基于铁道信号设备瞬态脉冲干扰产生及抑制措施研究
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高速铁路通信信号的调制与干扰抑制研究近年来,高速铁路的飞速发展对通信信号的传输提出了更高的要求。
为了保证高速铁路通信系统的稳定性和可靠性,研究人员们一直在努力寻找更好的调制方法和干扰抑制技术。
本文将对高速铁路通信信号的调制与干扰抑制进行深入研究。
首先,我们需要明确高速铁路通信信号的特点和传输要求。
高速铁路通信信号主要包括语音、数据和视频等多种形式。
这些信号在传输过程中,需要保证高速率、高可靠性和低延迟。
与传统的有线通信不同,高速铁路通信信号的传输环境十分恶劣,常常受到电磁干扰、多径衰落等因素的影响。
因此,合理选择调制方法和有效抑制干扰是保障高速铁路通信质量的重要环节。
调制是将待传输的信息信号转换成适合传输介质的信号形式的过程。
在高速铁路通信系统中,常用的调制方法有正交频分复用(OFDM)、正交振幅调制(QAM)等。
OFDM调制能够将一个高速数据流分散到多个较低速率的子载波上,提高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
而QAM调制则通过改变振幅和相位的组合来传输复杂的数字信号,具有高比特率和抗噪声干扰的优势。
在实际应用中,我们可以根据具体情况选择适合的调制方法,以实现更高的传输效率和更好的信号质量。
然而,在高速铁路通信系统中,信号的传输常常受到各种干扰的影响,如电磁干扰、多径衰落、天线间干扰等。
为了有效抑制干扰,降低误码率,我们需要采取相应的抗干扰措施。
一种常见的抗干扰技术是自适应均衡技术,它通过对接收信号进行预测和补偿,提高了信号的抗干扰能力和抗多径衰落能力。
此外,还可以使用空间分集技术,通过多个接收天线接收多个独立的信号路径,并通过接收信号的合并提高接收性能。
此外,使用前向纠错编码和差错检测技术也能提高系统的抗干扰能力。
除了上述调制方法和干扰抑制技术外,还可以通过优化天线设计和布局来改善信号传输质量。
合理选择天线类型、天线高度和天线数量等因素,可以减小信号传输中的衰落和干扰影响,提高通信质量。
同时,采用数学建模和仿真技术,可以对天线系统进行设计和优化,以满足高速铁路通信系统的需求。
技术与检测Һ㊀铁路信号干扰的来源及防治策略分析孔佳元摘㊀要:文章基于对铁路信号干扰来源及防治策略进行了研究,首先,阐述铁路信号干扰来源包括电磁干扰㊁环境干扰㊁谐波干扰㊂然后,分析铁路信号干扰带来的问题㊂最后,给出铁路信号干扰防治策略㊂关键词:铁路;信号;干扰㊀㊀铁路信号在列车运行过程中发挥着不可替代的作用,铁路信号能够为列车行驶提供有效信息,促使车内工作人员能够对车辆实际运行情况有正确了解㊂这样在面临突发情况或者紧急情况时,可以及时发出警报㊂但是铁路信号在运行过程中,会受到不同因素干扰,这对列车的安全稳定运行会产生很大影响㊂所以,文章将针对铁路信号干扰的来源及防治策略相应内容进行阐述㊂一㊁铁路信号干扰来源铁路信号干扰来源存在不同,文章主要从以下几点进行阐述(如图1):(1)电磁干扰㊂电磁干扰在铁路信号干扰中属于一种无法避免的干扰形式,因为地球本身存在磁场,磁场对信号电缆会产生持续性影响㊂电磁干扰主要包括两种形式,分别是传导干扰与辐射干扰㊂传导干扰在对铁路信号干扰中,主要利用的是导电介质;辐射干扰能够造成干扰问题的主要原因是对辐射介质的应用㊂当出现电磁干扰时,会对铁路信号强度造成影响,当信号即将传递到列车内时会突然消失不见㊂(2)环境干扰㊂在我国不同地区中,气候环境存在不同,因此,气候环境也成为干扰铁路信号的一个重要因素㊂通常情况下,当列车行驶到山区隧道或者偏僻地区,此时信号强度会降低㊂各个区风力㊁湿度以及温度等存在不同,这会在不同程度上对信号造成影响㊂(3)谐波干扰㊂在铁路信号系统中,电力系统是其中的重要组成部分㊂电力系统在运行过程中会产生谐波,谐波对铁路信号造成影响㊂例如,电力设备设施在正常状态下运行,如果内部电压值或者电流值出现起伏,那么会产生较为明显的谐波㊂谐波的出现会将铁路信号的传输途径阻断,导致铁路信号无法传送到接收方㊂图1 铁路信号干扰二㊁铁路信号干扰带来的问题当铁路信号受到干扰时,会带来不同问题,文章主要从以下几点进行阐述:(1)带来的安全性问题㊂铁路信号能够准确及时的进行传递,对于列车安全稳定运行而言有着重要意义㊂如果铁路信号受到干扰,那么会在一定程度上的影响列车运行㊂比如,前后两辆列车无法及时接收到对方的信号与信息,这样无法对车辆控制方式作出合理判断㊂在这过程中,会影响工作人员操作㊂一旦出现操作失误问题,那么会引发安全事故㊂(2)带来的效率性问题㊂当铁路信号受到干扰时,会对信号传输时效性造成影响㊂如果在时间方面存在严重偏差问题,那么会影响工作人员信号识别㊂通常情况下,在接收到原始信号后,需要经过有效处理,才能将信号内容展现出来㊂在受到外界干扰时,传输时间延长,影响信号处理效率㊂三㊁铁路信号干扰防治策略为促使列车安全稳定运行能够得到保障,针对铁路信号干扰问题要作出有效防治㊂在这一过程中,要确保电缆传输性能稳定性,有着较强抗干扰能力㊂这样可以防止因为电缆信号,影响列车的安全运行㊂基于此,在实际铁路信号干扰防治中,要做好以下几点工作㊂(一)指导性作业指导书㊁工艺技术文件以及检验检测文件,都要在最大限度上保证准确性特点㊁可操作性特点与指导性特点㊂文件内容要及时对其进行细化与完善,比如,细化到相应的操作要点㊁控制要点㊁工艺参数要点等,这样才能为检验检测工作展开打下良好基础㊂在这一过程中,电缆质量可以得到保障,将其应用在铁路信号传输中,减少干扰问题出现㊂(二)要对环境问题进行充分考虑,因为环境因素会对铁路信号传输产生影响㊂基于此,在列车运行与信号传输中要考虑环境问题,及时对当地实际情况进行分析㊂然后结合实际情况,对信号传输进行有效调整,通过该种方式,能够在一定程度上降低环境对铁路信号传输的影响㊂(三)电力系统要保证自身的安全稳定运行,避免电压值或者电流值出现明显起伏问题㊂为实现这一目的,工作人员对于电力系统的运行,要及时进行监督与管理㊂这样可以发现电力系统在运行中存在的问题,并给出有效解决措施,防止因为电力系统原因,影响信号传输㊂四㊁结束语综上所述,铁路信号干扰会影响列车的安全稳定运行㊂为避免安全事故的发生,使得列车运行得到保障㊂工作人员要及时分析铁路信号干扰来源,然后给出相应解决措施,实现我国铁路事业更好发展㊂参考文献:[1]方升炜.高速铁路信号设备质量若干问题分析与对策[J].上海铁道科技,2016(2):38-39.[2]常津宁.铁路骨干光传输网色散补偿问题研究[J].铁道通信信号,2019(3):34-36.作者简介:孔佳元,南京泰通科技股份有限公司㊂561。
城市轨道交通CBTC干扰处理方法研究报告摘要:随着无线技术的迅猛发展,基于通信的列车控制技术CBTC已成为轨道交通信号系统的关键技术。
但是,由于列车控制信号的传输是基于自由空间无线信道为传输通道的,因此,如何在当前开放的无线环境下,保证无线CBTC 系统安全、有效和可靠地运行,是我们必须要面对和解决的问题。
本文对CBTC 系统的干扰源进行分析,并从频段选择、设备选用及运营维护等几方面分析,重点提出了一些解决CBTC无线干扰的思路和策略,本文是对当今城市轨道交通信号系统无线安全领域的一次探索,具有深刻现实的意义。
关键词:信号系统;CBTC;抗干扰1.CBTC的应用随着计算机技术(computer)、通信技术(communication)和控制技术(control)的飞跃发展,传统的以轨道电路作为信息载体的列车控制系统逐步以利用3C技术为基础的“基于通信的列车控制系统”——CBTC所取代。
CBTC比之于传统的基于轨道电路的列车控制系统,有两个基本特点:连续的、大容量的列车---轨旁双向数据通信技术。
不以轨道电路作为信息传输媒介,以应答器、计轴或其他形式能传送无线信号的装置作为降级的处理。
通信技术与控制技术的结合重新规划了城市轨道交通信号系统的结构与组成,为列车运行控制的未来发展开辟新的空间。
目前国内CBTC的无线通信系统使用的2.4GHz ( 2.4 GHz~ 2.4835 GHz) 工作频段是国家规定的公用频段。
此频段内,在限定发射功率指标下,无需申请批准就能使用,因此造成该频段应用业务和用户大量集中,潜在无线干扰普遍存在。
CBTC系统干扰源分析便携式Wi-Fi在信息高速发展的今天,利用移动终端随时随地实现无线上网(Wi-Fi)已逐渐成为人们生活中的必需品。
通信运营商推出便携Wi-Fi设备(3G便携式段利用便携Wi-Fi实现无线上网)Wi-Fi无线上网亦采用2.4GHz开放频段,一旦引入地铁很可能会对CBTC无线传输系统带来干扰,从而严重影响地铁运营的安全性。
论铁路电力远动终端抗干扰分析[论文关键词]铁路电力远动终端干扰[论文摘要]研究分析电磁干扰产生的原因、特点及干扰对电力远动系统的影响,从设计的角度对铁路电力远动监控系统进行抗干扰分析研究。
抗干扰设计是电力远动监控系统安全运行的一个重要组成部分,在研制综合自动化系统的过程中,如果不充分考虑可靠性问题,在强电场干扰下,很容易出现差错,使整个电力远动监控系统无法正常运行或出错误(误跳闸事故等),无法向站场和区间供电,影响铁路行车安全。
一、电磁干扰产生的原因及特点(一)传导瞬变和高频干扰1.由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变(配)电所二次侧进入远动终端设备,对设备正常运行产生干扰,严重还可损坏电路。
2.由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰,电压幅值高,时间短、重复率高,相当于一连串脉冲群。
3.铁路电力供电中,特别是现代高速铁路对电力要求都比较高,一般都是几路电源供电,母线投切转换比较频繁,振荡波出现的次数较多。
(二)场的干扰1.正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种,特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。
2.由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁常3.变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程,也产生一定的磁常4.无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰,铁路中继站通常会和通信站在一处,通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。
(三)对通信线路的干扰1.铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站,再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心,遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号,由于变电所高低压进出线缆很多,远动终端受的干扰比较大。
2.中继站一般距铁路都比较近,列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。
(四)继电器本身原因继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号,或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。
铁路电力远动系统设备抗干扰措施摘要:分析铁路电力远动系统设备的干扰原因,讨论了各种干扰的特点,并进入设备的方式,讨论了铁路远程控制系统设备的抗干扰措施。
关键词:电力远程系统抗干扰能力浪涌保护器避雷针铁路电力远动系统被广泛用于中国的铁路,远程和可靠的电力供应,电力系统稳定运行,与铁路安全生产调度密切相关。
抗干扰能力作为一个系统设备的设计内容的重要组成部分,在铁路电力系统的设计过程中必须考虑。
远程控制系统设备是一个高度集成的电子设备,绝缘水平低,是极为敏感的针对外界的干扰,雷电电磁脉冲和过电压的耐受性是非常低的。
遥控设备的工作环境是电场极强的电磁干扰。
各种干扰会影响数据的收集,处理和传输系统,从而影响系统的稳定性和可靠性。
所以,铁路电力远动系统要采取的抗干扰措施,加强和改进系统对雷电保护和干扰,减少外界的干扰,提高系统的抗干扰能力。
1 铁路电力远动系统介绍通信信道站,远程终端和远程控制这三部分组成了铁路电力远动系统,近年来新的技术在全国铁路普遍推广。
铁路电力远程系统一般都采用分层分布式系统结构,主要是通过通信通道,远程终端和远程控制主站这三部分组成,实时监测和控制的铁路配电,电源线和信号电源运作,消除了事故隐患,并加快了故障处理速度。
为了确保供应铁路交通方面的作用。
它的主要功能包括“四遥”(遥信、遥测、遥调、遥控),以及线路故障检测。
2 远动系统设备干扰的主要来源2.1 自然界的干扰所谓的自然界来源的干扰。
指的是各种各样的电磁噪声引起的自然现象,包括雷电,大气噪声,宇宙电磁辐射的异常等等。
而大气层中最为常见、最为严重的电磁干扰源就是雷电。
造成雷击点的成因主要是雷电引起了一个强大的电磁干扰,且通过瞬间场和其影响波及到周围造成干扰。
雷电直接击中系统是不太可能的,因为多数设备都采取一定的防雷措施,不过,雷击电磁脉冲干扰不仅可能通过接地装置和电源线输入、输出线来渗透系统,强脉冲电磁场会产生强烈感应过电压,严重干扰甚至损坏系统设备。
铁路信号干扰的来源及防治措施摘要信号电缆是铁路运输的专用信号电缆,主要用于特定电压下对铁路的数字信号、音频信号等进行控制。
由于信号电缆所处的控制电路存在缺陷,铁路信号传输过程常会受到外界因素的干扰,破坏了原先完整的通信体系。
社会主义科学发展观对铁路交通运输提出了新的要求,相关部门应严格按照规范要求保障信号传输。
鉴于此,本文分析了铁路信号干扰的主要来源及防治处理。
关键词铁路;信号干扰;来源;防治铁路在高速运行时需快速传递各种信号,让车内人员及时掌握车辆运输的实际情况,在遇到突发故障或紧急状况时可及时发出告警提示。
近年来,通信技术人员发现铁路信号传输正面临多方面的干扰,导致信号的准确性、持续性、安全性等均受到明显的破坏。
铁路通信工程改造阶段,技术人员必须配备抗信号干扰的装置以提升其信号强度。
1 信号电缆干扰的主要来源信号电缆主要负责铁路运输中各项信号的传输处理,使铁路所设计的通信系统能够正常发挥作用。
经过长时间的监测得知,信号电缆在处理铁路信号时受到多个因素的干扰,导致信号无法正常传送个接收方。
这种情况不仅降低了人员捕捉信息的效率,也容易造成铁路交通安全事故。
信号电缆干扰的主要来源包括以下几方面。
1)电磁干扰。
电磁干扰是一种不可避免的干扰形式,由于地球电磁场的存在,电磁效应对信号电缆的干扰作用持续产生。
该种干扰包括传导干扰、辐射干扰等两种方式,前者利用导电介质,后者利用辐射介质。
电磁干扰会降低铁路信号的强度,当信号传输快靠近接收方后中断消失。
2)环境干扰。
不同地区的气候环境是不一样的,这也是干扰铁路信号传输的重要因素。
从空间上来说,车辆行驶到山区隧道或偏僻地区时信号强度明显减弱;从气候上来说,各地区的风力、湿度、温度等指标大小不一,其对信号发射端或接收端设备会造成不同程度的干扰。
3)谐波干扰。
电力系统是铁路信号系统的构成,电力系统运行时产生谐波会对铁路信号造成巨大的干扰。
如:电力设备正常作业,内部电压或电流值起伏变化造成明显的谐波,谐波会中断铁路通信信号的传输路径,使铁路信号难以定点定时到达接收方位置。
铁路信号强电磁干扰抑制技术的研究电气化铁路高速发展,铁路信号系统采用了越来越多的精密设备,对抑制强电磁干扰的要求日渐提高。
文章介绍了铁路信号系统中主要的强电磁干扰类型,以及目前实际设计施工中主要采取的抑制电磁干扰的措施。
标签:铁路信号;电磁干扰;电气化引言随着铁路技术的不断发展,微电子、计算机等先进技术陆续被运用到了铁路信号系统中来。
在现如今的电气化铁路系统中,电磁干扰对信号电缆、联锁电码化元件等铁路信号设备的正常运行造成了巨大的威胁,为铁路运输行车安全带来了隐患,危害着铁路职工和人民群众的生命财产安全。
铁路信号系统属于弱电系统,对干扰较为敏感,所以提高系统自身的抗干扰能力是保证铁路信号系统正常运行的重要课题。
1 强电磁干扰电磁干扰(Electromagnetic Interference):即由电磁骚扰所引起的设备元件、传输通道或系统性能的下降。
电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)则是指任何会引起设备或系统降低或者对物质产生损害作用的电磁现象,由于其客观存在性,敏感设备只有在被其影响以至不能正常工作时才构成干扰。
其传播途径有两条,一是通过空间的辐射,即辐射发射;二是通过连接的导线传导,即传导发射。
对铁路信号系统造成的电磁干扰中,主要有雷电电磁干扰和电气化牵引供电系统干扰这两方面。
1.1 雷电电磁干扰雷电是大气放电所产生,由两种带异电荷的雷云接近时而产生的强烈放电现象。
由于雷云一般情况下距离地面较远,所以异种电荷云层放电对地面上的铁路信号系统影响较小。
而雷击作为云层对大地的放电现象,对铁路信号设备的影响非常大。
通常把雷击分为直击雷、感应雷两种主要形式。
直击雷指的是放电直接击中铁路信号系统,它的危害极大,一般会造成设备损坏和人员伤亡等后果。
由于站场内铁路信号设备一般集中在信号机械室附近,所以安装避雷针可以有效的防御直击雷。
然而随着信号设备的精密度越来越高,避雷针的作用已经远远不够。
铁路电力远动系统设备抗干扰措施研究摘要:随着我国科学技术的不断进步和铁路事业的迅速发展,远动系统在铁路电力系统中的运用规模越来越大。
为了更好地确保电力系统的稳定可靠运行,需要特别关注远动系统的抗干扰能力设计。
铁路的电力远动系统相对来说是一个集成度和复杂度较高的电子系统,对于外界的干扰较为敏感,所以在设计铁路电力远动系统时需要考虑到系统的抗干扰能力设计。
首先针对干扰源进行分析研究,从干扰类型的角度进行分析,制定针对性的抗干扰措施,使得铁路的远动系统能够稳定运行,同时提高系统的抗干扰能力。
关键词:铁路电力;系统设备;干扰源;抗干扰措施引言现阶段,远动技术在我国交通行业中的铁路电力系统中的大量运用,提高了铁路电力的管理水平,保证了铁路供电体系的可靠性,在降低运行成本的基础上获得了较大的经济效益。
当前我国铁路系统使用的还是能耗相对低、速度与集成度相对高的电子电路,这样铁路的电力信号就容易被干扰。
所以,一定要增强铁路电力远动设备的抗干扰研究,让屏蔽与过滤技术水平提高,确保系统的稳定与比较独立。
1远动系统设备的主要干扰源1.1放电过程产生的干扰在实际的远动控制系统正常运作过程中,存在较多不同种类的放电现象,如弧光放电、静电放电等。
可持续性进行放电动作的有弧光放电和电晕放电,能瞬间进行放电的是静电放电。
在铁路电力系统的运行记录中存在较多弧光放电的放电形式。
实践证明,这种放电形式产生的电磁干扰强度相对较高,放电所产生的电磁干扰和噪音等都会对电路装置产生一定干扰。
弧光放电在铁路远动控制系统中较为常见,而且影响程度较大。
在铁路电力网络系统中,输电线事故的发生和排除都是在运行过程中进行的,所以需要确保工作中的高压开关设备,确保设备触头位置保持足够的间距。
因为一旦设备触头处产生的电压梯度较大,且产生的临界电压值较大时,会形成弧光放电,进而产生足够强度的电磁干扰。
1.2自然干扰源自然干扰源主要包括大气层噪音、雷电及太阳电磁辐射等。
基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术分析近年来,随着铁路运输的飞速发展,铁路轨道的安全问题逐渐引起人们的关注。
铁轨声发射检测技术是一种有效的铁路轨道安全监测手段,其基于脉冲激励的原理可以提供准确的铁轨缺陷识别和定位信息。
本文将对基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术进行详细分析。
1. 概述基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术是通过施加脉冲激励信号,对铁轨的声发射信号进行监测和分析,以检测铁轨的缺陷和疲劳裂纹。
该技术可以实时监测铁轨的状况,提前预警潜在的问题,确保铁路运输的安全。
2. 脉冲激励原理在基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术中,施加脉冲激励信号是关键步骤。
通过施加特定频率和幅值的激励信号,激发铁轨中的应力波和声发射信号。
这些信号可以被接收器捕捉到,并传输到信号处理单元进行分析。
3. 声发射信号处理信号处理单元对接收到的声发射信号进行分析和处理。
首先,进行信号滤波,去除噪声和干扰,提取出铁轨中的有用信号。
然后,通过谱分析和波形分析等方法,对声发射信号进行特征提取和缺陷识别。
4. 缺陷定位在声发射信号处理的基础上,准确地定位铁轨的缺陷是铁路铁轨声发射检测技术的另一个重要任务。
根据声发射信号在铁轨中传播的特性,可以利用传感器布置和信号延迟计算等方法,确定缺陷的位置。
5. 技术应用基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术在铁路运输中具有广泛的应用前景。
首先,它可以用于铁轨的定期检测和维护,及时发现和修复潜在的缺陷,保障铁路运输的安全性。
其次,该技术可以用于铁轨的长期监测,不仅能够实时监测铁轨的状况,还可以分析和预测铁轨的寿命,优化维护策略。
6. 技术挑战尽管基于脉冲激励的铁路铁轨声发射检测技术在许多方面都表现出良好的应用效果,但仍然存在一些技术挑战。
例如,信号的传输和接收存在信号衰减和干扰的问题,需要进一步优化信号处理算法。
此外,在复杂的铁路环境中,如曲线、交叉口等地形,缺陷的识别和定位也面临一定的困难。
轨道电路信号干扰的原因及预防措施探讨摘要:介绍了轨道电路信号干扰的原因及预防措施,分别对电缆内部的芯线之间相互干扰,外部的强电干扰,外部的干扰的原因分析及提高抗干扰的措施进行了分析,并提出了有效的应对措施。
关键词:轨道电路;传输信号的干扰;强电干扰;屏蔽层;绝缘;工作对轨道电路是我国的铁路信号控制系统的重要组成部分,轨道电路主要由信号发射器、信号电缆、电缆接续盒和钢轨组成,信号电缆和钢轨是轨道电路信号传输的主要媒介。
由于轨道电路、信号电缆和牵引线都沿铁路平等敷设,牵引线是27.5KV的强电,强电对弱电的干扰是不可避免的;另外,在一根电缆内有多个四线组,四线组的用途不同,使的电压等级也不同,信号灯、转辙机继电器用的是强电信号,而轨道电路用的信号为低频信号,是弱电信号,因此,在一根电缆内,既有低频的弱电信号传输,又有工频的强电传输,强电会对弱电信号产生影响。
本文针对干扰的原因和防范措施进行探讨,与大家共享。
1电缆内部的芯线之间相互干扰1.1.强电传输信号对弱电传输信号的干扰电缆内部的强电传输信号主要是给信号灯、转辙机等信号设备传输的电信号,其电压一般为220V,频率为50Hz,由于轨道电路用的载波频率为音频,频率为800Hz左右,能够有效防止这种强电对弱电的干扰。
有的设计单位为进一步减少电缆内部强电对弱电的干扰,采用了强电和弱电分缆传输的方式,即强电信号采用一根电缆,弱电信号采用另一根电缆,由于电缆外部有多层屏蔽结构,能够有效防止不同缆之间的信号干扰。
1.1.弱电对弱电的干扰弱I1I1电的干扰主要是因为弱电信号的传输频率相同,因此非常容易在相互之间产生干扰,弱电干扰又分为组间干扰和组内干扰,组间干扰是指不同四线组之间的干扰,组内干扰是指同一四线内两个工作线对之间的干扰。
为了有效防止这种干扰,生产厂家在生产过程都采取了一定的防范措施,对于组间干扰,采用不同的绞合节距进行绞合,利用交叉效应来减少四线组之间的相互干扰。
高速铁路通信信号的抗干扰与防护技术研究引言:随着高速铁路的迅猛发展,通信信号的稳定传输成为保障运行安全与效率的重要问题。
然而,高速铁路环境的复杂性和电磁干扰的存在给信号的传输带来了巨大的挑战。
因此,研究高速铁路通信信号的抗干扰与防护技术显得尤为重要。
一、高速铁路通信信号的干扰现象分析高速铁路通信系统存在多种干扰现象,主要包括电力线干扰、无线电频段干扰、轨道电路噪声干扰等。
这些干扰现象给信号的传输造成了严重的影响,导致通信质量下降和通信断线等问题。
1. 电力线干扰电力线干扰是高速铁路通信系统中常见的干扰源之一。
高速列车运行时,会通过地面的电力线产生辐射磁场和电场,这些电磁场会对通信信号的传输造成严重的干扰。
尤其在高速列车通过供电站、变电站等地区时,电力线干扰尤为明显。
2. 无线电频段干扰在高速铁路周边的无线电频段,例如移动通信、卫星通信等频段中,存在大量的无线电设备,这些设备会对高速铁路通信信号的传输造成干扰。
尤其在高铁线路沿线人口密集区域,频谱资源的竞争更加激烈,干扰问题更为突出。
3. 轨道电路噪声干扰轨道电路是高速铁路列车牵引和制动等设备的控制系统,其信号传输频率较高。
然而,由于环境干扰或设备老化等原因,轨道电路容易受到电磁噪声的影响,使通信信号的传输受到干扰,甚至出现误操作的情况。
二、高速铁路通信信号的抗干扰技术研究为保证高速铁路通信信号的稳定传输,需采取一系列抗干扰技术措施。
以下列举了一些常见的高速铁路通信信号的抗干扰技术研究内容:1. 信号调制技术信号调制是通过改变信号的调制方式和参数来增加信号传输的抗干扰能力。
在高速铁路通信系统中,采用高阶调制技术(例如,16QAM、64QAM等)来提高信号的传输速率和抗干扰能力,以应对频段干扰。
2. 天线设计与优化天线是高速铁路通信系统中重要的组成部分,天线的设计与优化能够提高信号的接收和发射能力,增强通信系统的抗干扰能力。
研究人员通过优化天线的结构和指向性,减少与其他频段的干扰,提高信号接收的信噪比。
铁路信号设备抗电气化干扰的研究第一章概述我国电气化铁路建设已经经历了40年的历程,在科研设计、器材、施工及运营管理等方面均取得了长足的进步。
随着我国铁路运输实业的发展,电气化铁路建设必须将高速发展。
近年来,随着铁路现代化建设的高速发展,铁路提速改革的需要和新技术的广泛运用,铁路电气化程度也越来越高。
电气化铁路将作为今后新线建设和主要繁忙干线扩能改造的重点,进一步加快发展,电气化铁路的大发展,必然带动与之相配套的信号技术的大发展。
同时在铁路全路电务部门也将要掀起一个学习研究电气化铁路技术的热潮。
铁路信号设备是组织列车运行,保证行车安全,提高运输效率,传递信息,改善行车人员劳动条件的关键设备。
铁路信号设备是铁路主要技术装备之一。
铁路信号设备,包括信号继电器、信号机、轨道电路、转辙机等是构成铁路信号系统的基础,他的质量和可靠性直接影响信号系统的发挥、可靠性的提高,在铁路现代化的进程中,信号设备在不断的更新和改造。
在铁路运输中,采用电力牵引可以较大的提高运输能力,显著地节约能源和无环境污染,它是铁路现代化的主要标志之一。
但电力牵引也给信号设备到来了较大的强电干扰,如没有较为先进的信号设施与之相配套,则电气化铁路的优势也不能充分发挥。
也就是说,先进的信号设备如不能有效防止和排除电力牵引的种种干扰,那就不能保证行车安全和提高运输效率。
为了防止电气化铁路给信号设备带来的强电干扰,为了使信号设备更好的适应与电力牵引方式,信号部门采取了一系列措施,来抑制和降低强电干扰,所以研究电气化区段对信号设备的干扰是很有意义的,也是很有必要的。
这对我们的要求也是我们电务工作者面临的新形势和新任务,要管好电气化铁路信号必须要学好研究好电气化铁路知识,合理运用好电气化,防止电气化对信号设备的干扰,确保铁路信号的安全。
第二章分析电气化铁路产生外界干扰的原因在单相工频25KV交流制电力牵引区段的接触网中,随时间变化的电压和电流在周围空间产生连续分布的交变电磁场,因此在铁路沿线设置的各种信号设备上,会产生对大地的电位合电动势,同时各种信号电路内也会导致感应电流的出现。
电气化铁道对信号设备的干扰分析任小进摘要:随着铁路运输的快速发展,我国铁路正向着高速铁路、重载运输的方向发展,铁道信号开始大量应用微电子、现代通信、自动控制和计算机等技术,系统主要由信息和通信设备构成,趋向小型化、数字化和低功耗化。
主要表现在:一方面,电子设备组成更加复杂,微电子器件工作频率、通信速率越来越高,而功耗、工作电压和电流逐渐降低,即信号更加敏感;另一方面,列车高速度、高密度和重载的发展又会带来牵引功率和电流的增加,可能导致电磁环境更加恶劣。
电力牵引是一种有轨运输牵引动力形式,利用电能作为牵引动力,驱动铁路列车、电动车组和城市电动车辆等有轨运输工具的运行。
按牵引网供电制式不同,分为工频单相交流制、低频单相交流制(欧洲:162/3Hz)和直流制。
我国铁路采用工频单相交流制(50Hz/25kV)电力牵引,直流制电力牵引仅用于地下铁道、城市交通轻轨运输系统和工矿运输系统。
牵引供电回路是由牵引变电所—馈电线—接触网—电力机车—钢轨—回流联接—(牵引变电所)接地网组成的闭合回路。
关键词:电气化铁道;信号设备;干扰1干扰产生起因电气化铁路电力机车包括干扰和牵引供电系统的干扰、牵引供电系统主要由牵引变电所、接触网、变电所馈线-电力机车接触网轨道牵引的牵引变电站接地网电气变回流,牵引供电电路组成的一个封闭的,不能产生平衡牵引电流干扰和接触网电压干扰。
2电气化铁路产生干扰的种类电气化铁道对铁路信号系统的干扰效果可分为传导干扰、感应耦合干扰和辐射影响三种形式。
通过传导干扰和潜在的增加引起的不平衡牵引电流,引起接触网信号传输电缆高压电场的电势,工频磁场减弱耦合变压器,电力机车受电弓和接触网开关摩擦会产生射频电磁骚扰对GSM-R无线通信设备、地面设备、车辆设备有不同程度的干扰。
3不平衡牵引电流对轨道电路的影响3.1对25Hz相敏轨道电路的干扰25Hz相敏轨道电路的扼流变压器的作用(是)是沟通两导轨,即平衡牵引电流,实现对传输信号的阻抗匹配。
铁路信号系统中的随机干扰分析与对策研究铁路信号系统是保障铁路运输安全的重要保障措施,它的安全性和可靠性对铁路行业具有极其重要的意义。
然而,随着现代科技的迅猛发展,信号系统运行中常会受到各种干扰,其中随机干扰是比较常见的一种,本文将对铁路信号系统中的随机干扰进行深入分析,并提出对应的对策。
第一章随机干扰的来源铁路信号系统中的随机干扰源头有很多,其中主要包括以下几类:1. 天气因素天气因素是铁路信号系统随机干扰的主要原因之一。
在恶劣的天气情况下,铁路设备可能会受到各种环境气体的影响,比如在低温及雪天时铁路设备可能会出现运作不正常的现象。
2. 外力干扰铁路信号系统运营中也会受到外力干扰的影响,比如各种机械设备的振动、电磁辐射、电力波等等。
3. 人为因素铁路信号系统中的人为原因也是随机干扰的重要来源。
可能是工作人员误操作或不当放置导致设备故障,也可能是恶意破坏导致铁路设备的故障。
第二章铁路信号系统随机干扰的危害铁路信号系统的稳定性与可靠性对于铁路运输的安全起着至关重要的作用。
随机干扰对铁路信号系统的影响可能造成以下几个方面的危害:1. 运营安全问题随机干扰可能导致铁路信号系统不能正常运行,从而造成列车运营不安全甚至事故发生。
2. 结构损伤问题铁路信号设备可能会因各种原因而受到结构损伤或机械损坏,而这些损伤也会影响信号设备的正常工作。
3. 财产损失问题铁路信号系统可能会由于各种意外原因而造成财产损失,影响铁路行业的运作。
第三章对策研究针对铁路信号系统中的随机干扰问题,可以采取如下对策:1. 提高机器的抗干扰能力。
一种有效的对策是对使用的信号设备进行抗干扰性能改进,加强机器的抗干扰能力。
可以从设计材料、技术指标等多个角度着手,构造出更能承受各种外力干扰的信号设备。
2. 提高相关工作的安全性。
随机干扰造成铁路运营不安全的情况下,可以通过加强相关工作人员对信号设备的操作的相关指导,提高安全性,减少人为失误出现的概率。
高速铁路信号系统抗电磁干扰技术研究摘要:随着国民经济和人口的快速发展,铁路的发展近年来取得了快速的进展。
目前,如何提高铁路系统的电磁干扰技术不仅受到社会的广泛关注,也成为我国铁路发展过程中需要解决的重要问题。
基于此,我国高铁部门应予以高度重视,结合现代科学技术水平,对铁路系统的抗电磁干扰技术进行优化,使之更加先进。
关键词:铁路;信号系统;抗电磁干扰技术引言随着电气化铁路的飞速发展及进步,现阶段铁路信号系统中涵盖着越来越多的高科技设备及仪器,但随着信号系统的应用及发展会出现较强的电磁干扰,影响铁路信号系统的正常使用,甚至影响铁路的运行安全,危害人们的生命安全。
因此,有效的抗电磁干扰技术尤为重要。
1铁路信号系统电磁干扰概述铁路信号系统在运行阶段,容易在电磁的干扰下出现故障问题,比如,传输通道故障、系统故障和设备故障,这些故障的出现,必然会导致系统性能显著降低。
目前,常见的电磁干扰主要包括两种,一种是雷电干扰,另一种是供电系统产生的干扰。
其中前者是指在雷雨天气,雷云会产生强烈的放电现象,继而对系统造成电磁干扰;而后者可以细分为两类,分别是牵引电磁干扰和传导性干扰。
据了解得知,铁路沿线会架设大量的电缆,而电缆会发出电磁干扰信号,影响信号质量。
但无论是何种类型的电磁干扰,对于铁路运行安全而言,均会产生不利的影响。
2铁路信号系统的抗电磁干扰技术2.1铁路信号系统电磁干扰故障排查技术在排查铁路信号系统电磁干扰现象时首先应借助相应的技术设备及仪器开展相应的测量,结合实际测量结果、理论知识储备、工作经验、现场电磁干扰的实际情况初步定位骚扰源,寻找出干扰传输耦合途径,通过进一步的测量手段证明对电磁骚扰源定位,针对干扰传输耦合途径的判断属于正确的,继而针对电磁干扰故障进行解决。
2.2抗电磁干扰技术的主要类型在铁路信号系统的抗电磁干扰技术中存在着三种不同的技术类型,首先是屏蔽技术,其主要是通过将辐射干扰传输途径切断的方式抑制干扰电磁,通常利用磁性材料包围极易受到干扰的区域,利用静电屏蔽及电磁屏蔽两种方式隔离屏蔽体内外,防止静电场、恒定磁场及防治交变电场、交变磁场、交变电磁场的影响,针对低频磁场应实施高磁导率的铁磁性材料,针对低频电场或高频磁场应选择低磁导率的金属材料进行屏蔽。
基于铁道信号设备瞬态脉冲干扰产生及抑制措施研究
【摘要】瞬态脉冲干扰是铁路信号设备急需抑制和屏蔽的信号,本文分析铁道信号设备瞬态脉冲干扰产生,提出了相应抗干扰措施,从而提高铁道信号设备的安全性。
【关键词】铁道信号;瞬态脉冲;干扰;静电放电
引言
常见的瞬态脉冲干扰(需要通过试验验证)包括各类浪涌、静电放电(esd)、电网中由于感性负载切换时产生的各种电快速瞬变脉冲群(eft)等,瞬态脉冲干扰以电磁感应、辐射和传导的方式影响设备中的敏感电路。
在产品的实际应用周期中,以现在的技术条件对瞬态脉冲干扰没有方法避免,唯一能做的是将所设计的产品抗干扰能力提高,使其表现出较高的抗干扰能力,在干扰中正常“生存”。
1 瞬态干扰信号分析
为了测试设备对于瞬态脉冲干扰的敏感性,人们在对瞬态脉冲干扰信号进行观察分析的基础上,制定了一系列标准,在标准中对瞬态脉冲干扰信号的波形、幅值等指标做了明确规定。
无论从耦合途径,还是通过滤波或其他措施消除干扰信号,对干扰信号进行频域分析是非常必要的。
瞬态脉冲干扰信号虽然各不相同,但是它们也有共同点,均为快速上升的尖峰,之后缓慢再下降,不同的是波前时间和半峰时间差别很大,如电快速瞬变脉冲群与浪涌达到几个数量级。
通过标准[1,2,3]给出的波形参数的具体指标,可以采用
双指数函数[4]对瞬态脉冲干扰信号进行建模,归一化的双指数函数如公式(1)所示,采用傅氏变换把双指数函数从时域到频域转换,得到幅值频谱表达公式(2)。
式中:v 为归一化幅度;k 为波形校正系数;α为波前衰减系数;β为波尾衰减系数;具体的数值如表 1 所示。
由公式(2)得到幅频最大值包络图如图 1 所示,第一拐点频率和第二拐点频率如表 2 所示。
从表 2 几种瞬态脉冲信号的频谱拐点可以看出,瞬态脉冲干扰信号波形的波前时间越短,则其所包含的频带越宽,频率分量也就越丰富。
对铁道信号设备电磁兼容来说,高频是辐射干扰的主要原因。
eft 的第一拐点频率达 3.2 mhz、第二拐点为32.0 mhz,esd 的第一拐点频率达 5.3 mhz、第二拐点达 159.2 mhz,这么高的频率对于设备的正常运行是极大的挑战。
理论分析表明,浪涌 90% 能量在第二拐点频率以下,从表 2 可以看出浪涌呈现低频特征,即主要能量集中在频率较低的频段。
但是由于信号的能量特别大,如果干扰信号经过设备内部的敏感电路,轻则容易造成设备死机或工作出现异常,重则损坏设备。
3 瞬态脉冲干扰的对策
3.1 静电放电防护对策
静电放电首先可以考虑通过屏蔽和接地给静电电流提供一个阻
抗足够小的泄放途径,对静电电流进行泄放。
在泄放途径的设计中,必须考虑静电泄放途径的等效电感和等效电容;当泄放途径的阻
抗无法做到足够低时,需要考虑在电路板中采取对静电电流进行钳位、滤波、单点接地等措施,防止静电电流进入 pcb 内部。
通过表 1 可以看出,静电放电的高频分量非常丰富,在一定的条件下需要考虑产生的电磁辐射对pcb 的影响。
这需要对 pcb 进行良好的设计,在pcb 的布线中,尽量防止大的电流环路,以防止感应磁场。
对于端接高阻抗的布线,需要使布线尽可能短,以防止感应电场。
对于连接有长导线的印刷电路板,则需要在端口处进行滤波或使用去耦电容,防止导线上接收的静电骚扰传入印刷电路板。
3.2 电快速瞬变脉冲群防护对策
抑制电快速瞬变脉冲群的措施主要有滤波、屏蔽和接地,在实际应用中有时需要几种措施结合起来使用,才能达到预期的效果。
为提高设备的抗干扰能力,一般采取以下措施。
1)用金属连接器代替塑料连接器(对屏蔽电缆)。
2)在电源端口安装滤波器。
3)使用共模铁氧体环(使用时最好绕 2 到3 匝)。
4)设备内部敏感电路,使用屏蔽罩或其他措施来加强防护。
对使用屏蔽电缆来说,最好使用 360°完全屏蔽连接,否则影响电缆的屏蔽效果;金属连接器和pcb 线路板一定要接地或机壳;安装电源滤波器要保证与机壳与保护地相连,尽量靠近电源口,并保证输入线和输出线的分离,避免线路受到二次干扰。
同时要注意电源滤波器的阻抗匹配问题,最大不匹配规定:电容两端存在高阻抗,电感两端存在低阻
抗。
电源滤波器的基本电路如图 2 所示。
由图 2 可见,差模滤波电容跨接在 l 线和 n 线之间,对差模电流起旁路作用,通常电容值在 0.1 ~1μf 之间。
共模滤波电容跨接在 l 线或 n 线与机壳地之间,对共模电流起旁路作用,电容值不能过大。
否则,会超过安全标准中对漏电流的限制要求。
共摸扼流圈主要作用是滤除低频共模干扰,电感量范围一般在 1 mh 至几十 mh,抑制频率越低需要的电感量越大。
3.3 浪涌防护对策
浪涌的特点是频率低、能量特别大,普通的滤波器和抗干扰磁芯对浪涌干扰的抑制无能为力,而必须采用吸波器件将浪涌尖峰干扰电压吸收掉。
吸波器件有一个共同特点,即在阀值电压以下呈现高阻抗,而一旦超过阀值,则阻抗急剧下降,因此,对浪涌有一定的抑制作用。
这类吸波器件主要有气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管(tvs)、固体放电管等,不同的吸波器件对浪涌电压有各自的局限性,有时需要根据具体电路将几种吸波器件组合使用,来达到电路防护的目的。
4 结束语
瞬态脉冲干扰是铁路信号设备急需抑制和屏蔽的信号,对瞬态脉冲干扰信号进行频域分析为防护电路设计提供理论基础,是设计出来的防护电路能够安全发挥作用的保障,极大的减少设备在不良电磁环境中出现故障或性能降低问题,为铁路安全行车保驾护航。
参考文献
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