基于交叉感應電纜環(huán)線的車-地通信系統建模與仿真研究.pdf

1、隨著中國城市軌道交通快速發(fā)展，基于通信的列車運行控制系統在城市地鐵和輕軌的應用越來越多，其在保證列車運行的安全性與可靠性方面作用重大。交叉感應電纜環(huán)線作為車-地通信系統一種重要的信息傳輸媒介，其與車載天線通過電磁感應原理實現車-地雙向信息連續(xù)實時傳輸?；诮徊娓袘娎|環(huán)線的車-地通信系統是保證列車運行安全與可靠的重要設備，信息傳輸的穩(wěn)定與否十分關鍵。論文分別在物理理論和電磁仿真軟件建模與仿真的基礎上，研究通信系統的性能，分析并優(yōu)化影響系

2、統性能的參數。
　　本文研究采用了“理論建模-軟件建模仿真-優(yōu)化研究分析”的思路。從實際和模型兩個方面對車-地通信系統進行研究分析，基于電磁場理論建模與軟件建模仿真相結合的方法進行研究。論文主要研究內容如下:
　　(1)理論建模。車-地通信(Train-to-Wayside Communication，TWC)系統的通信原理是電磁感應原理，根據電磁場理論，基于麥克斯韋方程組和波動方程，建模推導車載接收天線與交叉感應電纜環(huán)線之

3、間電磁感應產生的感應電壓。由于交叉感應電纜環(huán)線產生的電磁場為時變電磁場，依據似穩(wěn)條件將時變電磁場等效為似穩(wěn)電磁場來求解。分析確定車載接收天線主要受一個交叉環(huán)的磁場分布影響，然后，推導計算得到一個電纜交叉環(huán)在空間產生的磁感應強度，繼而推導出感應電壓的計算公式。
　　(2)軟件建模仿真。首先，利用ANSYSMaxwell電磁仿真軟件分別建立上行鏈路通信系統和下行鏈路通信系統的仿真模型，經過一系列建模和仿真步驟操作，得到了正確的仿真計算

4、結果，主要有磁場強度分布、磁感應強度分布、磁鏈、感應電壓等，通過詳細的分析和研究，說明仿真結果的準確性。然后，研究分析鋼軌、鋼筋網等金屬物對信號強度具有稍微減弱的影響作用。最后，通過對現場采集的實際線路數據和仿真結果數據分別進行頻譜分析，驗證系統模型的正確性和適用性。
　　(3)優(yōu)化研究分析。優(yōu)化研究和分析車載接收天線和發(fā)射天線的尺寸、匝數、安裝高度等性能參數，分析天線橫向偏移對車-地通信信號強度的影響。經過軟件仿真及后處理和MA