高速鐵路弓網(wǎng)離線(xiàn)放電騷擾源輻射特性研究.pdf

1、高速動(dòng)車(chē)組的電磁環(huán)境復(fù)雜，研究電磁騷擾源、提高電磁兼容性變得越來(lái)越重要。弓網(wǎng)離線(xiàn)放電是高速鐵路中重要騷擾源之一，也是眾多電磁兼容問(wèn)題的核心之源。其產(chǎn)生的電磁騷擾頻率范圍很寬，通過(guò)輻射耦合的方式可進(jìn)入車(chē)載通信系統(tǒng)，對(duì)敏感設(shè)備造成干擾。由于弓網(wǎng)離線(xiàn)放電與列車(chē)運(yùn)行速度及環(huán)境等眾多因素相關(guān)，難以通過(guò)鐵路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)來(lái)分析它的輻射特性。
　　本文從弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量等方法對(duì)高速鐵路弓網(wǎng)離線(xiàn)放電騷擾源的輻

2、射特性進(jìn)行了研究。首先，基于弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的產(chǎn)生機(jī)理，建立了弓網(wǎng)離線(xiàn)放電機(jī)理的等效電路模型，分析了列車(chē)正常運(yùn)行、接觸網(wǎng)覆冰兩種情況下的弓網(wǎng)離線(xiàn)放電電壓電流特性。第二，通過(guò)對(duì)列車(chē)行駛過(guò)程中弓網(wǎng)離線(xiàn)全過(guò)程的分析，建立了弓網(wǎng)離線(xiàn)放電發(fā)生模型，分析列車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)生弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的規(guī)律，重點(diǎn)研究了列車(chē)運(yùn)行速度對(duì)放電發(fā)生頻率的影響。第三，根據(jù)弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的產(chǎn)生機(jī)理和弓網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)，搭建了弓網(wǎng)離線(xiàn)放電輻射特性模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠模擬不同列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)的弓網(wǎng)

3、離線(xiàn)放電現(xiàn)象。第四，根據(jù)弓網(wǎng)離線(xiàn)放電電弧特點(diǎn)，提出了一種使用脈沖作為參考源的測(cè)量方法，即采用脈沖寬度小于2.5倍混響室時(shí)間常數(shù)的周期非調(diào)制脈沖信號(hào)作為參考源，在混響室中對(duì)弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的總輻射功率進(jìn)行測(cè)量。最后，通過(guò)結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量和電磁場(chǎng)數(shù)值仿真結(jié)果，計(jì)算了高速鐵路弓網(wǎng)離線(xiàn)放電在各位置處的輻射場(chǎng)及場(chǎng)的衰減特性，提出了計(jì)算車(chē)頂天線(xiàn)輻射耦合功率的方法。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)具體如下:
　　一、首次分析了接觸網(wǎng)覆冰導(dǎo)致的弓網(wǎng)離

4、線(xiàn)放電電壓電流特征，為凍雨極端天氣時(shí)弓網(wǎng)離線(xiàn)放電產(chǎn)生的騷擾研究提供了理論參考。
　　二、設(shè)計(jì)并建立了弓網(wǎng)離線(xiàn)放電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)結(jié)合縮尺模型技術(shù)，用于模擬高速鐵路中不同列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)的弓網(wǎng)離線(xiàn)放電現(xiàn)象。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠連續(xù)2小時(shí)穩(wěn)定的放電，為弓網(wǎng)離線(xiàn)放電輻射特性的研究提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境保障。
　　三、提出了混響室脈沖參考測(cè)量法。該方法可用于測(cè)量周期短脈沖信號(hào)總輻射功率，是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究弓網(wǎng)離線(xiàn)放電輻射特性的有效方法。
　　

5、四、提出了一種計(jì)算弓網(wǎng)離線(xiàn)放電輻射場(chǎng)的方法。通過(guò)結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)量和電磁場(chǎng)數(shù)值仿真，解決了仿真模型中騷擾源重塑的問(wèn)題，為研究弓網(wǎng)離線(xiàn)放電的輻射特性和預(yù)測(cè)對(duì)車(chē)載敏感設(shè)備的輻射騷擾提供了方法。
　　這些成果對(duì)提高高速動(dòng)車(chē)組的電磁兼容性具有一定的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。其中，弓網(wǎng)離線(xiàn)放電等效電路模型和放電發(fā)生模型可用于分析騷擾源的電壓電流特征，研究不同列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)的放電發(fā)生規(guī)律;弓網(wǎng)離線(xiàn)放電模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可應(yīng)用于研究不同列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)的弓