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基于杜芬振子的ZPW-2000轨道电路抗邻线干扰研究

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铁道标准设计 2022年第5期66卷 183-187,194页

作者：张海东轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院) 西安710043 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

针对既有高铁车站采用单端发码时易受邻线干扰而引起危及行车安全的问题,首先,对国铁集团关于高铁整治文件中采用股道分割增加双端发码功能实现邻线干扰防护的原理进行研究;其次,结合混沌理论在微弱信号解调方面的优势,发现机车在多元... 详细信息

针对既有高铁车站采用单端发码时易受邻线干扰而引起危及行车安全的问题,首先,对国铁集团关于高铁整治文件中采用股道分割增加双端发码功能实现邻线干扰防护的原理进行研究;其次,结合混沌理论在微弱信号解调方面的优势,发现机车在多元嘈杂环境中解调所需移频信号的原理与混沌理论在嘈杂环境中提取有用信号的思想一致。将双耦合杜芬振子系统运用到移频信号检测中,为能够识别ZPW-2000轨道电路移频信号,对耦合方程进行广义尺度变换,推导出能够检测移频信号频率的双耦合杜芬方程数学模型,并运用MATLAB/Simulink平台搭建仿真系统,给出检测步骤,调整系统参数进行仿真试验。研究结果表明,本线机车同时接收到本线和邻线移频信号后,系统仅能对本线移频信号对应的频率产生相变,对邻线不同频率的移频信号呈现出“免疫”状态,与传统移频信号解调方法相比,所采用方法将检测信噪比至少降低了20dB,该研究为移频信号抗邻线干扰提出一种新方法。

关键词：高速铁路车站移频信号邻线干扰耦合振子信噪比

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高速铁路轨道电路邻线干扰及防护研究

高速铁路轨道电路邻线干扰及防护研究

作者：熊奇慧北京交通大学

学位级别：硕士

我国高速铁路具有速度快、密度大的特点,并向信息化、智能化方向快速发展。高铁信号系统电子设备集成度越来越高,对恶劣电磁环境愈发敏感,在区间多线并行、站内电码化、隧道低道床等场景下易引发轨道电路邻线干扰问题,可能造成信号的错... 详细信息

我国高速铁路具有速度快、密度大的特点,并向信息化、智能化方向快速发展。高铁信号系统电子设备集成度越来越高,对恶劣电磁环境愈发敏感,在区间多线并行、站内电码化、隧道低道床等场景下易引发轨道电路邻线干扰问题,可能造成信号的错误解码和显示,影响高铁列车安全高效运行。因此,从理论层面对高铁条件下轨道电路传输和线间耦合过程进行深入研究,建立轨道电路邻线干扰综合仿真模型,并提出切实可行的邻线干扰防护措施具有重要意义。本文的主要研究工作如下:(1)结合高速铁路轨道电路特点和结构,对移频键控(Frequency Shift Keying,FSK)信号传输机理及车载设备接收的信息进行特征分析。考虑邻线干扰耦合途径,解析电容耦合和电感耦合等空间耦合、道砟电阻漏泄和横向连接线等传导耦合的干扰机理,并分析邻线干扰对轨道电路及机车信号设备的影响。(2)针对高铁轨道电路信号传输过程和相邻线路间的耦合作用,建立平衡条件下四种典型场景的邻线耦合干扰模型以及不平衡条件下通过横向连接线的传导耦合干扰模型,并进行参数计算。同时采用Multisim电路仿真和有限元电磁仿真分别验证轨道电路传输和干扰耦合过程。仿真结果表明:邻线干扰的空间耦合量大于传导干扰量,互感是造成邻线干扰的最主要因素。(3)从电磁干扰三要素出发,结合仿真模型和工程实际,提出邻线干扰的防护策略。在干扰源抑制方面的有效措施为调整发送电平使机车信号入口电流至下限指标;提出不同线间距、载频区段时并行长度的最大限值建议,从耦合途径角度有效降低耦合水平;采用高阻抗扼流变压器有效抑制线路不平衡时横向连接线传导耦合干扰;实施股道分割方案、增加双端发码技术,提高敏感设备的抗干扰性能。同时给出各个参量的阈值和建议指标,为工程设计和信号维护提供参考。(4)提出基于多参数协同优化的邻线干扰防护方法,综合考虑多个典型参数对邻线干扰的影响,采用人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法实现干扰的量化分析及优化设计。针对现场邻线干扰典型案例工作环境,对比测试数据和模型仿真计算结果,综合分析不同因素对干扰量的影响,并应用多参数协同优化智能算法,实现信号系统的抗干扰配置和评估,优化后的信号干扰比(Signal-to-Interference Ratio,SIR)可提升15.68d B,其中优化并行长度后,SIR提升度占69.15%,是案例中造成机车信号升级的主要因素。图69幅,表21个,参考文献77篇。

关键词：高速铁路轨道电路机车信号邻线干扰互感耦合干扰防护

ZPW-2000邻线干扰问题的实验室模拟研究

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实验室科学 2022年第5期25卷 49-54页

作者：李建国康耀军杨波兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院电通分院河南郑州450001

ZPW-2000轨道电路是自动闭塞系统中主要轨道电路制式,由于其处在电气化铁路复杂的电磁环境中,因而随着线路的增多使得相邻线路间轨道电路传输信号的干扰频繁发生,有时甚至会造成信号升级显示的现象。通过分析邻线干扰发生的原理,在实验... 详细信息

ZPW-2000轨道电路是自动闭塞系统中主要轨道电路制式,由于其处在电气化铁路复杂的电磁环境中,因而随着线路的增多使得相邻线路间轨道电路传输信号的干扰频繁发生,有时甚至会造成信号升级显示的现象。通过分析邻线干扰发生的原理,在实验室条件下,利用直接数字频率合成器和单片机相接合的方式,制作移频信号发送盒来实现邻线干扰现象的重现,并利用欠采样原理对重现信号进行采样分析。通过对采样信号的分析提出了一种系统自动确定邻线干扰情况下所处区间低频信号的方法,并运用MATLAB对该方法进行了软件实现,对软件测试发现其结果具有高可靠性,有效防止邻线干扰情况下的信号升级显示的情况,可为机车信号智能化研究提供思路借鉴。

关键词：邻线干扰欠采样原理低频信息

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站内轨道电路邻线干扰分析与解决措施

铁路通信信号工程技术 2022年第11期19卷 102-104,120页

作者：马卫杰中国铁路郑州局集团有限公司郑州东高铁基础设施段郑州450046

针对由邻线干扰导致的列车紧急制动情况,通过对机车信号数据分析、邻线干扰仿真分析、现场情况测试及仿真分析和机车信号解码情况测试,得出列车紧急制动的原因,并提出相应的解决措施及建议。

关键词：站内轨道电路机车信号仿真分析邻线干扰

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掉码及邻线干扰问题的分析与对策

中国铁路 2009年第5期 58-61页

作者：李俊娥武汉铁路职业技术学院副教授湖北武汉430205

针对动车组在京广线武昌—蒲圻段站内正线出现的机车信号瞬间掉码以及京广线漯河—蒲圻段区间及站内邻线干扰问题,分析问题产生的主要原因,并结合故障处理案例,提出将轨道复示继电器单独设置,采用无缓放时间的JWXC-1700型继电器,解决机... 详细信息

针对动车组在京广线武昌—蒲圻段站内正线出现的机车信号瞬间掉码以及京广线漯河—蒲圻段区间及站内邻线干扰问题,分析问题产生的主要原因,并结合故障处理案例,提出将轨道复示继电器单独设置,采用无缓放时间的JWXC-1700型继电器,解决机车信号瞬间掉码及邻线干扰问题的处理对策。

关键词：机车信号瞬间掉码邻线干扰处理对策

基于ZPW-2000轨道电路车站区间一体化邻线干扰的研究

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基于ZPW-2000轨道电路车站区间一体化邻线干扰的研究

作者：赵翠琴兰州交通大学

学位级别：硕士

轨道电路是列车运行控制系统的重要组成部分,轨道电路传输信息的可靠与否直接影响列车运行的安全和效率。ZPW-2000无绝缘轨道电路通过调谐区来实现相邻区段信号的隔离和本区段信号的可靠传输。当调谐区故障时,会产生邻区段干扰,不利于... 详细信息

轨道电路是列车运行控制系统的重要组成部分,轨道电路传输信息的可靠与否直接影响列车运行的安全和效率。ZPW-2000无绝缘轨道电路通过调谐区来实现相邻区段信号的隔离和本区段信号的可靠传输。当调谐区故障时,会产生邻区段干扰,不利于列车安全可靠地运行。随着铁路事业的迅猛发展,铁路线路出现了多条线路并行的情况。在一些线路中,站内和区间均使用ZPW-2000系列的一体化轨道电路,对于站内股道以及区间繁忙路段,当出现同方向无绝缘轨道电路并行的情况时,很可能会导致车载设备接收到相邻线路同载频的耦合干扰信号,影响信号解调的准确性,危及行车安全。基于此,本文分别对调谐区故障造成的邻区段干扰问题和由于电感耦合、电容耦合、道砟电阻漏泄传导耦合及空间电磁干扰造成的邻线干扰问题进行了研究。研究主要通过建立轨道电路的六端口网络模型及有限元模型展开,主要内容如下:首先,在研究ZPW-2000系列一体化轨道电路的结构和工作原理的基础上,对造成邻区段/邻线干扰的原因及干扰机理进行了研究。基于传输线理论,考虑到钢轨对地漏泄等因素的影响,建立了ZPW-2000无绝缘轨道电路、ZPW-2000站内一体化轨道电路的六端口网络模型以及ZPW-2000无绝缘轨道电路邻区段干扰的六端口网络模型。其次,根据建立的ZPW-2000系列一体化轨道电路六端口网络模型,在分别建立双线轨道电路的钢轨、补偿电容、发送端及接收端模型的基础上,建立了双线ZPW-2000无绝缘轨道电路和双线ZPW-2000站内一体化轨道电路的六端口网络模型。基于钢轨互阻抗等参数在模型建立过程中的重要性,对钢轨互阻抗及相关参数的变化进行了仿真分析。最后,基于所建立的模型,对单线轨道电路模型及双线轨道电路模型的正确性进行了验证,并利用模型对发生邻区段干扰时TCR的感应电压和发生邻线干扰时的短路电流进行仿真。此外,本文通过建立轨道电路的有限元模型,对空间电磁干扰引起的邻线干扰问题进行了仿真分析,并基于电磁场理论对模型的正确性进行了验证。研究结果表明:本文所建立的轨道电路模型是正确的,模型可用于邻区段/邻线干扰的研究。钢轨互阻抗及信号载频等因素,都会影响邻线干扰的大小。只有对本区段轨道电路信号频率呈极阻抗的调谐单元发生引接线断线故障时,邻区段干扰分量电压幅值较大;本区段距离接收端较近的补偿电容和相邻区段距离接收端较近的补偿电容均故障的情况下,列车可能仍能正常运行。信号载频越高,磁场强度越弱;同方向无绝缘轨道电路并行,若两线路相邻钢轨上传输的信号电流同向时,列车运行过程中受到的邻线干扰较大;若两线路相邻钢轨上传输的信号电流反向时,耦合系数随载频的增大而减小。本文的研究内容,可为邻区段/邻线干扰问题的研究提供理论支持。

关键词： ZPW-2000轨道电路邻线干扰邻区段干扰耦合干扰电磁场理论

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同向无绝缘轨道电路邻线干扰的研究

同向无绝缘轨道电路邻线干扰的研究

作者：黄国栋北京交通大学

学位级别：硕士

随着铁路的发展,在繁忙的区段,如广州-深圳等出现了三线、甚至四线并行的情况,因此线路中必然存在两条运行方向相同的轨道电路,而同向无绝缘轨道电路之间存在邻线干扰问题,且同向线路无绝缘轨道电路之间的干扰不能被机车信号所识别和防... 详细信息

随着铁路的发展,在繁忙的区段,如广州-深圳等出现了三线、甚至四线并行的情况,因此线路中必然存在两条运行方向相同的轨道电路,而同向无绝缘轨道电路之间存在邻线干扰问题,且同向线路无绝缘轨道电路之间的干扰不能被机车信号所识别和防护,可能影响列车行车效率甚至导致列车运行事故。同时,由于四线并行的情况存在于线路繁忙的区段,因此四线并行的情况较少,导致了对于四线并行情况的忽视,一旦出现邻线干扰问题,可能导致严重后果,故本文以此进行了研究,其内容主要包括:1.基于无绝缘轨道电路的基本结构以及工作原理,从理论层面分析了造成邻线干扰的主要原因以及造成邻线干扰的主要原因的作用机理。2.建立了无绝缘轨道电路的六端口网络模型,根据传输线理论,在分别建立了基于六端口网络的单线和同向双线无绝缘轨道电路的钢轨模型、补偿电容模型、发送端调谐区模型的基础上,建立了同向无绝缘轨道电路的钢轨互感和钢轨对地漏泄模型以及同向无绝缘轨道电路的空间电磁辐射邻线干扰模型。3.基于所建模型,对单线无绝缘轨道电路短路电流进行仿真,对邻线干扰短路电流进行仿真,并对邻线干扰的模型进行验证。实验表明,本文所建模型基本正确,能够准确反映同向线路邻线干扰的短路电流,可为后续同向邻线干扰的防护等问题提供相应的理论支持和实验手段。

关键词：无绝缘轨道电路邻线干扰传输线理论电磁场理论

高铁站台内部钢筋对相邻股道互阻抗的影响分析

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铁道学报 2023年第7期45卷 92-98页

作者：杨轶轩刘尚合邹军张明志石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学电磁环境效应研究中心河北石家庄050043 清华大学电机系北京100084 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070

高铁车站内股道间电磁信号邻线干扰防护是列车安全运行控制的要求,两线间互阻抗是邻线干扰的重要参数。对高铁站内轨道电路邻线干扰较为严重的工程问题进行理论研究,定量分析站台基础设施结构钢筋差异带来的电磁环境影响;推导相邻轨道... 详细信息

高铁车站内股道间电磁信号邻线干扰防护是列车安全运行控制的要求,两线间互阻抗是邻线干扰的重要参数。对高铁站内轨道电路邻线干扰较为严重的工程问题进行理论研究,定量分析站台基础设施结构钢筋差异带来的电磁环境影响;推导相邻轨道电路互阻抗表达式,并对影响互阻抗大小的因素进行仿真分析;在某高铁站对两轨道电路互阻抗进行现场测试。仿真分析结果和现场实测结果均表明:站台内钢筋的存在,使相邻股道间互阻抗增加,且互阻抗增加量随工作频率的提高而增大。

关键词：轨道电路互阻抗邻线干扰站台钢筋

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高铁隧道内轨道电路邻线干扰调查分析

铁路通信信号工程技术 2018年第7期15卷 68-71页

作者：王智新北京全路通信信号研究设计院集团有限公司北京100070 北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心北京100070

西南地区高铁开通前的联调联试中,部分隧道内的ZPW-2000A轨道电路存在邻线干扰问题,对现场情况进行调研分析,排查现场设备和施工情况,分析干扰源区段、干扰路径和被干扰区段之间信号的传导和耦合机理,找出轨道电路区段产生邻线干扰的主... 详细信息

西南地区高铁开通前的联调联试中,部分隧道内的ZPW-2000A轨道电路存在邻线干扰问题,对现场情况进行调研分析,排查现场设备和施工情况,分析干扰源区段、干扰路径和被干扰区段之间信号的传导和耦合机理,找出轨道电路区段产生邻线干扰的主要原因,并提出解决方案。

关键词：轨道电路高铁隧道邻线干扰