电气化弓网离线电弧对gsm

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1、电气化弓网离线电弧对GSM电气化弓X离线电弧对GSM-R的电磁噪声分析　摘要：本文主要讨论GSM-R数字移通信系统的电磁干扰和电磁兼容问题,分析了电气化弓X离线噪声，以及此类噪声对GSM-.L-R的影响做了有意义的工作。　　关键词：GSM-R；弓X离线；同频干扰　　中图分类号：U264.34文献标识码:A　　1.弓X电弧的噪声分析　　现有的文献及实测均表明，对GSM-R无线通信系统的主要电磁干扰来自于弓X电弧，其主要产生的是高频电磁波，且频率有大部分正好是落在GSM-R所使用的频段范围内[1]。所以分析弓X电弧的产生噪声对研究GSM-R抗干扰问题是必要的。既有文献[2]对弓X电弧进行了Sim

2、ulink建模仿真，在解决弓X离线对电磁兼容环境造成的污染，做了积极地探索工作。本文主要是针对弓X电弧对GSM-R所在的900M频段的噪声仿真，有更强的针对性。　　（1）单次火花放电　　要探讨弓X离线电弧在900M频段的噪声，那先要考虑弓X离线单次放电情况。火花放电具有很宽的噪声频谱，从十KHZ到上GKHZ。单次火花放电所产生的噪声是由一系列衰减震荡的脉冲组成，该噪声峰值检波电压服从高斯分布，半峰值脉宽为2.36σ,有MATLAB仿真。　　火花放电脉冲上升沿在ns数量级上，振荡持续时间约为十几到几十ns。单次火花放电所产生的噪声，其电流幅值的衰减在误差范围内满足负指数分布规律。　　（2）连续

3、放电　　列车在运行过程中，弓X离线造成的放电并不是单次出现的。那分析弓X电弧在900M频段的干扰需要分析连续放电情况。当受电弓与接触线分离，空气间隙的端电压随着接触X工频电压变化逐渐增大，直到到达击穿电压Ub时，间隙就被击穿了。此时，若电源容量足够，气隙将形成电弧放电。这时间隙完全丧失绝缘性能，形成了短路的通道，产生很大电流的电弧，温度达上千度，产生强光辐射以及高频电磁波。当该工频电流减小至零点附近时，电弧熄灭，受电弓与接触线之间恢复高阻状态；然后空气间隙的端电压再次达到击穿电压，重复上面所描述的现象，直到受电弓与接触线恢复良好电接触为止。　　弓X电弧噪声模型由列车经过硬点、弓X离线、单次空

4、气放电、连续空气放电、电弧产生。击穿电压取30KV，极间距离取1cm，空气密度取1，火花放电时间取10us，受电弓归算质量取59kg，极间距离取10cm，弓X一次离线在900MHZ频段电弧噪声分布仿真如下图2所示。　　图2弓X一次离线电弧噪声分布　　有图2可知，弓X电弧产生的高频电磁波频率部分散落在GSM-R系统的载频范围内，造成同频干扰。当电磁噪声幅度较大时，将对系统的可靠性造成严重影响，使得系统误码率急剧增高，甚至会产生通信中断现象。对于一般的通信来说，这种现象不会造成严重的后果，列控系统的车地双向通信数据需要通过GSM-R系统进行传输，不能有丝毫的错误发生。因此，系统误码率升高和通信中

5、断会严重威胁列车行车安全，对列车营运造成极大的安全隐患。　　（3）连续放电的重复频率　　为了仿真列车运行过程中连续离线弓X噪声在900MHZ频段分布，需要用到电弧的重复频率。接触X与受电弓之间产生的电弧出现频率与以下几个参数相关：接触X定位点之间的跨距d，列车运行速度v。由此，可以得到统计意义上的电弧重复频率[2]　　其中：v表示列车运行速度（km/h）；d表示硬点间距（m）；ρ表示弓X离线概率。　　本文通过输入接触X硬点间距，列车运行速度实现列车周期性的通过硬点；以指数概率分布作为受电弓离线的概率分布，并同时以之生成最大离线间隙；通过最大离线间隙、回复力（一般近似等于接触X压力）和受电弓归

6、算质量计算弓X离线的时间以及所产生的击穿电压。最大离线间隙取1cm，回复力取79.79N，硬点间距取70m，列车运行速度取300km/h，弓X离线概率0.45。　　弓X连续离线产生的噪声如图，在过硬点的时候发生离线事件，具有随机性。电力机车速度越高，受电弓与接触导线分离的可能性越大，弓X电弧越容易产生。电弧产生时向周围发射高频噪声，对机车沿线的通讯信号和无线电信号造成很大的干扰，严重时会导致通讯间断和无线电信号失效等现象。　　2.弓X离线噪声分析　　对于本文所研究的弓X电弧产生的高频同频电磁噪声，幅度具有随机性，而频率分布也是在900MHz附近分布，噪声的频率分布范围与GSM-R的工作频率相

7、互重叠，而且幅度变化较大，噪声强度高的时候会对GSM-R通信系统的性能造成严重影响。对.L-R基站发射的信号来说，信号要经过空间的衰落，空间传播信道可看做瑞利信道，而且具有多径效应，几乎在列车运行时GSM-R的天线系统很少有机会收到直达波，但是对于弓X电弧放电产生的高频电磁波噪声则不同，这种噪声源距离天线接收系统极近，空间损耗几乎可以忽略，距离就为机车电弓与GSM-R天线系统的距离，而且几乎绝大部分是直达波接