高速铁路列车无线通信系统所受干扰的研究

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近些年随着铁路大提速和一系列高速铁路的建成,中国铁路事业快速发展。为满足高速铁路移动通信系统技术要求,国际铁路联盟(UIC)在研究LTE/SAE过程中提出LTE-R (LTE for railways)的概念,铁路部门也期望用经济划算的方式实现信号的广范覆盖。现有标准对于LTE-R系统不是完全适用,基于这种情况,研究高铁环境中可能影响LTE-R系统正常工作的骚扰源,判断列车上各种骚扰对LTE-R系统的影响程度,分析LTE-R系统抗电磁干扰特性是必要的。本文主要研究车载无线通信系统应用到高速铁路环境时,其所受电气化铁路骚扰的情况,以及对应的抗电磁干扰问题,以新一代铁路宽带移动通信技术LTE-R为例,分析铁路无线电噪声对其干扰情况。首先介绍了现有铁路无线通信系统向下一代铁路通信系统LTE-R的演进。其次根据电磁兼容三要素的基础知识,分析了高铁LTE-R车载系统所处的电磁环境,并介绍了我国铁路电磁兼容标准GB/T24338—2009《轨道交通电磁兼容》。然后介绍了电气化铁路中非常重要的骚扰源弓网离线噪声。最后通过进行高速铁路实地测试,采集了大量弓网离线产生的骚扰信号,通过仿真软件对这些数据进行处理,做出了直观的时域和频域特性图。结果显示,弓网离线信号产生的辐射能量主要分布在300MHz~1GHz的频率范围内,在高铁LTE-R车载系统工作的1.88GHz-2.6GHz频率范围内弓网离线信号产生的辐射场能量很小,不足以对LTE-R信号设备产生影响,另一方面,辐射电场通过LTE-R信号设备缝隙对它正常工作产生的影响比较微弱,对其天线的影响也较小,但仍需要结合具体的设备进行进一步的研究。文章结尾还根据LTE-R系统特性,分析设备自身的抗电磁干扰性,从骚扰源、耦合途径和敏感设备这电磁兼容三个要素进行综合考虑,并给出相应的干扰抑制措施。
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