高速列車電磁發(fā)射測量與數(shù)據(jù)分析.pdf

1、隨著高速鐵路（High-Speed Railway,高鐵）系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，高速列車的電磁環(huán)境日益復雜，其電磁兼容性能的好壞直接關乎到列車運行的安全性、可靠性、可用性。列車的電磁環(huán)境具有明顯的特殊性，和復雜多變的列車工況具有密切聯(lián)系，這使得針對列車電磁環(huán)境的分析面臨著參數(shù)過多、無法確定因果關系等挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析都是以嚴密的理論推理為基礎，通過對實際情況進行簡化來構造分析模型，因此經(jīng)典統(tǒng)計分析并不適用于高速列車電磁兼容性研究領域。而數(shù)

2、據(jù)挖掘(Data Mining，DM)可以對海量但信息密度極低的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理，提取出知識信息，因此本文借鑒數(shù)據(jù)挖掘的方法對高速列車電磁發(fā)射測量數(shù)據(jù)進行分析。本文的工作內容及創(chuàng)新點主要包括以下兩個方面:
　　(1)為明確挖掘目標，本文首先對應用領域進行透徹的理論分析。文章首先從電磁兼容測量三要素出發(fā)，對高速列車的騷擾源、耦合途徑、敏感設備進行了系統(tǒng)的討論，其中，騷擾源主要討論了由牽引、逆變系統(tǒng)產(chǎn)生的低頻磁場騷擾、受電弓部分離線

3、產(chǎn)生的高頻輻射騷擾以及牽引回流包含的豐富諧波分量所產(chǎn)生的電磁騷擾，耦合途徑主要討論了傳導耦合、輻射耦合和線纜間的傳導耦合，然后根據(jù)車載信號傳輸和信息處理設備、列控信號動作設備以及其它電力設備的工作原理對車載敏感設備的抗干擾性進行了討論。最后根據(jù)GB/T24338(1-5)制定了現(xiàn)場測量方案并進行了現(xiàn)場實驗，完成了初始數(shù)據(jù)的測量工作。
　　(2)基于原始測量數(shù)據(jù)中的應答器傳輸模塊(Balise Transmission Module

4、，BTM)和速度傳感器(Speed Dynal，SPD)時域測量數(shù)據(jù)、頻域測量數(shù)據(jù)、列車全球定位系統(tǒng)(Global Position System，GPS)數(shù)據(jù)以及工況記錄數(shù)據(jù)，進行了數(shù)據(jù)挖掘分析。首先采用ARMA時序分析模型對SPD時域測量數(shù)據(jù)進行時序分析，通過對歷史測量數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)受試設備電磁兼容數(shù)據(jù)的預測;然后采用分類回歸決策樹(Classification And Regression Tree，CART)、反向傳播(Bac

5、k Propagation，BP)神經(jīng)網(wǎng)絡以徑向基函數(shù)(Radial Basis Function，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡對BTM頻域測量數(shù)據(jù)進行了分類分析，實現(xiàn)由測量數(shù)據(jù)到列車工況的判斷，并利用受試者工作特性(Receiver Operating Characteristic，ROC)曲線對三種模型進行了模型評價，最終結合計算速率和CPU占用率得到結論，當分類類型比較少時可以采用CART決策樹進行分析，當分類類型比較多時可以采用RBF神經(jīng)網(wǎng)