BTM天线端口干扰预警限值研究

摘要

伴随着我国高速铁路的迅猛发展，高速列车运行的安全性也愈发得到了重视。应答器传输模块(Balise Transmission Module，BTM)作为列车自动保护(Automatic Train Protection，ATP)设备的重要组成部分，在列车实际运行过程中，因其处于一个复杂的电磁环境，可能会在车地通信时受到电磁干扰发生通信故障，从而引起ATP系统故障报警。虽然目前已有设备对BTM电磁环境的噪声水平进行实时在线监测和记录，但仍需要进一步研究确定使得BTM无法完成正常通信的骚扰预警限值。基于上述，本文搭建了一个骚扰预警限值的仿真模型，可为BTM天线端口多种类型的差模电压骚扰制定出相应预警限值。
　　首先从应答器系统的基本原理入手，研究了应答器系统的组成、各个传输接口的功能以及其技术指标，随即探究了应答器上行链路通信的调制解调方式，为仿真模型的建立奠定理论基础。接着又对应答器报文的编解码算法及其原理进行了研究。
　　然后对BTM受到的干扰的骚扰源，耦合途径进行分析，确定天线端口的骚扰主要是空间中通过各种耦合方式而来的差模骚扰，并通过现场的实测实验对该结论进行验证。结合应答器编解原理以及应答器天线与接收天线之间磁场耦合的原理分析，得到只存在干扰的情况下，会出现“幽灵应答”，但这种情况在ATP内部软件升级之后已经得到很好解决。因此可以致力于骚扰与有用信号同时存在的情况下骚扰的限值的制定。
　　最后提出了BTM天线的报文接收仿真模型，模型采用matlab编程建立，各个参数可调的性质使得模型有着更广泛的适用性。仿真得到浪涌脉冲预警限值，通过理论分析与实验实测证实了标准浪涌电流脉冲在天线端口产生的差模感应电压不会对BTM报文接收造成影响。随即以正弦调幅脉冲骚扰为例，仿真得到了BTM受到同频的差模骚扰的预警限值，并通过实验对正弦调幅脉冲骚扰的预警限值进行了验证。以上仿真与实测证明，此模型可用于骚扰的在线监测预警限值的制定。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容

2．1 CTCS系统简述

2．2 应答器系统原理

2．2．1 应答器系统组成

2．2．2 应答器系统传输接口及其功能

2．2．3 应答器系统的技术规范

2．3 应答器上行链路通信

2．3．1 2FSK系统原理

2．3．2 2FSK一般解调方法

2．4 报文编码解码原理

2．4．1 报文的形成

2．4．2 报文结构

2．4．3 报文的编解码算法

2．5 本章小结

3 BTM的干扰分析

3．1 BTM的骚扰源分析

3．1．1 电磁兼容测试中的骚扰

3．1．2 列车实际行驶中的骚扰源

3．1．3 干扰的耦合途径

3．2 BTM骚扰实测

3．2．1 瞬态骚扰测试

3．2．2 过分相骚扰测试

3．3 干扰对BTM通信的影响

3．4 本章小结

4 骚扰预警限值分析

4．1 骚扰预警限值仿真模型

4．1．1 骚扰预警限值仿真模型介绍

4．1．2 骚扰预警仿真模型的验证

4．2 浪涌脉冲骚扰预警限值分析

4．2．1 浪涌脉冲骚扰

4．2．2 浪涌脉冲电流与端口感应电压分析

4．2．3 浪涌脉冲电流预警限值仿真

4．2．4 BTM天线带宽内感应电压实测

4．3 正弦调幅脉冲骚扰限值分析

4．3．1 正弦调幅脉冲骚扰

4．2．2 正弦调幅脉冲骚扰预警限值仿真

4．2．3 正弦调幅脉冲骚扰预警限值实测

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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