本文選題：高速動車組 + 電磁兼容　； 參考：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：高速動車組是一個集高壓大功率設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及信號控制設(shè)備于一體的復(fù)雜巨系統(tǒng)。其內(nèi)部電磁干擾源眾多且形成機理多樣,某些受擾設(shè)備在特定條件下也會對其他設(shè)備造成干擾;同時,高速動車組采用分散動力牽引,有限的空間使得車載電子電氣設(shè)備安裝與布線密集,電磁騷擾傳輸耦合復(fù)雜。僅從高速動車組系統(tǒng)內(nèi)某一設(shè)備或器件的電磁兼容角度出發(fā),無法完整準(zhǔn)確地對高速動車組電磁兼容進行研究。特別是高速動車組內(nèi)部不同功率等級及不同類型的線纜走線錯綜復(fù)雜,由線間串?dāng)_導(dǎo)致的電磁干擾故障,直接影響列車運行安全。經(jīng)典的多導(dǎo)體傳輸線法在復(fù)雜環(huán)境中提取單位長度分布參數(shù)困難,所建立的線間串?dāng)_模型不易擴展,無法對高速動車組線間串?dāng)_問題進行準(zhǔn)確分析。因此,亟需對復(fù)雜系統(tǒng)的電磁兼容預(yù)測建模方法進行研究,并提出一種新的線間分布參數(shù)提取方法,建立線間串?dāng)_耦合模型,進行工程應(yīng)用。針對以上問題,本文通過理論分析、仿真建模及實驗驗證的手段,圍繞高速動車組電磁兼容預(yù)測建模方法及應(yīng)用展開研究,完成的主要研究內(nèi)容和取得的研究成果包括以下幾個方面,(1)研究并提出了復(fù)雜系統(tǒng)面向?qū)ο蟮哪K化電磁兼容預(yù)測建模方法。該方法從電磁兼容三要素入手,利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)及模塊化建模的思想,通過構(gòu)建對象和模塊,分析模塊間的相互關(guān)系,達(dá)到對系統(tǒng)電磁兼容進行預(yù)測分析的目的。由于該方法忽略了模塊內(nèi)部特征,只關(guān)注模塊端口間的關(guān)系,使得在進行系統(tǒng)電磁兼容分析時,可針對所研究的問題對模塊進行單獨調(diào)用,有效簡化了系統(tǒng)級電磁兼容預(yù)測分析過程,增強了系統(tǒng)模型的靈活性及可擴展性,為高速動車組整車電磁兼容預(yù)測建模提供了思路和手段。(2)研究并提出了基于矩量法和混合積分方程的分布參數(shù)提取方法,推導(dǎo)了表征干擾傳輸耦合特性的電磁騷擾傳輸函數(shù),并在此基礎(chǔ)上建立了不同于傳輸線模型的線間串?dāng)_耦合模型。通過調(diào)用不同形式的并矢量格林函數(shù),實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)中不同布線位置的線間分布參數(shù)的提取,解決了多導(dǎo)體傳輸線法在復(fù)雜環(huán)境下分布參數(shù)提取困難的問題。所建立的多端口線間串?dāng)_耦合模型具有很強的靈活性和可擴展性,為分析復(fù)雜環(huán)境下的線間串?dāng)_問題提供了理論依據(jù)。經(jīng)實驗驗證,結(jié)果表明本文提出的線間串?dāng)_耦合模型分析結(jié)果與實驗結(jié)果最大誤差僅為2dB。(3)將高速動車組線間串?dāng)_耦合模型應(yīng)用到工程實踐中。利用該模型分析了高速動車組由于供電線與連接ATP和DMI的Profibus總線的線間串?dāng)_導(dǎo)致的電磁干擾故障問題。并在中國標(biāo)準(zhǔn)動車組設(shè)計過程當(dāng)中,使用該模型對車底布線方式進行了預(yù)測評估,提出了基于電磁兼容性最優(yōu)化的車底布線設(shè)計方案建議。實現(xiàn)了理論模型的工程應(yīng)用。綜上所述,本文提出的復(fù)雜系統(tǒng)面向?qū)ο蟮哪K化電磁兼容預(yù)測建模方法,為高速動車組系統(tǒng)級電磁兼容性的預(yù)測分析奠定了基礎(chǔ)。所建立的高速動車組線間串?dāng)_耦合多端口網(wǎng)絡(luò)模型為解決高速動車組布線等工程實際問題提供了手段。
[Abstract]:EMU is a set of high voltage power equipment, network communication equipment and signal control equipment in one of the complex giant system. Its internal source of electromagnetic interference and the formation mechanism of many forms, some disturbance of equipment under certain conditions will cause interference to other equipment; at the same time, the high-speed EMU traction power is limited by dispersion. The space vehicle electrical and electronic equipment installation and wiring density, electromagnetic disturbance transmission coupling complex. Only from a high-speed EMU electromagnetic equipment or devices within the system is compatible with the point of view, unable to complete and accurate high-speed EMU electromagnetic compatibility research. Especially the internal high speed EMU different power levels and different types of cable. Perplexing line faults caused by electromagnetic interference, crosstalk, directly influences the safety of train operation. The classic method of multi conductor transmission line single extraction in complex environment A distributed parameter difficult length, the crosstalk model is not easy to expand, unable to carry out accurate analysis of crosstalk of high-speed EMU line. Therefore, the prediction modeling method to the research of electromagnetic compatibility for complex systems, and proposes a new method of extracting distributed parameter line, establish the crosstalk coupling model and the engineering application. To solve the above problems, this paper through theoretical analysis, simulation modeling and experimental verification of the method about high-speed EMU electromagnetic compatibility research on predictive modeling methods and applications, the main research contents and complete the research achievements include following aspects: (1) study and put forward the modeling method of modularization electromagnetic compatible object oriented complex system. The method of electromagnetic compatibility from the three factors, the use of object-oriented technology and modular modeling idea, through the construction of objects and modules, divided The relationship analysis between modules, the system EMC prediction and analysis purposes. Because the method ignores the module internal characteristics, only concerned about the relationship between the port module in the system, the electromagnetic compatibility analysis, the research problems of separate module calls, to simplify the system level electromagnetic analysis the process compatibility, enhances the system flexibility and scalability, provide ideas and methods for high speed EMU vehicle electromagnetic compatibility prediction model. (2) study and put forward the extraction method of distributed parameter moment method and hybrid integral equation based on the electromagnetic disturbance transfer function characterization of coupling interference of transmission is deduced. Based on the crosstalk coupling model is different from the model of transmission line between lines. By calling different forms and vector Green functions, the realization of different wiring in complex systems The location of the line between the distribution parameters of the extraction, solve the multi conductor transmission line method in complex environment distribution parameter extraction. The difficult problem of multi port line the crosstalk coupling model has strong flexibility and scalability, and provides a theoretical basis for the analysis of crosstalk between lines in complex environment through experiments. Verification results show that the proposed crosstalk coupling model analysis results and experimental results the maximum error is only 2dB. (3) of the high speed EMU crosstalk coupling model is applied to the engineering practice. By using this model to analyze the electromagnetic interference problem of high speed EMU due to failure resulting in the power supply line and connect the ATP and DMI bus Profibus the crosstalk. And in the Chinese standard EMU design process, using the model of prediction and evaluation on vehicle routing mode, put forward the optimization of vehicle based on electromagnetic compatibility The design scheme of wiring. The theoretical model of the realization of engineering applications. In summary, predictive modeling method of object-oriented modular electromagnetic compatible complex system is proposed in this paper, laid the foundation for the prediction and analysis of high speed EMU system level electromagnetic compatibility. The high-speed EMU crosstalk coupling multi port network model to solve the practical problems of high speed EMU wiring engineering provides the means to establish.

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U266

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本文編號：1741433