弓網(wǎng)電弧電磁干擾傳播的若干理論研究.pdf

1、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果顯示離線引起接觸網(wǎng)—受電弓之間的電?。üW(wǎng)電弧）是一個(gè)頻譜很寬的電磁干擾發(fā)射源。一方面鐵路地面架設(shè)的供電導(dǎo)體:接觸網(wǎng)、負(fù)饋線和鋼軌等供電導(dǎo)體構(gòu)成的多導(dǎo)體傳輸線(MulticonductorTransmissionLineMTL)為弓網(wǎng)電弧電磁干擾的傳播提供了回路，另一方面沿著地面架空MTL傳播的弓網(wǎng)電弧電磁干擾也向外輻射電磁波，影響鐵路沿線電子敏感設(shè)備的正常工作。這些為電磁干擾提供傳播路徑的MTL都架設(shè)的大地之上，大地是一

2、個(gè)由固體顆粒、水和空氣構(gòu)成的復(fù)雜不均勻混合體，由于長期的沉積作用，明顯表現(xiàn)出水平分層特性。由于在分層結(jié)構(gòu)表面吸附表面波(trappedsurfacewave)的存在，弓網(wǎng)電弧電磁干擾沿分層土壤表面的電磁輻射也發(fā)生明顯變化，同時(shí)也影響了電磁干擾沿架空MTL的傳播特性。為了簡化分析本文把土壤看成是二層結(jié)構(gòu)，其中下層土壤厚度為無窮大，分別研究了AT變壓器、軌道電路和二層土壤對(duì)電氣化鐵路弓網(wǎng)電弧電磁干擾傳導(dǎo)和輻射傳播的影響。
　　本文基于

3、多導(dǎo)體傳輸線理論的時(shí)域有限差分法（Finite-DifferenceTime-DomainFDTD）研究了弓網(wǎng)電弧電磁干擾沿架空多導(dǎo)體的傳導(dǎo)干擾傳播特性，首先根據(jù)研究對(duì)象不同分別把架空多導(dǎo)體等值合并為三導(dǎo)體和四導(dǎo)體傳輸線，計(jì)算了多導(dǎo)體的二層土壤自阻抗和互阻抗矩陣，并用矢量匹配法得到了該阻抗值的近似結(jié)果?？紤]到AT變壓器和軌道電路設(shè)備對(duì)電弧電磁干擾的傳導(dǎo)影響較大，介紹了基于試驗(yàn)和矢量匹配法得到等效電路的步驟，并根據(jù)它們等效電路的狀態(tài)變量方

4、程和輸出方程，推出了集總元件（AT變壓器和軌道電路設(shè)備）連接在多導(dǎo)體終端和中間時(shí)的FDTD迭代公式。從推出的結(jié)果可以看出由于AT變壓器和軌道電路設(shè)備不是連接在主動(dòng)線(ActiveLine)和參考線之間而是連接在主動(dòng)線和主動(dòng)線之間，使得FDTD迭代公式中的矩陣不再是對(duì)角線矩陣，增加了求解時(shí)間。
　　弓網(wǎng)電弧電磁干擾沒有成熟的數(shù)學(xué)模型，而梯形電壓波可以很方便地調(diào)節(jié)參數(shù)模擬不同帶寬的干擾源，所以本文基于以上推導(dǎo)的迭代公式以梯形電壓波作為

5、弓網(wǎng)電弧電磁干擾源研究了不同帶寬電磁干擾源的傳播特性;二層土壤通過影響電報(bào)方程中的地阻抗而影響電弧電磁干擾的傳導(dǎo)，通過改變上層土壤的厚度研究了不同土壤結(jié)構(gòu)對(duì)電磁干擾傳播的影響;由于弓網(wǎng)電弧的發(fā)生位置是隨機(jī)的，且同時(shí)也可能連續(xù)發(fā)生多個(gè)干擾源，本文研究了弓網(wǎng)電弧距AT變壓器不同距離和單個(gè)、雙個(gè)電磁干擾源的傳播特性。
　　最后論文研究了二層土壤結(jié)構(gòu)對(duì)弓網(wǎng)電弧電磁干擾輻射傳播的影響，基于頻域麥克斯韋方程推導(dǎo)了架設(shè)在二層土壤上無限長導(dǎo)體的場(chǎng)

6、分量積分表達(dá)式，根據(jù)圍道積分理論得出在土壤表面的場(chǎng)，包括直射波、反射波、側(cè)面波和吸附表面波，分析得出該吸附表面波由被積函數(shù)的極點(diǎn)留數(shù)決定，與上層土壤厚度有很大關(guān)系（在一定厚度下吸附表面波占主要成分），且離開地面以后迅速衰減的結(jié)論。并指出了電氣化鐵路電磁干擾測(cè)試中由于天線距離地面1-3米，此時(shí)吸附表面波幾乎已經(jīng)衰減完，不能反映出地面吸附表面波的情況。分析結(jié)果顯示，地面電子敏感設(shè)備建設(shè)僅依據(jù)測(cè)試結(jié)果是不行的，還要參考施工地點(diǎn)大地的電磁特性，