電磁拓撲在鐵路信號電纜串擾問題中的應用.pdf

1、隨著高速鐵路以及重載鐵路的快速發(fā)展，電氣化鐵路牽引功率顯著增大，加之大量電力電子設備在鐵路系統(tǒng)中的應用，使得鐵路信號設備工作的電磁環(huán)境越來越復雜，受干擾的情況也越發(fā)頻繁，亟需進行相關的理論研究和計算。但是鐵路系統(tǒng)是由強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)組成的開放式復雜電磁系統(tǒng)，具有物理尺寸大、電磁頻譜寬、電磁場強高的特點。相比其它復雜電磁系統(tǒng)，如飛機、汽車等，高速鐵路系統(tǒng)的電磁干擾分析更為復雜。單純的FEM、FDTD等數(shù)值方法不適合這種復雜系統(tǒng)的電磁分析

2、。電磁拓撲(EMT)理論在20世紀70年代中期由美國學者C.E.Baum等人提出，是順應電磁兼容性理論和技術發(fā)展趨勢出現(xiàn)的一種電磁分析方法。對于鐵路這種強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)組合成的復雜電磁系統(tǒng)，系統(tǒng)內既有低頻傳導問題，又有高頻輻射問題，電磁拓撲理論有效地將“場”和“路”的分析方法結合到一起，大大降低了了復雜電磁系統(tǒng)分析的難度。國內在這方面研究還處于起步階段。雖然美國、法國已經(jīng)將電磁拓撲方法應用在飛機、導彈、衛(wèi)星、汽車等多個領域的電磁兼容分

3、析問題上，但在鐵路系統(tǒng)，關于電磁拓撲的應用研究還很少。
　　本文首先從我國鐵路供電系統(tǒng)和信號設備工作特點的角度出發(fā)，分析鐵路現(xiàn)場存在的典型電磁干擾;接著對電磁拓撲方法基本理論以及BLT方程中的參數(shù)進行了介紹;然后選取鐵路現(xiàn)場存在電磁干擾的典型場景，即電纜槽內貫通地線對鄰近信號電纜產(chǎn)生近場干擾的情形，建立相應的電磁拓撲模型，推導出對應的BLT方程，并利用MATLAB軟件編寫程序對兩電纜間的串擾進行仿真計算，并通過與前人用集總參數(shù)模型