铁路强电磁干扰对信号系统的影响

摘要

随着电气化铁路的快速发展，现代铁路信号系统中，各种信号设备越来越多的采用了精密、先进的电子产品，这些电子产品与铁路电气设备共存，电磁环境也越来越复杂。在电气化铁路这个大系统中，信号系统是弱电系统，处于从属地位。信号系统对外界的电磁干扰极为敏感，耐压能力较弱，在一定程度上会影响设备工作的可靠性及安全性。所以，研究铁路信号系统受到电磁干扰影响的程度，并采取有效的防护措施，对于铁路信号系统的安全措施的改进有重要的理论指导意义。
　　本论文以铁路信号系统中两种重要的强电磁干扰作为研究对象，分析了铁路牵引供电系统的牵引回流和弓网离线所产生的电磁辐射对信号系统的电磁干扰。主要包括牵引供电系统的电磁干扰、地电位升影响以及弓网离线电磁辐射的影响。
　　牵引供电系统的电磁干扰主要是牵引回流对信号电缆的电磁危险影响。首先推导了贯通地线和电缆外皮在信号电缆芯线上产生纵向感应电动势的计算公式，并计算了2km、15km长信号电缆芯线上纵向感应电动势的值。接着针对信号电缆的单端和双端两种接地方式进行了分析对比并提出自己的意见。随后分析研究了贯通地线引起的地电位升。
　　电气化铁道电磁干扰噪声的主要来源是弓网离线所产生的高频振荡脉冲。本文使用FEKO高频电磁仿真软件对弓网电弧产生的电磁干扰特性进行了仿真分析，得出一系列弓网电弧的电磁辐射特性的分布情况，该仿真结果与查阅的资料以及实验测试相对比，验证了所建模型的正确性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 高速铁路发展

1．1．2 铁路电磁环境特点

1．1．3 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 综合接地研究现状

1．2．2 弓网EMI研究现状

1．3 本文的主要研究内容

2 铁路强电磁干扰

2．1 电磁干扰来源及种类

2．2 电气化铁路牵引供电系统

2．3 牵引供电系统对信号系统的干扰方式

2．3．1 牵引传导性干扰

2．3．2 牵引电磁干扰

2．3．3 地电位升影响

2．4 弓网电弧电磁干扰

2．4．1 弓网系统

2．4．2 电弧的组成

2．4．3 弓网电弧产生原理

2．4．4 弓网电弧的特点

2．4．5 弓网电弧电磁干扰途径

2．5 本章小结

3 电气化供电系统对信号系统的影响

3．1 牵引供电系统对信号电缆影响分析

3．2 贯通地线电流对信号电缆的影响

3．2．1 感应电动势计算

3．2．2 正常情况下对信号电缆的影响分析

3．2．3 故障情况下对信号电缆的影响分析

3．2．4 PSCAD仿真计算

3．3 接地方式的比较

3．3．1 单、双端接地方式定性对比

3．3．2 单、双端接地方式定量对比

3．4 地电位升对信号电缆的影响

3．5 建议采取的措施

3．6 本章小结

4 电气化弓网电弧对信号系统的影响

4．1 FEKO软件简介

4．2 弓网离线电磁干扰的数值建模

4．3 弓网电弧电磁干扰仿真分析

4．3．1 不同接触线长度的仿真分析

4．3．2 考虑车体因素模型的仿真分析

4．3．3 考虑承力索，吊弦因素模型的仿真分析

4．3．4 不同频率的仿真分析

4．4 电场横向传播特性

4．4．1 经验公式

4．4．2 仿真结果与经验公式对比

4．5 实验测试

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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