本文選題：高速動(dòng)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(dòng)車組是一個(gè)集高壓大功率設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及信號(hào)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(jī)理多樣,某些受擾設(shè)備在特定條件下也會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成干擾;同時(shí),高速動(dòng)車組采用分散動(dòng)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(dòng)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(wú)法完整準(zhǔn)確地對(duì)高速動(dòng)車組電磁兼容進(jìn)行研究。特別是高速動(dòng)車組內(nèi)部不同功率等級(jí)及不同類型的線纜走線錯(cuò)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(yùn)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(zhǎng)度分布參數(shù)困難,所建立的線間串?dāng)_模型不易擴(kuò)展,無(wú)法對(duì)高速動(dòng)車組線間串?dāng)_問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確分析。因此,亟需對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的電磁兼容預(yù)測(cè)建模方法進(jìn)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(jìn)行工程應(yīng)用。針對(duì)以上問(wèn)題,本文通過(guò)理論分析、仿真建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的手段,圍繞高速動(dòng)車組電磁兼容預(yù)測(cè)建模方法及應(yīng)用展開(kāi)研究,完成的主要研究?jī)?nèi)容和取得的研究成果包括以下幾個(gè)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(cè)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(guò)構(gòu)建對(duì)象和模塊,分析模塊間的相互關(guān)系,達(dá)到對(duì)系統(tǒng)電磁兼容進(jìn)行預(yù)測(cè)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(jìn)行系統(tǒng)電磁兼容分析時(shí),可針對(duì)所研究的問(wèn)題對(duì)模塊進(jìn)行單獨(dú)調(diào)用,有效簡(jiǎn)化了系統(tǒng)級(jí)電磁兼容預(yù)測(cè)分析過(guò)程,增強(qiáng)了系統(tǒng)模型的靈活性及可擴(kuò)展性,為高速動(dòng)車組整車電磁兼容預(yù)測(cè)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(guò)調(diào)用不同形式的并矢量格林函數(shù),實(shí)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(wèn)題。所建立的多端口線間串?dāng)_耦合模型具有很強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性,為分析復(fù)雜環(huán)境下的線間串?dāng)_問(wèn)題提供了理論依據(jù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果最大誤差僅為2dB。(3)將高速動(dòng)車組線間串?dāng)_耦合模型應(yīng)用到工程實(shí)踐中。利用該模型分析了高速動(dòng)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(wèn)題。并在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,使用該模型對(duì)車底布線方式進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)估,提出了基于電磁兼容性最優(yōu)化的車底布線設(shè)計(jì)方案建議。實(shí)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(cè)建模方法,為高速動(dòng)車組系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性的預(yù)測(cè)分析奠定了基礎(chǔ)。所建立的高速動(dòng)車組線間串?dāng)_耦合多端口網(wǎng)絡(luò)模型為解決高速動(dòng)車組布線等工程實(shí)際問(wèn)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U266

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