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高速动车组车厢屏蔽效能研究

作　者: 卢怡
导　师: 闻映红
学　校: 北京交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 高速动车组屏蔽效能仿真
分类号: U266
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着中国高速铁路事业的迅速发展,客运列车的高速化已是大势所趋。与普通客运列车相比,高速动车牵引系统的功率更强、空间上分布范围更广,从而导致了高速动车车厢内的电磁环境恶化。与此同时,高速动车车厢内部的控制设备、通信设备的数量也有所增加,这些弱电设备一旦受到外界电磁噪声的干扰,就有可能危及行车安全,产生严重后果。对于高速动车的抗电磁干扰问题,以往的做法是从设备入手,提高车厢内敏感设备的抗扰度或减小车厢外大功率设备的电磁骚扰发射,这是从电磁干扰三要素中的“敏感设备”和“骚扰源”入手的。本文从电磁干扰三要素中的“传播途径”入手,将高速动车车厢看作一个整体,考虑其对于车厢外部电磁骚扰的屏蔽作用,研究车厢的屏蔽效能并分析可能对屏蔽作用产生影响的因素,力求切断电磁骚扰的“传播途径”。本文的研究,为下一步提高动车车厢屏蔽效能的相关研究奠定了基础,拟通过这种思路来改善车厢内部的电磁环境,为车内敏感设备的正常工作和行车安全提供保障。本文首先对屏蔽原理进行总结分析,然后对最高时速380km/h的高速动车组进行现场测试,测试项目包括动车车厢内的电磁环境和车下设备箱内的电磁环境,取得了车厢内空间电磁场、车厢内空间低频磁场、牵引变压器输出电缆下方磁场、牵引变流器下方磁场等一系列实验数据。这是国内首次对时速300km/h以上的高速动车车内电磁环境进行全面测试,通过对测试数据的分析,得到高速动车组车厢内电磁骚扰的主要骚扰源特性,进而利用计算机仿真软件,以现有动车车体为蓝本建立仿真模型,计算车厢内8个有代表性的测试点在指定频率范围内的屏蔽效能并进行分析。在此基础上,建立24个车窗形状、车窗尺寸、车窗数量各不相同的车体模型,计算其内部指定点的屏蔽效能,分析由车窗形状、尺寸、数量的差异而引起的屏蔽效能差异,寻找规律。最后,提出若干提高车厢屏蔽效能的建议,以期从根源上阻断电磁骚扰的传播途径,改善动车车厢内部的电磁环境。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-15
  1.1 选题的背景  11-13
  1.2 国内外发展现状  13
  1.3 本文的章节安排  13-15
2 屏蔽原理分析  15-27
  2.1 屏蔽效能的定义  15-16
  2.2 电场屏蔽  16-18
    2.2.1 静电场屏蔽原理  16-17
    2.2.2 交变电场屏蔽原理  17-18
  2.3 磁场屏蔽  18-21
    2.3.1 低频磁场屏蔽原理  18-20
    2.3.2 高频磁场屏蔽原理  20-21
  2.4 电磁场屏蔽  21-24
    2.4.1 反射损耗  21-23
    2.4.2 吸收损耗  23-24
    2.4.3 多重反射的修正因子  24
  2.5 屏蔽效能的计算  24-27
    2.5.1 屏蔽材料的屏蔽效能  24-25
    2.5.2 开孔屏蔽体的屏蔽效能  25-27
3 高速动车组电磁环境的现场测试  27-45
  3.1 车厢内部的电磁环境测试  28-38
    3.1.1 车厢内40Hz-400Hz低频交流磁场测试  28-34
    3.1.2 车厢内9kHz-30MHz电磁环境测试  34-35
    3.1.3 车厢内30MHz-4.5GHz电磁环境测试  35-38
  3.2 车下设备箱内的电磁环境测试  38-45
    3.2.1 牵引变压器附近的电磁环境测试  38-43
    3.2.2 牵引变流器附近的电磁环境测试  43-45
4 高速动车组车厢屏蔽效能的仿真  45-63
  4.1 仿真软件的选择  45
  4.2 仿真模型的建立  45-48
  4.3 仿真结果及分析  48-61
    4.3.1 车窗数量对屏蔽效能的影响  53-56
    4.3.2 车窗尺寸对屏蔽效能的影响  56-58
    4.3.3 车窗形状对屏蔽效能的影响  58-60
    4.3.4 仿真结果分析  60-61
  4.4 改善车体屏蔽效能的建议  61-63
    4.4.1 更换车体材料  61
    4.4.2 更换车窗玻璃  61-63
5 结论  63-64
参考文献  64-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69

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