电磁安全和电磁防护研究所科研项目
时间:2024-03-15 阅读次数: 作者:张金宝
1. 高速动车组电磁兼容性基础理论及关键技术研究(国家自然科学基金——高铁联合基金,U1234605)
围绕高速动车组电磁兼容性基础理论关键技术,首先重点研究了高速动车组的重要电磁骚扰源——弓网离线放电骚扰的产生机理及其与动车组运行速度和工况之间的关系,提出基于多统计参量的电磁干扰联合评估算法,研制了高铁弓网离线放电骚扰模拟实验装置。其次,提出了动车组整车面向对象的分层模块化电磁兼容预测建模方法,建立了高速动车组整车电磁兼容预测模型,并成功应用于中国标准动车组电磁兼容的优化设计中。第三,研究了提高CRH2型动车组车载设备抗电磁干扰性能的关键技术——整车接地技术,研究了CRH2型动车组接地装置的高频阻抗特性,提出了单频测量方法,搭建了测量装置。对CRH2型动车组的接地装置进行优化设计,改善了接地装置的高频阻抗特性,有效提高了CRH2型动车组及车载设备的抗电磁干扰性能。
本项目研究成果已经应用于中国标准动车组列车、广深港动车组列车、高寒动车组列车、CRH2型动车组列车,总计176列,从根本上解决了以往因电磁兼容问题引发的列控车载设备故障,显著降低了设备维护成本与故障处理成本。在自然基金委高铁联合基金结题评审会中,本项目结题综合评价等级为“A”,项目研究成果收到评审专家高度认可。
2. 高速铁路电磁环境与系统级电磁兼容理论及应用研究(国家自然科学基金——高铁联合基金,U1734203)
本项目面向我国高速铁路运营及发展的安全性和可靠性重大需求,立足于我国高铁系统的技术体系特点,通过高速铁路的综合电磁环境特性,全面分析高速铁路系统的电磁干扰风险要素;提出基于系统的电磁干扰防护理论和技术;针对高速铁路系统内的电磁干扰风险源——牵引供电系统瞬态电磁骚扰发射,研究了主动防护机理并设计了抑制弓网离线瞬态骚扰的两级防护方案;结合实验数据,建立了面向系统的高速列车电磁安全风险评估模型,提出高速铁路电磁环境及装备电磁干扰防护顶层设计方法;以车载北斗定位接收机为载体,研制了综合电磁防护样机。搭载试验结果表明,提出的电磁干扰防护顶层设计方法能够使得北斗导航接收机电磁防护效能的提升达到30dB,有效降低了车载装备的电磁安全风险。
基于项目研究成果,制定了高铁装备的电磁兼容国家标准6项、团体标准1项,其中GB/T 24338.6-2018入选2020年铁路重大科技创新成果,形成了我国轨道交通电磁兼容国家标准体系的主框架;承担了CRCC一类安全产品的电磁兼容符合性试验工作,依据标准完成了所有型号CTCS-3级列控系统及所有新型高速列车的接口型式试验。研究成果已应用于复兴号动车组的设计方案中,即基于电磁兼容性最优的优化设计,从技术上保障了我国高铁电磁环境与高铁装备的适应性。获得省部级及其他科技奖励11项,3项成果入选铁路重大科技创新成果;发表SCI论文19篇、EI论文4篇、中文核心期刊论文1篇,出版专著1部,获得授权发明专利25项;项目组1人入选第三批国家“万人计划”科技创新领军人才、1人入选中国科协第四届青年人才托举工程,5人获得专业技术职称晋级和晋升。
3. 埃及斋月十日城铁路项目弱、强电系统及车辆电磁兼容专题研究
承担科研项目——埃及斋月十日城铁路项目弱、强电系统及车辆电磁兼容专题研究,结合项目实际进展情况,于2023年10月10日至10月30日派遣试验团队赴埃及开罗开展埃及斋月十日城铁路项目现场开展电磁兼容型式试验工作,构建电磁环境基础数据集。研究成果,对优化工程设计、现场实施、设备布局、系统调试等具有重要的指导意义,可有效解决实际工程中存在的电磁兼容问题。然而,鉴于埃及斋月十日城铁路项目在埃及现场的电磁环境、线路工作条件以及电动车组的实际工况存在的不确定性,本项目形成的研究成果亟需现场试验数据的验证。现场测试工作对于确保埃及斋月十日城电动车组在后期开通运营过程中的电磁兼容性能能够适应实际线路电磁环境、避免可能出现的电磁兼容相关问题以及其他中国铁路“走出去”项目的实施,都具有重要的借鉴意义。
4. 时速600公里高速磁悬浮列车电磁兼容优化技术
高速磁浮列车采用窄体客车设计,一方面,车底设备的空间布置更为紧凑,设备之间的电磁耦合效应显著增强;另一方面,更紧凑的车底空间对车底布线提出了更多的约束,线缆间电磁耦合特性产生显著的变化。同时,磁浮列车很高的运行速度,使得上述改变对高速磁浮列车的电磁环境形成复杂的动态影响,进一步增大了高速磁浮列车电磁环境控制与优化的技术难度。
研究所承担国家重点研发计划项目课题,针对高速磁浮列车电磁兼容优化技术开展深入研究,建立高速磁浮列车电磁环境分析模型,该模型能够覆盖高速磁浮列车全部车载设备类别,能够给出各类车载设备影响磁浮列车电磁环境的定量评价,模型分析结果与试验结果比对,最大误差不超过10dB。参与制订中车青岛四方《磁浮电磁兼容测试方法》企业标准1项。