高速鐵路電磁環境及車載設備電磁兼容性基礎理論研究

《高速鐵路電磁環境及車載設備電磁兼容性基礎理論研究》是依託北京交通大學，由聞映紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路電磁環境及車載設備電磁兼容性基礎理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：聞映紅
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

隨著中國高速鐵路的飛速發展，高速鐵路的電磁噪聲對周邊環境的影響越來越為人所關注，同時，高速鐵路的地面設備和動車組車載系統等涉及列車運輸安全和效率的關鍵系統也會由於受到來自周邊環境中的電磁干擾而發生故障。本項目以解決上述在實際套用及研究中所遇到的問題為出發點，力求基於武廣線、鄭西線和京滬高速客運專線的實踐經驗，研究高速鐵路的電磁環境及動車組車載設備的電磁兼容基礎理論，尋求可行的電磁兼容防護方法，建立適合我國高鐵國情的電磁兼容理論體系和技術規範。本項目的研究內容包括採用路/場相結合的方法研究建立高速鐵路與速度相關的電磁騷擾源的預測模型；研究高速動車組車載列車控制系統的干擾耦合機理，研究不同車型、不同布線方式和接地方式對於干擾耦合的影響；提出基於數理統計方法的高速鐵路電磁環境效應的評估方法，研究建立動車組車載系統的電磁兼容規範。本項目的研究對保證高速鐵路安全、高效地運營具有重要意義。

結題摘要

中國高速鐵路的發展經歷了從技術引進、消化集成到全面創新幾個階段。但在高速鐵路技術引進、聯合設計到消化吸收、集成創新的發展過程中，由於我國從世界各國引進的動車組和車載設備的電磁兼容設計理念不同，導致設備和動車組系統無法實現全面兼容，加之高鐵電磁兼容技術基礎薄弱，缺乏相關理論基礎支持，運營車輛的電磁干擾防護措施難以實施等原因，使得在我國高鐵運行的初期，動車組及車載設備的電磁干擾故障頻出，高鐵電磁環境效應缺乏系統驗證，嚴重影響了高鐵運營的安全性和可靠性。因此，系統解決高鐵裝備的電磁兼容問題，構建高鐵電磁兼容質量監督體系是我國高鐵發展到全面創新階段必須要面對的研究課題。 基於上述套用需求，項目組圍繞高速鐵路的電磁環境和動車組車載設備的電磁兼容性基礎理論，從電磁兼容的三要素入手，首先重點研究了高鐵系統內的最主要電磁騷擾源——受電弓接觸網分離時對車載設備所產生的輻射和傳導脈衝騷擾。研究了弓網放電脈衝的特性和動車組運行速度對弓網放電騷擾的影響，建立了動車組在不同運行速度下弓網離線放電的理論模型和實驗室模擬仿真實驗模型。其次，以動車組車載點式應答器（BTM）和速度感測器所受的電磁干擾為例，研究了動車組車載設備的電磁騷擾傳輸和耦合特性，以切斷電磁騷擾的耦合途徑的方式，成功解決了線上運營車輛車載BTM和速度感測器的地環路干擾問題。第三，採用線間串擾理論和接地抗干擾技術，研究了基於動車組整車的車載設備的抗干擾特性，建立了動車組整車布線和接地的電磁兼容性預測模型，解決了動車組整車電磁兼容預測建模的關鍵問題。最後，研究了高速電氣化鐵路對周圍敏感設施的電磁環境效應和有效安全防護距離，為高鐵的進一步發展提供環境適應性依據。 項目組按期完成了任務書規定的研究內容，並在上述研究的基礎上，公開發表論文16篇。申請發明專利6項，其中3項已獲得授權。制定鐵路行業高鐵信號系統電磁兼容檢測細則8項，《軌道交通有人環境中電子和電氣設備產生的磁場強度測量方法》國家標準1部，目前已形成報批稿並通過審查。在研究過程中，多次解決了高鐵線上運營車輛車載設備的電磁干擾故障，據中國鐵路總公司運輸局統計，2014年動車組車載信號設備的干擾故障率比往年有大幅降低。 可見，本項目的研究成果既可以促進系統級電磁兼容理論研究的深化，又可以直接指導解決國家重點基礎設施的技術問題，實踐問題導向的科學研究。