施的防护

分析了电气化铁路对无线设施干扰影响的现状及问題。通过大量实验数据证明,提高电气化铁路弓网性能,可以降低电磁辐射强度。探索对雷达站防护的新方法。     

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。     

基于弓网电弧动态模型的高速列车弓网电弧产生机理

分析了高速列车弓网电弧产生的机理,结合受电弓和接触网间的离线时间、材料缺陷、电腐蚀等问题,解析了弓网电弧与高速列车安全的关联机制。依据电弧理论的动态模型算法,推导了Cassie模型和Mayr模型的理论公式,并论述了这两种模型的适用条件和应用范围。提出了高速列车弓网电弧方面目前仍存在的问题及未来电弧研究的展望。     

弓网电弧磁流体动力学模型

弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,建立弓网电弧数学模型。通过对流体力学计算软件FLUENT进行二次开发,计算了静态弓网电弧弧柱区域和两极板表面的温度分布。结果表明:电弧极板表面温度低于电弧弧柱温度,受电弓滑板表面温度高于接触网导线表面温度;提高滑板材料的热导率能够有效降低电弧发生时受电弓滑板表面的温度。     

受电弓双滑板下的弓网电接触稳态热流分析与验证

针对我国电气化铁路高速、重载下弓网高温引起的弓网热侵蚀问题,提出一种针对弓网滑动电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型,说明弓网滑板双点取流和单点取流的热流分布差别。首先从双滑板接触点角度分析弓网受流,依据稳态热平衡方程构建了电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型,并给出了边界条件;然后通过非接触式红外热像检测进行了不同条件参数下的稳态双滑板接触点受流测温实验与模型对比;最后验证了该弓网电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型可以计算不同弓网接触压力、不同车速、双滑板不同受流、不同距离等情况下的稳态温度分布,并证实了模型的可行性和有效性。     

高海拔低气压因素对弓网电弧的影响研究

基于Mayr电弧数学模型,研究高速列车在高原高海拔地区运行中弓网电弧电气参数的改变,对高海拔低气压因素影响弓网电弧特性的作用机理进行建模,分析比较了海拔4000m以上区域高速列车受电弓和接触网间产生电弧的电气特性,从而为高海拔地区接触网线路参数设计提供参考依据。