автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромагнитная совместимость системы тягового электроснабжения с поездной радиосвязью

Горевой Игорь Михайлович

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗЬЮ

Специальность 0 5.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 7 ФЕВ 2011

МОСКВА-2011 г.

4854333

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московском государственном университете путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Энергоснабжение электрических железных дорог»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Бадер Михаил Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кравцов Юрий Александрович (МИИТ) кандидат технических наук Наумов Анатолий Васильевич (ТРАНСЭЛЕКТРОПРОЕКТ)

Ведущая организация: ГОУВП МЭИ (ТУ) в г. Смоленске

Зс

Защита диссертации состоится « ^. » ¡.О- 2011 г. в / 3 час. на заседании диссертационного совета Д218.005.02 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ), по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ГСП-4 ауд. 4210

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 2011 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу совета университета

Ученый секретарь диссертационного совета Д218.005.02 д.т.н., старший научный сотрудник ./¡^ ('/ _ Н.Н Сидорова.

И 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тема диссертационной работы соответствует политике правительства, ОАО «РЖД» по модернизации существующих железнодорожных магистралей и созданию скоростных магистралей в стране. В связи с этим, остро ставится вопрос об электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств железнодорожного транспорта с импульсными помехами (ИП) тяговой сети железнодорожного транспорта, возникающими при нарушении токосъема.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка технических мероприятий по обеспечению ЭМС систем поездной радиосвязи при воздействия ИП (уровня радиоизлучения) на поездную радиосвязь, возникающих при нарушении токосъема, с учётом:

- скоростного движения, до 400 км/ч;

- зимних погодных условий; - режима выбега.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: ' 1) проанализировать основные факторы, возникающие при нарушении токосъема, влияющие на ЭМС средств поездной радиосвязи;

2) предложить статистическую модель для определения уровня радиоизлучения в данном диапазоне для различных электрифицированных участков;

3) выполнить расчеты уровня радиоизлучения с учетом различных факторов;

4) разработать математическую модель дугового токосъема средствами программного обеспечения Е\Л/В МиШБ1т 10 на ЭВМ, тяговая сеть переменного тока 2 х 25 кВ;

5) на основе этой математической модели разработать методику расчета ЭМС тягового электроснабжения с техническими средствами железнодорожного транспорта;

6) выполнить анализ результатов расчетов с использованием разработанной модели и сравнить с данными экспериментальных исследований для определения достоверности полученного результата;

7) разработать методику записи ИП;

8) выполнить гармонический анализ (Фурье - анализ);

9) выполнить анализ спектра по мощности;

10) статистический анализ ИП;

11) изучить их свойства с применением современных компьютерных технологий и цифрового измерительного комплекса;

12) оценить эффективность действующих систем поездной радиосвязи;

13) разработать и реализовать технические решения, обеспечивающие ЭМС системы тягового электроснабжения с поездной радиосвязью.

Методика исследований. Уровень радиоизлучения рассчитан с помощью метода линейного многоуровневого регрессионного анализа, позволяющего выделить основные факторы влияющие на уровень радиоизлучения, при нарушении токосъема. Компьютерное моделирование уровня радиоизлучения выполнено с помощью пакета программирования МиЬТШМ 10. При

проведении экспериментальных исследований применялось следующее оборудование:

1) радиоприемное устройство гектометрового диапазона;

2) железнодорожная радиостанция УКВ диапазона (типа «Транспорт»);

3) ноутбук (для записи ИП в канале радиосвязи на низкой частоте). Фурье - анализ ИП выполнен:

а) программным методом, с помощью программы Sony Sound Forge 7;

б) цифровым измерительным комплексом голландской фирмы Velleman Instruments.

Для расчета коэффициентов цифрового режекторного фильтра применён проектировщик цифровых фильтров - Filter Design & Analysis Tool из пакета прикладных программ MATLAB 6.5.

Объектом исследования является ИП тяговой сети, система тягового электроснабжения, дуговой токосъем, канал поездной радиосвязи.

Научная новизна заключается в том, что разработана статистическая модель, позволяющая выполнить количественную оценку радиоизлучений ИП при нарушении токосъема, с учетом неблагоприятных факторов: зимних условий, режима выбега;

на основе статистической модели выполнен расчет уровня радиоизлучения, в диапазоне частот (2-900) МГц, скорость до 400 км/ч, с учетом различных влияющих факторов;

проведен анализ результатов расчетов с использованием статистической модели и сравнение с данными экспериментальных исследований и компьютерного моделирования для определения достоверности полученного результата;

даны рекомендации по корректировке уровня радиопомех в Правилах организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ»

В диссертационной работе разработана и внедрена методика спектрального и статистического анализа ИП, определен реальный уровень ИП, выполнен Фурье - анализ ИП, рассчитан спектр по мощности, статистическая обработка ИП. Всё это отсутствует в применяемой методике ОАО «РЖД».

По результатам Фурье - анализа спроектирован цифровой, режекторный, многоступенчатый фильтр, позволяющий бортовому компьютеру локомотива или сигнальному процессору эффективно подавлять ИП в каналах поездной радиосвязи гектометрового диапазона.

Разработаны и внедрены практические мероприятия, позволяющие улучшить ЭМС систем поездной радиосвязи гектометрового диапазона с ИП. Положения, выносимые на защиту.

1) анализ состояния вопроса;

2) статистическая модель для расчета уровня радиоизлучения;

3) расчет уровня радиоизлучения помех на электрифицированных линиях с учетом скоростного движения, зимних погодных условий и режима выбега и различных других влияющих факторов;

4) компьютерное моделирование дуговых процессов на ЭВМ;

5) разработка «Методики спектрального и статистического анализа импульсных помех тяговой сети железнодорожного транспорта»;

6) сравнительный анализ полученных результатов;

7) разработка цифровых методов борьбы с ИП в каналах поездной радиосвязи;

8) практическое применение результатов диссертационной работы.

Апробация работы. Основные положения доложены на научно -практической конференции аспирантов и студентов «На переднем крае науки и техники» (Смоленск, 2006 г.), на Всероссийской научно - методической конференции «Применение современных информационных технологий в подготовке специалистов по прикладной информатике (Смоленск, 19 декабря 2007 г, Смоленский гуманитарный университет), заседаниях кафедры «Электротехника» РГОТУПС (2005 - 2008) г., кафедры «Электрификация и электроснабжение РГОТУПС (РОАТ) в 2009 г., кафедры «Электроснабжение электрических железных дорог МГУПС (МИИТ) в 2009- 2010 г.

Достоверность основных научных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических расчетов, компьютерного моделирования и анализом экспериментальных данных.

Реализация работы. Основные положения диссертационной работы нашли применение в Смоленском отделении Московской железной дороги, при модернизации поездной радиосвязи гектометрового диапазона, в учебном процессе Смоленского филиала МГУПС (МИИТ).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 11 печатных работ, две из них в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников (103 наименования). Работа содержит 192 страницы машинописного текста, 25 таблиц, 83 рисунка, 6 приложений.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и определены основные задачи исследования. Первая глава посвящена физическим основам дугообразования, исследованию влияния ИП тяговой сети железнодорожного транспорта на средства поездной радиосвязи.

В самом общем случае, модель канала связи (радиосвязи) можно представить в виде четырехполюсника, для которого входной и выходной сигналы связаны интегралом Дюамеля:

5(0= (1)

Где — выходной сигнал; 5(г) - входной сигнал; g{t,t-т) - импульсная характеристика четырехполюсника, представляющая собой реакцию системы на входной сигнал в виде дельта - функции.

Канал можно также задать комплексной частотной характеристикой, связанной с преобразованием Фурье:

kja)= ¡g(r*)e-J°"'dT--

K{ja)e

-j<?{o>), (2)

где

■■ K(m) - соответственно амплитудно-частотная характеристика

(АЧХ) и <р(ю) = arg K(jco) - фазочастотная (ФЧХ) характеристика канала. Для идеального канала имеем

K{jo)

= const,

и линейную ФЧХ <р{а>). Обычно измеряется не ФЧХ, а групповое время прохождения т(а>) = drp(co) / doj. Для идеального канала с линейной фазочастотной характеристикой т(ф) = const.

Импульсный характер имеют: помехи, вызванные искрением токоприёмника локомотива, а также помехи, обусловленные грозовой деятельностью атмосферы. ИП от тяговой сети представляют собой последовательность кратковременных электромагнитных колебаний, возникающих при дуговом токосъеме, интенсивность, форма и повторяемость которых в общем виде носит случайный характер.

Исследователям доказано, что ИП в каналах поездной радиосвязи представляют собой случайный процесс и имеют не стационарный характер. Поэтому они описываются системой статистических характеристик, в которую входят кратковременные характеристики и характеристики изменчивости.

Основными источниками ИП являются электрифицированные участки, а именно: электроподвижной состав (ЭПС), высоковольтные линии (ВЛ) продольного электроснабжения, линии электропередач (ЛЭП), тяговые сети переменного тока. Из числа перечисленных источников особого рассмотрения заслуживают участки с электротягой переменного тока, где рабочее напряжение тяговой сети и ВЛ составляет 25 кВ (на этих участках ВЛ называется линией ДПР («два провода — рельсовая сеть») или 2x25 кВ. Из-за высокого рабочего напряжения здесь постоянно возникают разрядные явления, сопровождаемые появлением интенсивных ИП, которые нарушают работ)' возимых и стационарных радиостанций.

ЭПС постоянного и переменного тока имеют устройства, создающие различные по природе и интенсивности помехи. Наибольшую опасность для радиосвязи имеют помехи, которые распространяются в виде электромагнитного поля. Все источники помех на ЭПС можно объединить в две группы: возникающие при работе внутреннего электрооборудования и обусловленные нарушением контакта между токоприемником и контактным проводом. Возникающая при нарушении токосъема дуга, сопровождается радиоизлучением до сотен мегагерц. Установлено, что в тяговых сетях постоянного тока уровень радиоизлучения ниже, чем в тяговых сетях переменного тока.

На электровозах переменного тока возможно появление помех из-за дефектов в изоляции высоковольтного оборудования. В практике оценки

мешающего действия ИП используют два основных метода: энергетический и вероятностный. В основу энергетического метода, который применяется при оценке воздействия помех на прием аналоговой информации, положено отношение сигнал/помеха, т.е. отношение эффективного значения полезного сигнала к усредненном значению помехи на входе приемника в полосе пропускания. К усредненным значениям радиопомех относят среднее квазипиковое значение, представляющее собой интегральный эффект на выходе инерционного детектора от потока импульсов помех на его входе, и среднее эффективное значение (усредненное значение энергии импульсной последовательности за определенное время).

Вероятностный метод оценки основан на использовании статистических параметров помех при приеме дискретной информации, причем в качестве параметра для оценки качества приема берется средняя вероятность ошибки. Данный параметр однозначно связан с амплитудными и временными характеристиками потоков импульсов помех и средним эффективным значением. Вероятностный метод позволяет в ряде случаев определить вероятность искажения элементов сигнала.

Анализ состояния вопроса. Проведением спектрального и статистического анализа помех на железнодорожном транспорте, в стационарных условиях занимался профессор МГУПС (МИИТ) Бадер М.П. Измерением радиопомех - Ваваноз Ю.В., Тропкин С.И., Зражевский Г.,Н. Большой вклад в теорию и практику ЭМС и помехоустойчивость каналов связи внесли Князев А.Д., Пчёлкин Р.Ф. и др.

Статистической обработкой индустриальных помех с применение вычислительной техники, занимались Мясниковский Г.М., Ващенко Н.М., Кириченко Н.М.. Ходкевич А.Г. исследовал улучшение условий ЭМС тяговой сети переменного тока с рельсовыми цепями автоблокировки на участках бесстыкового пути» с применением шлейфового осциллографа Н - 102.

Теоретической базой для исследований в области дугообразования, при нарушении токосъема, явились фундаментальные труды таких отечественных ученых: как Беляева И.А., Власова И.И., Муханова В.В., Маркварда К.Г., Фигурнова Е.П. и др. Большой вклад в исследования при нарушении токосъема внес Колосов Д.В. Профессор МИИТ Кравцов Ю.А. рассматривал влияние линий электропередач на приемные устройства автоматической локомотивной сигнализации.

Вторая глава посвящена разработке математической модели спектрального и статистического анализа, расчетам уровня радиоизлучения. Уровни радиопомех в процессе нарушений токосъема с дугообразованием регистрируются в виде отдельных коротких пакетов импульсов большой амплитуды, накладывающихся на относительно устойчивый уровень радиопомех от нормального токосъема. В этом случае уровни радиопомех от дугообразования носят случайный характер и зависят от большого количества факторов, таких как: скорость движения, величина снимаемого тока, момент отрыва токоприемника по отношению к фазе перехода тока через нулевое значение, скорость расхождения

контактирующих поверхностей, электрические параметры разрываемой цепи, распределенные электрические параметры участка тяговой сети, состояние рабочих поверхностей контактирующих элементов и их материал, погодные условия, наличие гололеда и др. Большинство из перечисленных факторов также являются случайными. При этом для исследования такого рода радиопомех применим только статистический подход.

В основе статистической модели лежат аналитические выражения для магнитного и электрического полей, максимально точно совпадающие с результатами экспериментальных исследований. Здесь возможно применение метода линейного многоуровневого регрессионного анализа (расчет взаимосвязи между зависимой переменной и несколькими переменными факторами). В качестве зависимых переменных используются величины напряженностей магнитного и электрических полей. Факторы характеризуют основные параметры, влияющие на свойства электромагнитного поля при дуговом токосъеме. Проведенные исследования показывают влияние скорости движения и тока, потребляемого электровозом, на величину электромагнитного излучения. Следует учитывать расстояние от источника (точка контакта токосьемиой накладки токоприемника и контактного провода) и частотный диапазон.

На основе проведенного анализа возможно получить следующие математические выражения для определения величин напряженностей H и Е

H -10"" • /"' • сГ" ■ , А/м; (3)

£ = 10А •/"'Vj/a,B/m, (4)

где / частота в кГц; d - расстояние от токоприемника до приемной антенны в

л/.; v-скорость электровоза в км/ч; /- ток электровоза в А.

Для определения коэффициентов а1 и ß, (i=0,1, ...4) полученной системы уравнений требуется провести анализ экспериментальных данных, полученных при измерениях на действующем участке.

Измерения проводились в Италии на: электрифицированном участке Roma - Firenze в июле 1994г. Скорости поездов, проходящих по участку, варьировались от 110 км/ч до 250 км/ч, потребляемый ток составлял до 1600 А при восьми различных типах электровозов (из зарубежных источников).

Для измерений электромагнитного поля, возникающего при дуговом токосъеме, в диапазоне 9 кГц - 1 ГГц применялись различные типы приемных антенн, установленные на определенном расстоянии от тяговой сети.

Подставляя значения полученных в результате расчетов коэффициентов а,и Д,получаем:

Нср = ю-***./«* -(Г-948 V-166-Г'"2, А/м; (5)

Еср = Ю-"47 • f-itt ■ ■ v0-247 • , В/м. (6)

Результаты расчетов показывают убывание напряженностей магнитного и

электрического полей с увеличением частоты, расстояния до тяговой сети и тока, потребляемого электровозом на участке (здесьа, и /?/ имеют отрицательное значение при / = 0,1,2,4). Особо следует отметить последнее неравенство (а4 < 0 и /?4 < 0). Можно было предположить, что существует прямая зависимость между потребляемым током и величиной электромагнитного поля. Следует учитывать, что основным источником электромагнитного поля является не сама электрическая дуга, а ее последовательные возникновения и гашения при пробое воздушного промежутка между тяговым проводом и токоприемником. Протеканию данных процессов способствует малый ток дуги; дуговой токосъем при небольшом потребляемом . электровозом токе сопровождается большими электромагнитными помехами, в том числе и в диапазоне радиочастот. В режиме выбега электрическая дуга становится неустойчивой, уровень радиоизлучения увеличивается на 1 дБ.

Уровень электромагнитного поля находится в прямой зависимости от скорости поезда, так при высоких скоростях возрастает риск нарушения скользящего контакта между токоприемником электровоза и контактным проводом. Это предположение подтверждается как статистической моделью (положительные значение коэффициентов а3 и /?3).

Был выполнен анализ уровня радиоизлучения помех на электрифицированных железнодорожных линиях при нарушении токосъема.

Тяговая сеть постоянного тока 3,0 кВ. Используя для расчета формулу 6, получаем напряженность электромагнитного поля Е помех при вероятности Р=0,5. Для того что бы рассчитать уровень радиопомех £/, в гектометровом диапазоне, необходимо посчитать по формуле

и.=Е9-1„ (7)

где эффективная длина гектометровой антенны;

/„= ~со8(84');

где / = 10м, а угол 84° определен экспериментальным путем с учетом

диаграммы направленности гектометровой антенны, в виде восьмерки.

Для других диапазонов, приемная антенна равна четвертьволновому отрезку.

Квазипиковое значение ¿/„при вероятности Р=0,8 рассчитывается по формуле

и, = а + 0,8сг,

где а - уровень радиопомех в мкВ, при вероятности Р=0,5; а - среднеквадратичное отклонение.

В табл.1 показан уровень радиопомех в зависимости от скорости электровоза, тяговая сеть 3 кВ постоянного тока, гектометровой диапазон. В табл.2 показан уровень радиопомех в зависимости от скорости электровоза, тяговая сеть 2x25 кВ, гектометровых диапазон.

Таблица 1

Скорость в км/ч 50 100 200 250 «Сапсан» 300 «Сапсан»

Ток электровоза / 1500 1800 2400 2700 3100

вА

Напряженность 236 286 326 344 349

электрического

поля, Е в мкВ/м

при интегральной

вероятности Р=0,5

Уровень 354 429 489 516 523

радиопомех С/,, в

мкВ при

интегральной

вероятности Р=0,5

Уровень 51 51,6 53,8 54,25 54,3

радиопомех в дБ

при интегральной

вероятности Р=0,5

Уровень 55 57,2 58,2 58,85 59

радиопомех в дБ

при интегральной

вероятности Р=0,8;

нормальные

погодные условия

Уровень 58,5 60,5 61,7 62,35 63,5

радиопомех в дБ

при интегральной

вероятности

Р=0,8; зимние

погодные условия

Уровень 59,5 61,5 62,9 63,35 64,5

радиопомех в дБ

при интегральной

вероятности

Р=0,8; зимние

погодные

условия, с выбегом

Таблица 2

Зависимость уровня радиопомех от скорости электровоза, тяговая сеть

2x25 кВ

Скорость в км/ч 50 100 150 250 «Сапсан» 300 «Сапсан» 400

Ток 300 430 500 620 700 1000

электровоза в А

Напряженность 250 296 324 361 381 403

электрических

помех Е в

мкВ/м

Уровень 375 440 486 542 572 605

радиопомех

и, в мкВ

Уровень 51,48 52,86 53,73 54,6 55,1 55,6

радиопомех в дБ при

вероятности /> = 0,5

Уровень 56 57,48 58,33 59,2 60 60,12

радиопомех в дБ при

вероятности Р = 0.8

Уровень 59,5 61 61,83 62,7 63,5 63,62

радиопомех

зимние

погодные

условия

Уровень 60,5 62 62,81 63,7 64,3 64,62

радиопомех

зимние

погодные

условия с выбегом

Выводы по разделу.

Предельный уровень радиопомех, в соответствии с нормативами ОАО РЖД принимается не более 58 дБ, тяговая сеть постоянного тока (для скоростного движения, нормальные погодные условия, тяговая сеть без инея и наледи). Для тяговой сети 25 кВ и 2х25кВ (те же погодные условия), предельный уровень радиопомех принимается не более 60 дБ. В режиме выбега уровень радиоизлучения увеличивается на 1 дБ. Теоретические расчеты

показывают, что в гектометровом диапазоне в зимних условиях радиосвязь не соответствует нормативным требования ОАО «РЖД» и нуждается в модернизации.

Третья глава посвящена выбору модели электрической дуги и математическому моделированию дуговых процессов на ЭВМ.

Модели Майра и Касси основаны на упрощенном описании потерь мощности и накопления энергии в столбе дуги. Модель Майра представляет собой пример полуэмпирической динамической модели электрической дуги, в основе которой лежит зависимость проводимости дуги от времени, описываемая следующим уравнением:

1 - 1 Г1 ш

где в- постоянная времени дуги; н„ - напряжение дуги;

ип- установившееся значение напряжения дуги. Величины удельного сопротивления и накопленной в объеме канала дуги энергии можно считать постоянными.

Сравнивая приведенные аналитические методы, можно сделать вывод, что модели Майра и Касси позволяют получить наиболее точное описание динамических процессов при возникновении дугового разряда. Они требуют экспериментального определения некоторых параметров дуги, так как исследования показывают, что теоретические допущения при расчете постоянных величин не всегда корректны. По этой причине в технической литературе было предложено несколько данных моделей. На практике наиболее применимым представляется использование временных зависимостей для расчетных параметров вместо констант, хотя все равно остается необходимость определения некоторых из них путем измерений.

Так как объектом изучения в данной диссертационной работе является уровень радиопомех, возникающий при дуговом токосъеме ЭПС с контактного провода, проведенный анализ показывает целесообразность использования аналитической модели, совпадающей по форме с существующей моделью Майра, для описания динамических параметров электрической дуги, сопровождающей нарушения токосъема. Применение модели не требует проведения экспериментальных исследований на действующем участке, а некоторые используемые в дальнейшем расчетные величины, приведены в технической литературе.

В основе главы диссертационной работы лежит общая термодинамическая модель электрической дуги:

Л

где С-удельная проводимость дуги, г - ток дуги,

п,у- термодинамические параметры, зависящие от температуры (для

электрической дуги с температурой до 12000 К принимаем л = 0,32 ; у - 0,67).

коэффициенты, зависящие от линейной функции распределения удельного теплового потока ?7(г)для характерного поперечного сечения плазменного канала дуги.

Определена эквивалентная схема замещения участка электрифицированной железнодорожной линии при дуговом нарушении токосъема (рис. 1).

Рисунок 1 - Эквивалентная схема замещения участка тяговой сети при дуговом

токосъеме

Зависимость тока дуги /„(Оот времени на основании результатов обратного преобразования Фурье:

¿г, (Ю)

где R, и L, - эквивалентные сопротивление и индуктивность электровоза;

1а(т) - величина воздушного промежутка между токосъемной накладкой токоприемника и контактным проводом.

В данном случае величина мешающего тока j(t) определяется как:

о

Я0 = '«(0- J^A-(/-r)M(r)rfr, (]1)

-оо

где н(г) - напряжение между контактным проводом и рельсовой сетью перед возникновением дуги.

Уравнения (10) и (11) составляют интегрально-дифференциальную систему как основу рассматриваемой аналитической модели. Для численного решения исходных уравнений использован метод Рунге - Кутта при заданных начальных условий для параметров ia, G„ и dia / dt В данной модели при моделировании тяговая сеть и питающий провод может рассматриваться как линия с распределенными потерями; данные блоки соединены последовательно, а их

Ш = Л0- J

ш

+ Д.

ia(r) + L,

dt

количество определяется длиной рассматриваемой межподстанционной зоны и требуемой точностью расчетов; состоит из элементов «длинная линия с потерями», входящего в стандартную библиотеку элементов ПО. В приведенном примере использованы 4 одинаковых блока для межподстанционной зоны длиной 20 км; в расчетах использованы параметры контактной подвески ПБСМ 95+МФ - 100. АТ - автотрансформатор АОМЖ-10000/27х2-У1, имеющий расчетное сопротивление обмотки 2А =5,83 Ом, рис. 2.

Контактная сеть юх о-

Земля

=8

Длинная /нния контактной сети УУЗ _УУ5

Контактная сеть

1

ЭстИ.ак! 5кт1ЛтО

Длинная линия питающего провода

Рисунок 2 - Схема замещения тяговой сети На рис. 3 показана структурная схема компьютерного моделирования.

Лчгго (-О»*

Рельсовая сет*

—"Я®"

Автотрансформатор

Ф27*У »к

и*а

С

длинная лини* длинная лини*

питающей сети питающей сет«

генератор слова

_ ХЖ31

о '

3; ° НЕ 31

Т-1 ^

(■ Я ■ ТГ

Рисунок 3 - Структурная схема компьютерного моделирования

При моделировании на переменном токе, при переходе тока через ноль, ток в цепи не прекращается, на это влияют следующие факторы: 1) постоянная времени термодинамической модели; 2) постоянная времени тяговой сети.

На рис. 4 показан расчет АЧХ спектра в диапазоне 2,13 МГц, полученный с помощью анализатора спектра.

99.00 -:---:-:-:-:-•---:-

49.00........................... ...................^..................... ...............

^ -1.Ш ■ ■ ■ ..................;.......... ....... ......•...... .........................

-ЛМ'........|.....д .........д.......;■ л -.............................д :......\..........

3 -101ХЮ ■•■•;■■■ ......i ........ .............

2 -151.00-Q

-20Ш- - :.............. ■ ;■■ ■■■■:■■ - ......

-251.00....................................:....:....................;.................

.301.00 -:-;-,-;---,---;-------

2.12М 2.13М 2.13М 2.13М 2.14М

Frequency (Нг)

Рисунок 4 - Пример расчета амплитудно - частотного спектра электромагнитного излучеиия в диапазоне 2,13 МГц На рис. 5 показан расчет амплитудно - частотного спектра, в диапазоне 150 МГц полученный с помощью анализатора спектра.

10.00 -:-:---:---:-:-:-;-

-10.00.......... ;...... ................;.....;........ ...... .

^ -30.00 .............г......:..... ........ ....... ........у .................

-50.00..............7....... ........:....... ........:.......j ■ . .........- ;........ .......

2 -70.00 ......................... .....1.............................. .................................

« -».со ■........ . -. ■ - . ....... ;. .....- - I ■ : , -

G 4--°-4--^-:-•---

-110.00.............. .........

-130.00...........................; ■ .........;.............................

.150.00 —<---;----:---

149.4Ш 149.71М 150.00М 150.29М 150.59М

Frequency (Hz)

Рисунок 5 - Пример расчета амплитудно - частотного спектра электромагнитного излучения в диапазоне 150 МГц В таблицах 3,4 представлены величины отклонений результатов вычисления и экспериментальных данных с использованием статистических методов.

Таблица 3

Диапазон 2,13 МГц Максимальное отклонение, дБ Минимальное отклонение, ДБ Среднее отклонение, дБ Дисперсия, дБ

|ДЕ I К,J N °"лл

15 6 7 8,3

Таблица 4

Диапазон 150 МГц Максимальное отклонение, дБ Минимальное отклонение, дБ Среднее отклонение, дБ Цисперсия, дБ

KJ KJ N

13 9 7,3 7,5

Выводы по третьей главе. Результаты компьютерного моделирования хорошо совпадают с экспериментальными данными, что позволяет применять подобный подход для количественной оценки уровня ИП при различных влияющих факторах, а также в качестве быстрого и наглядного способа проверки и подтверждения результатов, полученных экспериментальным путем.

Четвертая глава посвящена метрологическому обеспечению применяемой аппаратуры, методам обработки экспериментальных данных. Требования, предъявляемые к аппаратуре: невысокая стоимость, автономное питание, возможность записи информации в звуковом формате для дальнейшей обработки на компьютере, возможность провести эксперимент в вагоне пассажирского поезда или в вагоне электропоезда, рабочий диапазон частот (2 -150) МГц.

Для того чтобы подсчитать амплитуду ИП, необходимо определить усиление (чувствительность) на частоте 2,13 МГц в дБ радиоприёмного устройства.

Основным параметром приемного устройства, как известно, является его чувствительность. Подаём на антенный вход радиоприёмного устройства от генератора Г 102А, высокочастотный сигнал 2,3 МГц; Uc, амплитудой 100 мкВ, промодулированный частотой 1000 Гц. Ручка громкости магнитолы установлена в положении 30% громкости. Телефонный выход магнитолы подключим к микрофонному входу звуковой карты ноутбука и запишем на ноутбук низкочастотный сигнал. Усиление записи на звуковой карте микрофонного входа установлено 30%, усиление «Запись» - 43%. Амплитуда низкочастотного сигнала 1000 Гц, составляет (по осциллографу Cl-94) 1В. С помощью программы Sony Sound Forge 7.0 определим суммарное усиление радиоприёмного устройства гектометрового диапазона и звуковой карты компьютера. Суммарный уровень сигнала составляет - 4 дБ, относительно 1 В.

Зная уровень входного сигнала, можно подсчитать суммарное усиление этой системы. Подсчитаем суммарное усиление радиоприемного устройства и звуковой карты компьютера в дБ. По формуле

Lc =201g(t/c),

уровень сигнала составляет

Lc = -80дБ.

Суммарное усиление системы составляет

4-4 = 76 дБ.

Сравнительный анализ реального и максимального допустимого уровня ИП (радиопомех) в каналах радиосвязи

Участок Вязьма - Смоленск, гектометровый диапазон

Расчёт максимально допустимого уровня радиопомех в каналах поездной радиосвязи проведём по методике, изложенной в Правилах организации и

16

расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ».

Измеренный, среднеарифметический уровень радиопомех составляет

ит =158 мкВ, Посчитаем и„ в дБ относительно I мкВ.

¿: = 201ёит, (12)

где I" в дБ.

¿" = 44 дБ.

Максимально допустимый уровень помех «„ может определяться по формуле

пп=С+К,-К,, (13)

где квазипиковое значение напряжения, дБ, радиопомех на уровне интегральной вероятности 0,5 на антенном входе приёмника при максимальных значениях потребляемого локомотивом тока и нормальных условиях погоды (отсутствие изморози, гололёда и других отложений на направляющих линиях и проводах тяговой сети). К, = 3,5 дБ - коэффициент экранирования вагона,

Ккоэффициент, учитывающий ослабление уровня помехи £" в зависимости от расстояния токоприемника до приемной антенны, дБ. Воспользуемся для расчета формулой

К, = 2Щ<1™,

где г/ расстояние от токоприемника до приемной антенны, равное Юм, определенное экспериментальным путем.

Учитывая и„ среднее значение помех (среднеарифметическое) при интегральной вероятности Р=0,5 получаем

«„=53,5 дБ.

Рассчитанное среднеквадратичное отклонение составляет

сг = ЗдБ,

с учетом среднеквадратичного отклонения получаем

и =56,5,

нмлт ' >

при интегральной вероятности Р=0,8.

Аналогично был рассчитан уровень радиопомех для участка Москва -Вязьма. Для скоростного движения (при скорости более 140 км/час) напряжение радиопомех на входе приёмника следует брать на 3,5 дБ больше по сравнению с рассчитанными (из Правил организации и расчета сетей поездной радиосвязи ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ»).

Для тяжёлых зимних условий напряжение радиопомех на входе приёмника следует брать на 3,5 дБ больше по сравнению с рассчитанным. В режиме выбега добавляется 1 дБ.

Таблица 5

Уровень радиопомех с учетом скоростного движения и зимних погодных

Участок Вязьма - Смоленск Максимальный уровень радиопомех £/„„,, дБ

1. Нормальные погодные условия 56,5

2. Скоростное движение, нормальные погодные условия 60

3. Скоростное движение, зимние погодные условия 63,5

4 Скоростное движение, зимние погодные условия, режим выбега 64,5

Таблица 6

Уровень радиопомех с учетом скоростного движения и зимних погодных

Участок Москва - Вязьма Максимальный уровень помехг/.^.дБ

1 Нормальные погодные условия 52

2 Скоростное движение, нормальные погодные условия 55,5

3 Скоростное движение, зимние погодные условия 59

4 Скоростное движение, зимние погодные условия с выбегом 60

Выводы по четвертой главе.

1. В результате экспериментальных исследований было выявлено, что максимальный уровень ИП даёт дуга при отрыве токоприёмника от контактной сети. Длительность искрения дуги может составлять до двадцати секунд и более.

2. Фурье - анализ показал, что ИП имеют большое количество гармоник с частотой от 200 Гц до 3000 Гц (в полосе пропускания канала радиостанции 300 - 3000 Гц), в гектометровом диапазоне наибольшая амплитуда ИП, тяговая сеть 2x25 кВ.

3. По полученным экспериментальным данным было выявлено, что уровень радиопомех на участке в гектометровом диапазоне, тяговая сеть 2х25кВ, скоростное движение (до 400 км/ч), зимние погодные, с учетом выбега условия не соответствует нормативным требованиям и поездная радиосвязь нуждается в модернизации.

4. На участке с тяговой сетью 3,0 кВ, гектометровый диапазон уровень помех с учетом скоростного движения (до 300 км/ч), зимние погодные условия с учетом выбега, не соответствует нормативным требованиям и поездная радиосвязь нуждается в модернизации.

5. Качество радиосвязи в метровом диапазоне (150 МГц), тяговая сеть 2x25 кВ, полностью соответствует нормативным требованиям.

Пятая глава посвящена разработке и проектированию цифрового многоступенчатого режекторного фильтра.

Под проектированием (или синтезом) цифрового фильтра понимается выбор таких наборов коэффициентов {а,} и {Ь,} при, которых характеристики спроектированного фильтра удовлетворяют заданным требованиям. Строго говоря, в задачу проектирования входит выбор структуры фильтра с учетом конечной точности вычислений расчет АЧХ проектируемого фильтра. Это особенно актуально при реализации фильтров «в железе» - с использованием специализированных больших интегральных микросхем или цифровых сигнальных процессоров. Спроектированный фильтр можно использовать в бортовом компьютере локомотива для эффективного подавления ИП из низкочастотного спектра. При помощи программы Sony Sound Forge 7 получим исходные данные для расчёта цифрового фильтра гектометрового диапазона. Используя результаты эксперимента (записанный на винчестер компьютера звуковой массив ИП в формате WAV) найдём /ш, fm, А/„ (нижняя частота среза, верхняя частота среза каждой гармоники, Afn - полоса непрозрачности п гармоники) и сведём их в таблицу. В программе MATLAB 6.5, в пакете Signal Processing имеется проектировщик цифровых фильтров - Filter Design & Analysis Tool. Включаем проектировщик фильтров, появляется окно программы. Выбираем режекторный фильтр Чебышева второго типа. Экспериментально выбираем порядок фильтра 50. Задаём полосу непрозрачности fm /,„.

На рис. 6 показан проектировщик цифровых фильтров - Filter Design &

Analysis Tool.

Joioati •»• i * * О"'«: Я ЙМ8 «&-«(«. ■-'•'ч?

|Г„-......

I 1 ■

КШМЙШК..................................

Рисунок 6 - Проектировщик цифровых фильтров - Filter Design & Analysis Tool

Выводы по пятой главе.

В пятой главе обоснован ещё один эффективный метод борьбы с ИП. Современные компьютерные технологии позволяют применять методы ранее недоступные.

По полученному частотному спектру гармоник в полосе пропускании железнодорожной радиостанции рассчитан на компьютере, с применением программы MATLAB 6.5 многоступенчатый заградительный фильтр гектометрового диапазона. Этот фильтр Чебышева имеет очень большую крутизну АЧХ 50 - го порядка. Сконструировать такой фильтр в «железе» невозможно. Благодаря большой крутизне, этот фильтр эффективно вырезает помеху. Потеря спектра полезного сигнала, благодаря такой крутизне незначительна, около 8%. На полезный сигнал никакого влияния не оказывает. Современные компьютерные технологии открывают новые, эффективные возможности борьбы с ИП. Можно, сконструировать фильтр, который по методу оценки спектральной плотности, будет автоматически настраиваться на ИП таким образом, в бортовом компьютере локомотива, в режиме реального времени будет происходить «очистка» капала радиосвязи от любых видов помех.

Шестая глава посвящена практическим рекомендациям по модернизации поездной радиосвязи гектометрового диапазона, тяговая сеть 2 х 25 кВ.

Гектометровый диапазон используется с тридцатых годов прошлого века. На сегодня он морально устарел, обладает плохой помехоустойчивостью и не позволяет создать современную интегрированную цифровую поездную радиосвязь. Как показали замеры уровня сигнала гектометрового диапазона на участке Смоленск - Вязьма, выполненные РЦС - 8, сигнал в некоторых участках имеет уровень 60 дБ, для нормальных условий, движение не скоростное. Для зимних условий, с учётом скоростного движения необходимо выполнить следующие рекомендации:

1) увеличить напряжённость электромагнитного поля путём установки дополнительных волноводов;

2) перейти на более высокий диапазон поездной радиосвязи (150 МГц);

3) перейти на наиболее перспективный вариант, но более затратный,

стандарт GSM - R.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. ИП являются основной причиной, ограничивающей дальность и снижающей качество поездной радиосвязи железнодорожного транспорта. Они в большинстве случаев определяют реализуемую чувствительность приемного устройства, которая оказывается намного хуже номинальной чувствительности. Уровень ИП, создаваемый электрооборудованием ЭПС невелик и составляет не более 200 мкВ. При использовании ЛЭП в качестве направляющих линий в системе поездной радиосвязи гектометрового диапазона, необходимо использовать дроссельный высокочастотный заградитель ВЧЗ - 08-02-00. Большинство источников создают помехи, которые характеризуются широким спектром, захватывающим диапазоны гектометровых, метровых и дециметровых волн.

2. Наиболее характерными помехообразующими элементами являются коммутирующие устройства, замыкающие и размыкающие участки электрических цепей с током, и устройства токосъема. Подобные помехообразующие элементы содержатся как в оборудовании и механизмах, в которых коммутирующие элементы выполняют полезные функции, так и в электроустройствах и сетях электроснабжения с различного рода дефектами (ненадежными контактами, пробоями, частичными замыканиями и т.д.).

3. Резкие изменения тока (при дугообразовании) в тяговой сети вызывают в окружающем пространстве электромагнитные возмущения, интенсивность которых определяется множеством факторов, значением и скоростью изменения тока, его частотой, излучающей способностью помехонесущих сетей и т. п. Каждый из факторов в свою очередь является следствием ряда причин, изменяющихся во времени и в пространстве случайным образом и обусловливающих вероятностную природу ИП. Сделать расчет уровня радиопомех можно только статистическими методами.

4. Предложена статистическая модель токосъема с использованием системы нелинейных уравнений для определения количественных характеристик электромагнитных излучений помех в данном диапазоне.

5. Разработана математическая модель дугового токосъема средствами программного обеспечения EWB Multisim 10 на ЭВМ, тяговая сеть переменного тока 2x25 кВ.

6. На основе этой математической .модели предложена методика расчета ЭМС тягового электроснабжения с поездной радиосвязью с применением специализированных компьютерных средств моделирования работы электрифицированного участка железной дороги.

7. Выполнен анализ сравнения компьютерного моделирования и экспериментальных данных.

8. Уровни помех в метровом диапазоне (150 МГц) значительно ниже, чем в гектометровом (2,13 МГц). Так, реализуемая чувствительность приемника в зависимости от вида тяги в гектометровом диапазоне составляет (50-800) мкВ, а в метровом диапазоне (1,5-5) мкВ.

9. Фурье - анализ показал, что ИП имеют большое количество гармоник с частотой от 200 Гц до 3000 Гц в гектометровом диапазоне с наибольшей амплитудой, тяговая сеть 2x25 кВ.

10. В результате экспериментальных исследований было выявлено, что максимальный уровень помех даёт дуга при искрении токоприёмника ЭПС, длительность искрения дуги может составлять до двадцати секунд.

11. По полученным экспериментальным данным диссертационной работы было выявлено, что уровень помех на участке 2x25 кВ в гектометровом диапазоне соответствует нормативным требованиям только для нормальных погодных условий £/„„„ = 59 дБ. Поездная радиосвязь гектометрового диапазона на этом участке не соответствует нормативным требованиям и нуждается в модернизации.

12. Тяговая сеть 3,0 кВ, гектометровый диапазон, уровень помех так же превышает допустимые значения.

13. Качество радиосвязи в метровом диапазоне 150 МГц, тяговая сеть2х25 кВ, находится в соответствии с нормативным требованиям ОАО «РЖД».

14. По результатам статистической обработки все ИП имеют нормальное распределение.

15. На базе этих данных цифровой режекторный фильтр, который позволяет бортовому компьютеру электровоза эффективно подавлять ИП в каналах поездной радиосвязи гектометрового диапазона программным методом.

16. По полученным результатам были разработаны и внедрены мероприятия в Смоленском отделении Московской железной дороги по модернизации поездной радиосвязи, позволяющие обеспечить электромагнитную совместимость систем поездной радиосвязи гектометрового диапазона, тяговая сеть 2x25 кВ, при нарушении токосъема.

17. Данные мероприятия позволили увеличить скорость движения грузовых и пассажирских поездов свыше 140 км/ч с учётом зимних погодных условий, тяговая сеть 2x25 кВ.

18. С учетом полученных результатов необходимо привести в соответствие нормативы ОАО «РЖД».

19. На перегонах и главных путях станций следует применять компенсированную контактную подвеску с одним или двумя контактными проводами.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах:

1. Астахов А.А., Горевой И.М. Обработка полезного сигнала статистическими методами. Сборник трудов по материалам 3 межвузовской научно -практической конференции, посвященной 50 - летаю Смоленского филиала РГОТУПС, 19 - 20 мая 2005 г. Смоленск, с. 90 - 92.

2. Горевой И.М., Амбросова Н.Н.. Спектральный анализ импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Сборник трудов по материалам научно - практической конференции аспирантов и студентов, посвященной 55 -летию РГОТУПС, 15 апреля 2006 г. Смоленск, с. 22 - 24.

22

3. Горевой И.М., Гришаева O.A. Статистический анализ импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Сборник трудов по материалам научно - практической конференции аспирантов и студентов, посвященной 55 -летию РГОТУПС, 15 апреля 20Об г. Смоленск, с. 42 - 44.

4. Горевой И.М. Применение современных компьютерных технологий при проведении научно - исследовательских работ на железнодорожном транспорте. Межвузовский сборник научных трудов «Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта». М.: РГОТУПС, 2006 г.

5. Горевой И.М., Костенков В.А. Сборник докладов по материалам Всероссийской научно - методической конференции «Актуальные проблемы применения современных компьютерных технологий в техническом университете. Смоленский гуманитарный университет, 19 декабря 2007 г. Смоленск, с 26 - 30.

6. Горевой И.М. Обеспечение электромагнитной совместимости систем поездной радиосвязи при воздействии импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Журнал «Естественные и технические науки» №2,2008 г. М.: Издательство Спутник +, с 510 - 514.

7. Горевой И.М. Разработка цифрового метода борьбы с импульсными помехами в каналах поездной радиосвязи железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов «Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта», т. 1. М.: РГОТУПС, 2008 г, с. 5-9.

8. Горевой И.М., Питерский В.И. Разработка методики спектрального и статистического анализа импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Журнал «Наука и техника транспорта» № 2, 2008 г. М.: РГОТУПС, с 73-75.

9. Горевой И.М. Обеспечение электромагнитной совместимости технических средств железнодорожного транспорта с системой тягового электроснабжения, чЛ. Журнал «Электроника и электрооборудование транспорта» №1, 2010 г, издатель НПО «Томилинский электронный завод», с 42-45., ISSN 181-6782.

10. Горевой И.М. Компьютерное моделирование электродуговых процессов системы тягового элеетроснабжения. Сборник научных трудов. «Инновационные направления развития науки и образования», т. 1. Смоленск 2010 г, с. 5-9, ISBN 978-5-9902205-1-5.

11. Горевой И.М. Обеспечение электромагнитной совместимости технических средств железнодорожного транспорта с системой тягового электроснабжения, 4.2. Журнал «Электроника и электрооборудование транспорта» №2-3, 2010 г, издатель НПО «Томилинский электронный завод», с 52-55., ISSN 181-6782.

Горевой Игорь Михайлович

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗЬЮ

Специальность 0 5.09.03 -Электротехнические комплексы и системы

Подписано к печати /¡у, ¿3/ на/ Формат бумаги 60x84/16 Объем 1,5 п.л. Заказ № £ Ч Тираж 80 экз.

УПЦ ГИ МИИТ. 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, стр. 9.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ ТЯГОВОЙ СЕТИ НА СИСТЕМЫ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ.

1.1. Проблема помехоустойчивости и электромагнитной совместимости систем радиосвязи.

1.2. Нормы и рекомендации по электромагнитной совместимости.

1.3. Математическая модель канала связи.

1.4. Характеристика помех в каналах поездной радиосвязи.

1.5. Причины возникновения и характеристики импульсных помех.

1.6. Источники импульсных помех на железнодорожном транспорте.

1.7. Оценка мешающего дейсвия импульсных помех на железнодорожном трансторте.

1.8. Физические основы дугообразования при нарушении токосъема.

1.9. Напряженность электромагнитного поля при возникновении дуги.

1.10. Анализ состояния вопроса.

1.10.1. Применяемые средства измерения при спектральном и статистическом анализе.

1.11. Выводы к первой главе.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СПЕКТРАЛЬНОГО И СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ.

2.1. Основные характеристики случайных сигналов.

2.1.1. Общие определения.

2.2. Случайный гауссовский процесс.

2.3. Статистические характеристики импульсных помех.

2.4. Статистический анализ импульсных помех.

2.5. Статистическое моделирование дугового токосъема.

2.6. Анализ уровня радиоизлучения помех на электрифицированных железнодорожных линиях постоянного и переменного тока при нарушении токосъема.

2.7. Спектральный анализ импульсных помех.

2.8. Вычисление спектральной плотности импульсных помех.

2.8.1. Распределение энергии в спектре импульсной помехи.

2.9. Выводы к второй главе.

Главаь 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭВМ.

3.1. Выбор модели электрической дуги.98'

3.2.Схема системы замещения тяговой сети 2x25 кВ.

3.3. Компьютерное моделирование нарушения токосъема с помощью Mulnisim 10.

3.4. Выводы по третьей главе.

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СПЕКТРАЛЬНОГО И СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ ТЯГОВОЙ, СЕТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

4.1. Метрологическое обеспечение применяемой аппаратуры и компьютерной программы Sony Sound Forge 7.0.

4.1.1. Требования, предъявляемые к аппаратуре.

4.2. Спектральный анализ импульсных помех.118"

4.2.1. Частота 150 МГц, тяговая сеть 2х25кВ,.

4.2.2. Расчёт фазовой характеристики тяговая сеть 2x25 kB cp = f(t), частота 150 МГц.

4.2.3. Частота 150 МГц, тяговая сеть 2x25 кВ. Анализатор спектра на базе виртуальной лаборатории PC - Lab 2000.

4.2.4. Гектометровый диапазон, тяговая сеть 2 х 25 кВ.

4.2.5. Расчёт фазовой характеристики <р = f(t), гектометровый диапазон, тяговая сеть 2х25кВ.

4.2.6. Гектометровый диапазон, тяговая сеть 3,0 кВ,.

4.2.7. Расчёт фазовой характеристики. Гектометровый диапазон, тяговая сеть 3,0 кВ.

4.3. Вычисление спектра по мощности с помощью программы System

View.

4.4. Сравнительный анализ реального и максимального допустимого уровня импульсных помех в каналах радиосвязи.

4.4.1. Тяговая сеть 2x25 кВ гектометровый диапазон.

4.4.2. Тяговая сеть 3,0 кВ, гектометровый диапазон.

4.4.3. Тяговая сеть 2x25 кВ, частота 150 МГц.

4.5. Статистический анализ.

4.5.1. Частота 150 МГц, тяговая сеть2х25 кВ.

4.5.2. Гектометровый диапазон, тяговая сеть 2 х 25 кВ,,.

4.5.3. Гектометровый диапазон, тяговая сеть 3,0 кВ.

4.6. Выводы по четвертой главе.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО МЕТОДА БОРЬБЫ С ИМПУЛЬСНЫМИ ПОМЕХАМИ ТЯГОВОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

5.1. Структура и характеристики цифрового фильтра.

5.2. Расчет аналоговых фильтров-прототипов.

5.3. Проектирование цифровых фильтров.156.

5.4. Метод цифровой фильтрации, основанный на оценке спектральной плотности помех.

5.5. Выводы к пятой главе.

Глава 6. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ.

6.1. Общие положения.

Концепция общей политики правительства, ОАО «РЖД» состоит в модернизации существующих железнодорожных магистралей в стране, в создании высокоскоростных магистралей, позволяющих увеличить скорость пассажирских поездов до 400 км/ч. В связи с этим, очень остро ставится вопрос об электромагнитной совместимости технических средств локомотива с помехами тяговой сети железнодорожного транспорта.

Федеральный закон «О- государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств» введён в действие с 1.12.1999 г. Этот закон ставит проблему обеспечения электромагнитной совместимости в ряд государственных, актуальных и важнейших технико-экономических задач железнодорожного транспорта [1]. В соответствии с этим законом, электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств, это способность технических средств функционировать с заданным качеством, в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам н> недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты; техническое средство это электротехническое, электронное или радиоэлектронное изделие (оборудование, аппаратура или система), а также изделие (оборудование, аппаратура'или система), содержащее электрические и (или) электронные компоненты (схемы); радиоэлектронное средство - техническое средство, состоящее из одного или нескольких радиопередающих или радиоприемных устройств либо из их комбинации и вспомогательного оборудования, предназначенное для передачи и (или) приема радиоволн; электромагнитная помеха -электромагнитное явление или процесс естественного или искусственного происхождения, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. Электромагнитная помеха может излучаться в пространство или распространяться в проводящей среде; электромагнитное воздействие - электромагнитное явление или процесс, которые влияют или могут повлиять на биологические объекты.

К электромагнитным воздействиям относятся создаваемые техническими средствами в окружающем пространстве электромагнитные, электрические и магнитные поля; биологические объекты - люди (персонал, обслуживающий технические средства, и население), животные и растения; электромагнитная обстановка - совокупность электромагнитных явлений и (или) процессов в данной области пространства или данной проводящей среде в частотном и временном диапазонах.

В соответствии с определением Международной электротехнической комиссии (МЭК) под ЭМС понимается способность электротехнического оборудования (прибора, аппарата, устройства) работать удовлетворительно в электромагнитной среде, при воздействии на электротехническое оборудование непреднамеренных помех, не создавая недопустимого влияния на окружающую среду, а также на другое техническое оборудование. Иными словами, термин ЭМС трактуется достаточно широко и включает в себя вопросы электромагнитного влияния друг на друга различных видов электроэнергетического и слаботочного электрооборудования, в том числе и влияние импульсных помех (ИП) контактной сети железнодорожного транспорта на средства поездной радиосвязи.

Успешное решение научных проблем и технических задач при разработке и эксплуатации системы электроснабжения железных дорог и средств радиосвязи невозможно без исследования и обеспечения электромагнитной совместимости тягового электроснабжения электрических железных дорог со смежными слаботочными системами и с питающими электросистемами и средствами радиосвязи [1]. Электрическая дуга, при нарушении токосъема, является источником электромагнитного излучения, в диапазоне до 300 МГц.

Электромагнитному влиянию и индустриальным помехам подвержены практически любые электрические линии (как воздушные, так и кабельные), проложенные вблизи от электрической железной дороги: линии телефонной и телеграфной связи' телеуправления и телесигнализации, рельсовые цепи автоблокировки, силовые и осветительные электрические сети, низковольтные линии электропередачи, отключенная контактная сеть соседних путей, а также неэлектрические, но проводящие металлические сооружения, эстакады, трубопроводы, системы поездной радиосвязи. В дальнейшем в диссертационной работе случайные ИП (уровень радиоизлучения) электотяговой' сети железнодорожного транспорта рассматриваются как часть индустриальных помех. Эти помехи имеют случайный характер, поэтому, для обработки ИП применяются статистические методы. На участке Смоленск - Москва, для '.-поездной радиосвязи используются частоты 2,13"МГц и 150 МГц. Основной, диапазон-2,13 МГц (гектометровый диапазон), дополнительный - 150 МГц. Кроме, этого, для поездной' радиосвязи выделены два диапазона: 450 и 960 МГц. Однако эти диапазоны на российском железнодорожном транспорте не используются. Воздействие случайных ИИ* на-средства поездной радиосвязи в этом диапазоне частот ещё не изучено.

Эти-диапазоны достаточно сильно-подвержены, влиянию ИП, особенно гектометровый диапазон. В связи с предполагаемым строительством через участок Москва - Смоленск скоростной магистрали Восток — Запад эта тема особенно актуальна. Ухудшение поездной радиосвязи на скорости локомотива 140 км/ч даже на несколько секунд недопустимо. К тому же этот участок расположен в умеренно - северных широтах, но с тяжёлыми зимними климатическими условиями.

Данная тематика слабо освящена в технической литературе из - за сложности проведения измерений и обработки результатов [1].

В данной диссертационной работе рассматриваются два участка: Москва — Вязьма, тяговая сеть постоянного тока с номинальным напряжением 3,0 кВ; Вязьма — Смоленск, тяговая сеть переменного однофазного тока 2x25 кВ [2].

ПРЕДМЕТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ является функционирование систем поездной радиосвязи, (технических средств локомотива) с учетом нарушения токосъема тягового электроснабжения.

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ являются ИП, возникающие при нарушении токосъема тяговой сети 3,0 кВ сети; тяговой сети 2x25 кВ и поездная радиосвязь (технические средства).

ЦЕЛЬЮ И ЗАДАЧЕЙ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ разработка технических мероприятий по обеспечению ЭМС систем поездной радиосвязи, при воздействия ИП (уровня радиоизлучения) на поездную радиосвязь, возникающих при нарушении токосъема, с учётом:

- скоростного движения, до 400 км/ч;

- зимних погодных условий; - режима выбега.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) проанализировать основные факторы, возникающие при нарушении токосъема, влияющие на ЭМС средств поездной радиосвязи;

2) предложить статистическую модель.для определения уровня радиоизлучения в-данном диапазоне, для различных электрифицированных участков постоянного и переменного тока.

3) выполнить расчеты уровня,радиоизлучения с учетом различных факторов;

4) разработать математическую модель дугового токосъема средствами-программного* обеспечения Е^^ТВ МиШз1ш 10 на ЭВМ, контактная сеть переменного тока 2 х 25 кВ;

5) на основе этой математической модели разработать методику расчета ЭМС тягового электроснабжения' с техническими средствами железнодорожного транспорта;

6) выполнить анализ результатов расчетов с использованием разработанной модели и сравнить с данными экспериментальных исследований для определения адекватности модели и достоверности полученного результата;

7) разработать методику записи ИП; выполнить гармонический анализ (Фурье - анализ), анализ спектра по мощности, статистический анализ ИП, изучить их свойства с применением современных компьютерных технологий и цифрового измерительного комплекса;

8) оценить эффективность действующих систем поездной радиосвязи;

9) разработать и реализовать новые технические решения, обеспечивающие ЭМС системы тягового электроснабжения^ поездной радиосвязью.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы заключается в проведении комплекса научно- обоснованных мероприятий по обеспечению ЭМС систем поездной , радиосвязи при нарушении токосъема в диапазоне частот (2 - 150) МГц с ИП тяговой сети железнодорожного транспорта.

Предложена статистическая модель, для, вычисления- уровня радиоизлучения, применительно к электрифицированным-участкам железной-дорогиРФ.

По этой модели вычислен уровень радиоизлучения, с учетом различных факторов, в т.ч. скорость электроподвижного • состава- (ЭПС) до 400 км/час и зимних погодных условий.

Полученные результаты были сравнены с нормативами РЖД, разработана методика спектрального и статистического анализа ИП, исследован уровень ИП. Вместо дорогостоящего оборудования (типа автоматизированного измерительного комплекса спектрального анализа AKGA, фирмы Брюль и Къер, в составе вагон - лаборатории) или морально устаревшего осциллографа Н - 102, применено современное переносное оборудование доступное исследователю; кроме этого, для Фурье анализа ИП, применён цифровой измерительный комплекс PC — Lab 2000, фирмы Velleman Instruments, имеющий небольшую стоимость; спроектирован цифровой многоступенчатый фильтр, позволяющий бортовому компьютеру ЭПС, эффективно вырезать ИП в каналах поездной радиосвязи; предложены мероприятия по изменению нормативов РЖД уровня радиоизлучения, для высокоскоростного движенияс учетом зимних погодных условий и выбега.

Разработаны и внедрены, практические мероприятия, позволяющие улучшить, ЭМС систем поездной радиосвязи с тяговым электроснабжением. •

Для решения поставленной задачи случайные ИП' по маршруту Москва - Смоленск в определённом диапазоне частот с низкочастотного выхода радиоприемного устройства записывались на ноутбук в звуковом формате; в- дальнейшем ИП обрабатывались в звуковом формате WAV компьютером, с. применением программ Sony Sound Forge 7.0, и MATLAB 6.5 (7.0Н 3-6]. .

Такая« постановка задачи- позволяет проводить эксперименты, с использованием* недорогого' переносного оборудования. Применение1 компьютерных программ позволяет дополнительно рассчитать спектральную плотность. Можно- провести и дополнительный, анализ, например, по энтропии или по регрессии, изучить свойства случайных ИП в заданных диапазонах частот.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ВЫВОДОВ

Достоверность разработанной модели подтверждена- строгостью теоретических расчетов и сравнением полученных результатов с экспериментальными данными и результатами компьютерного моделирования на ЭВМ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. СВЯЗЬ РАБОТЫ С КРУПНЫМИ НАУЧНЫМИ ПРОЕКТАМИ

Тема диссертационной работы соответствует общей политике ОАО «РЖД» по модернизации железнодорожных магистралей в РФ, в частности создания высокоскоростной пассажирской магистрали.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИОННОЙ РАБОТЫ

Основные положения доложены на научно — практической конференции аспирантов и студентов «На переднем крае науки и техники» две статьи, (Смоленск, 2006 г.), на Всероссийской научно — методической конференции «Применение современных информационных технологий в подготовке специалистов по прикладной информатике» (Смоленск, 19 декабря 2007 г, СГУ); на заседаниях кафедры «Электротехника» РГОТУПС (2005-2007) г., на заседаниях кафедры «Электроснабжение и электрификация» РГОТУПС (ныне Российская открытая академия транспорта) 2008 г., на заседаниях кафедры «Электроснабжение электрических железных дорог (МГУПС) 2009 г. — 2010 г. РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы нашли применение в Смоленском отделении Московской железной,дороги, при модернизации поездной радиосвязи гектометрового диапазона; в учебном процессе Смоленского филиала МГУПС (МИИТ).

ОПУБЛИКОВАИНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. По теме диссертационной работы опубликованы 11 печатных работ, две из них, в издании, рекомендованном ВАК по специальности 05.09.03- «Электротехнические комплексы и системы»

5.5. Выводы к пятой главе

В пятой главе обоснован ещё один эффективный метод борьбы с ИП. Современные компьютерные технологии позволяют применять методы ранее недоступные.

1. По полученному частотному спектру гармоник в полосе пропускании железнодорожной радиостанции рассчитан на компьютере, с применением программы MATLAB 6.5, многоступенчатый заградительный фильтр гектометрового диапазона. Этот фильтр Чебышева имеет очень большую крутизну АЧХ, 50-го порядка. Сконструировать такой фильтр в «железе» невозможно. Благодаря большой крутизне этот фильтр эффективно вырезает помеху.

2. Потеря спектра полезного сигнала, благодаря такой крутизне незначительна, около 8%. И на полезный сигнал никакого влияния не оказывает. Непосредственно применять цифровой фильтр с постоянными коэффициентами нельзя. Спектр помех здесь непостоянный. Подойдет алгоритм вычитания амплитудных спектров. В локомотиве, для цифровой обработки помех, должен быть бортовой компьютер, либо микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор.

3. Данный метод обладает большой гибкостью и может постоянно совершенствоваться. Например, можно разработать алгоритм обработки полезного сигнала статистическими методами (по минимуму дисперсии погрешности фильтрации) [102].

Глава 6

РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ 6.1. Общие положения

Полностью устранить электромагнитные влияния электрических железных дорог на смежные линии в т.ч. на поездную радиосвязь практически нельзя. Существует ряд способов снижения влияний, применение которых требует определенных материальных и денежных затрат. Стремление уменьшить индуктированные напряжения до нуля привело бы к непомерному росту затрат на устройства защиты от влияний. Но в этом нет необходимости. В пределах установленных норм можно допускать влияния, которые не нарушают существенно работу систем радиосвязи и не являются опасными для людей, обслуживающих включенные в линию устройства, а также для аппаратуры. При этом надо стремиться к тому, чтобы снижение влияний до допускаемых величин различными защитными мероприятиями достигалось с наименьшими затратами денежных средств и материалов.

В системе поездной радиосвязи, на участке Москва - Смоленск осуществляемой в диапазоне гектометровых волн, используются два частотных канала - 2,13 и 2,15 МГц. Первый из них - основной применяется для связи машинистов с дежурными по станциям и поездным диспетчером, а второй для связи с дежурным по депо и электромеханиками контрольных пунктов на станциях с основными и оборотными депо.

Волны гектометрового диапазона обладают достаточно хорошей дифракционной способностью, поэтому связь между локомотивами и стационарными пунктами может поддерживаться и при отсутствии прямой видимости между ними. Однако вследствие слабой излучающей способности локомотивных антенн в этом диапазоне волн и большого уровня помех на электрифицированных участках железных дорог дальность уверенной связи часто оказывается недостаточной для перекрытия половины длины перегона.

Для увеличения дальности и повышения качества поездной связи в гектометровом диапазоне волн широкое распространение получила передача высокочастотных сигналов по проводным направляющим линиям, идущим вдоль железнодорожного пути. В этом случае связь с локомотивами осуществляется не электромагнитными волнами излучения, а электромагнитными полями индукции, распространяющимися по направляющим линиям с меньшим затуханием, чем при излучении. В результате дальность поездной радиосвязи увеличивается. Важным является также то, что направляющая линия идет параллельно железнодорожному пути, поэтому уровни сигналов на локомотивной и стационарной радиостанциях практически не зависят от характера местности, в том числе и в полностью закрытых зонах для прямой радиосвязи, например в горных районах. Гектометровый диапазон используется с тридцатых годов прошлого века. На сегодня, он морально устарел, обладает плохой помехоустойчивостью и не позволяет создать современную интегрированную цифровую поездную радиосвязь. Как показали замеры уровня сигнала гектометрового диапазона на участке Смоленск - Вязьма, выполненные РЦС - 8, сигнал в некоторых участках имеет уровень 60 дБ, для нормальных условий, движение не скоростное. Для зимних условий, с учётом скоростного движения необходимо выполнить следующие рекомендации:

1. Увеличить напряжённость электромагнитного поля, путём установки дополнительных волноводов.

2. Перейти на более высокий диапазон поездной радиосвязи (150 МГц).

3. Наиболее перспективный вариант, хотя и наиболее затратный, переход на стандарт GSM - R.

Тематика диссертационной работы полностью вписывается в программу повышения скоростей. Она предусматривает устройство не только скоростных, но и высокоскоростных магистралей (ВСМ) до 400 км/ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в диссертационном исследовании данные определяют получение следующих научно — практических результатов:

1) определено, что ИП контактной сети железнодорожного транспорта влияют на электромагнитную совместимость систем поездной радиосвязи, в т.ч. и на качество поездной радиосвязи. Это необходимо учитывать при эксплуатации этих систем;

2) установлено, что амплитуда ИП зависит от частоты поездной радиосвязи и от вида питающего напряжения контактной сети;

3) предложена математическая модель токосъема с использованием системы нелинейных уравнений, для определения количественных характеристик электромагнитных излучений помех в данном диапазоне;

4) разработана математическая модель дугового токосъема средствами программного обеспечения Е\¥В МиШвпп 10 на ЭВМ, контактная сеть переменного тока 2 х 25 кВ;

5) предложена статистическая модель для вычисления уровня радиоизлучения, при нарушении токосъема, на электрифицированных железнодорожных линия Российской федерации.

6) по статистической модели рассчитан уровень радиоизлучений, при нарушении токосъема, при влиянии различных факторов (скорость локомотива, потребляемый ток, частота радиоприемника, зимние погодные условия).

7) предложена методика расчета ЭМС тягового электроснабжения с поездной радиосвязью, с применением специализированных компьютерных средств моделирования работы электрифицированного участка железной дороги, позволяющая моделировать этот процесс;

8) разработана и внедрена в Смоленском отделении Московской железной дороги методика «Спектрального и статистического анализа ИП контактной сети железнодорожного транспорта;

9) выполнен анализ сравнения компьютерного моделирования и экспериментальных данных;

10) выполнен анализ теоретических расчетов и экспериментальных данных, учетом зимних погодгых условий и выбега.

11) Фурье - анализ выполнен с применением программы Sony Sound Forge 7.0. Дополнительно, сделан Фурье — анализ цифровым измерительным комплексом PC 2000 Lab, осциллограф PCS - 500, фирмы Velleman Instruments;

12) статистическая обработка, выполненная программами Sony Sound Forge 7.0 и MATLAB 6.5 показала, что ИП имеют нормальный характер распределения;

13) с помощью программы System View выполнен анализ спектральной плотности помех, который показал, что максимальная плотность ИП на участке Смоленск — Вязьма, гектометровый диапазон;

14) по полученному Фурье - анализу, в полосе пропускания железнодорожной радиостанции, разработан программой MATLAB 6.5 цифровой режекторный фильтр гектометрового диапазона, который с помощью бортового компьютера локомотива может эффективно вырезать ИП в канале поездной радиосвязи;

15) проведён сравнительный анализ реального и максимально допустимого уровня ИП в каналах поездной связи;

16) разработаны и внедрены технические мероприятия и рекомендации по модернизации поездной радиосвязи, участок Вязьма - Смоленск, контактная сеть 2 х 25 кВ;

17) данные мероприятия позволяют увеличить скорость движения ЭПС до 400 км/ч.

18) Основные положения диссертационной работы нашли применение в учебном процессе Смоленского филиала МГУПС (МИИТ).

1. Бадер М. П. Электромагнитная совместимость. М.: Транспорт, 2002. 636 с.

2. Справочник по электроснабжению железных дорог 4.1, под редакцией МарквардтаК.Г.-М.: Транспорт, 1980. 256 с.

3. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 Simulink 4/5 основы применения. М.: Солон-Пресс, 2004. 767 с.

4. Дьяконов В. П. MATLAB 6: учебный курс. СПб.: Питер, 2002. 366 с.

5. Дьяконов В.П, Круглов В.А. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2001. 365 с.

6. Дьяконов В., Круглов ВА. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. — СПб.: Питер, 2002. 274 с.

7. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения ЭМС радиоэлектронных средств -М.: Радио и связь, 1984. 310 с.

8. Федеральный закон «О регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств» от 1 декабря 1999 г.

9. Женко JI. А. Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте Самара: САМ ГАПС 2005. 106 с.

10. Фомичёв С.М., Абилов A.B. Обзор математических моделей каналов связи и их применение в телекоммуникационных системах. Ижевский государственный технический университет. Ижевск 2001. 60 с.

11. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. М: Советское радио, 1970, 728 с.

12. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. -М.: Радио и связь. 1982. 304 с.

13. Чесноков М.Н. Оптимальный приём дискретных сообщений в каналах с переменными параметрами на фоне импульсных и флуктуционных помех //Известия вузов. Радиоэлектроника. 1983. №7 с. 3-11.

14. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника М.: Радио и связь 1982 г. 694 с.

15. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. — М.: Сов. радио. 1977 г. 550 с.

16. Уайт Д. Электромагнитная совместимость и непреднамеренные помех. Пер. с английского, выпуск 11 под редакцией Сапира А.И. М.: Сов. радио 1977 г. 352 с.

17. Князев А.Д., Пчёлкин Р.Ф. Проблемы обеспечения совместной работы радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио 1979 г. 262 с.

18. Линде Д.П. Справочник по радиоэлектронным устройствам, том 1. — М., Энергия, 1978. 439 с.

19. Ваванов Ю. В. и др. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта. — М. Транспорт, 1991. 303 с.

20. Журнал «Железные дороги мира» №4, 2004 г. с 10-13

21. Ваванов Ю.В., Васильев O.K., Тропкин С.И. Стационарная и поездная радиосвязь. М., Транспорт, 1986. 303 с.

22. Колосов Д.В. Электрические процессы как основа технической диагностики нарушений токосъема в электротяговых сетях переменного тока. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ростов на Дону, 2007 .

23. В.В. Пешков, А.Б. Коломенский, В.А. Фролов, В.А. Казаков, под редакцией д-ра тех. наук В.А. Фролова. Сварка Введение в специальность

24. Семенов Ю.Г. Статические характеристики радиопомех от искрения на токоприемнике локомотива. Труды РИИЖТ.- 1983 г. Вып. 171. с. 73-77.

25. Бадёр М.П. Автореферат диссертации на соискание доктора технических наук. Электромагнитная совместимость тягового электроснабжения с линиями связи, устройствами железнодорожной автоматики и питающими электросетями с. 7. М: МИИТ, 1999.

26. Ходкевич А.Г. Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. «Улучшение условий электромагнитной совместимости тяговой сети переменного тока с рельсовыми цепями автоблокировки на участках бесстыкового пути»

27. Кушнир Ф. В. и др. Измерения в технике связи. М. Связь, 1988. 431с.

28. Мясниковский Г.М., Ващенко Н.М. Кириченко Н.М. Оценка ЭМО в зоне действия подвижной радиосвязи. 3 семинар по ЭМС. Вроцлав (ПНР) 1976 г. 1976 г. 22 24 сентября, с. 137 - 143.

29. Мясниковский Г.М. Системы производственной радиосвязи. М.: 1980 г. 216 с.

30. Журнал «Железные дороги мира» №11 2001 г. с 15-18

31. Шитиков П.А. Анализ структуры помех железнодорожной радиосвязи УКВ диапазона. Вестник ВНИИЖТ, 1982г. №6 с. 49-51.

32. Зражевский Г.Н., Ваванов Ю.В., и др. Поездная и стационарная радиосвязь. М.: Транспорт, 1978. 344 с.

33. Фремке и др. Электрические измерения. JL: Энергия, 1980. 391 с.

34. Кассандрова Н.Г. Обработка результатов измерений. М.: Наука. 1972. 105 с.

35. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М. Радио и связь, 1986. 511с.

36. Гоноровский И. С. Демин М. П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1994.

37. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». — М.: Высш. шк., 2000. 389 с.

38. Сиберт У. М. Цепи, сигналы, системы: В 2-х ч. / Пер. с англ. — М.: Мир, 1988.

39. Гмурман B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Высш. шк., 1972, 367 с.

40. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. — М.: Высш. шк.,1978. 321 с.

41. Веников В. А. Математические задачи в электроэнергетике. М.: Высш. шк.,1978, 215 с.

42. Chiesa R., Zani A. Misure di emissione efettromagnetica pantógrafo filo di contatto, Nota Técnica SIRTI, n.778,1994.

43. Lucca G. Papers presented at International Zurich Symposiums on Electromagnetic Compatibility (13th, February, Д6-18 1999; 14th, February, 20-22 2001; 15th, February, 18-20 2003), Zurich, Switzerland.

44. Orlandi A., Zoizoli С Prediction model of transients EM field due to sliding contact arcing in urban rail systems. Proceedings of 1st International Symposium on Electromagnetic Compatibility, September 1994, Roma, pp,448-453.

45. CISPR/C Document (Secretariat) 65 Annex B; Radioelectric interference generated by Atlantic TGV rail traffic, October 1991.

46. Правила организации и расчёта сетей поездной радиосвязи ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ» М.: Трансиздат, 2005. 112 с.

47. Таныгин Ю. И. Теория передачи сигнала. — М.: Транспорт, 2001. 105с.

48. Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи. Часть 1. М.: Энергия 1978. 591 с.

49. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высш. шк., 1978. 527 с.

50. Дьяконов В. П. Вейлеты. От теории к практике. М.: Солон Пресс, 2004. 397 с.

51. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: ФОРУМ -ИНФРА-М, 2005.431 с.

52. Ваванов Ю.В. Технологическая железнодорожная связь. М.: Транспорт, 1985. 185 с.

53. Gunatilake A., Rowland S.M., Wang Z.D., Alien N.L. Modeling and Management of Microshocks under High Voltage Transmission Lines. 51ST IEEE HOLM Conference On Electrical Contacts, 26-28 Sept., 2005.

54. Бородулин Б.М. и др. «Система тягового электроснабжения 2x25 кВ» М. Транспорт 1986 г. 270 с.

55. Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 2 / Под ред. Маркварда К.Г. М.: Транспорт, 1981. 392с.

56. Залманзон JI.A. Преобразование Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и др. Областях. Наука. Гл. Ред. физ. мат. лит., 1989. 490 с.

57. Колосов Д.В. Электрические процессы как основа технической диагностики нарушений токосъема в электротяговых сетях переменного тока. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ростов на Дону, 2007 .

58. Марк Е. Хернитер. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. М.: «ДМК» - пресс, 2006.481 с.

59. Бородулин Б.М. и др. «Система тягового электроснабжения 2x25 кВ» М. Транспорт 1986 г.270 с.

60. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. «Тяговые подстанции» М. Транспорт 1986 г. 319 с.

61. Горевой И.М. Компьютерное моделирование электродуговых процессов системы тягового электроснабжения. Сборник научных трудов. «Инновационные направления развития науки и образования», т. 1. Смоленск 2010 г, с. 5-9, ISBN 978-5-9902205-1-5.

62. Горевой И.М., Питерский В.И. Разработка методики спектрального и статистического анализа импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Журнал «Наука и техника транспорта» № 2 М.: РГОТУПС, 2008 , с 71- 75.

63. Дьяконов В.П. MATLAB 6.0/6.1/6.5+Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений М.: Солон Пресс, 2005. 591 с.

64. Амбросова H.H., Горевой И. М. Спектральный анализ импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов студентов и аспирантов. Смоленск. 2006.

65. Добеши И. Десять лекций по вейвлетом. — М.: Ижевск: РХД, 2001 г, 257 с.

66. Sanjit К. Mitra. Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, 2e. McGraw-Hill, 2001.

67. Andre Quinquis. Le traitement du signal sous MATLAB: pratique et applications (Signal Processing Using MATLAB). HERMES Science Publications, 2000.

68. B. G. Quinn & E. J. Hannan. The Estimation and Tracking of Frequency. Cambridge University Press, 2001.

69. Mallat S. A theory for multiresolution signal decomposition: the wavelet repre-cpntatinn IF.F.F. Pattern Anal, and Machine Intell. 1989. vol. 11, no. 7,pp6674 —693.

70. Разевиг В.Д., Лаврентьев Г.В., Златин И.Л. System View средство системного проектирования радиоэлектронных устройств. М.: Горячая линия - Телеком, 2002, 349 с.

71. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB.-M.: ДМК, 2005. 303 с.

72. Горевой И.М., Гришаева O.A. Статистический анализ импульсных помех контактной сети железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов студентов и аспирантов. Смоленск. 2006.

73. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов -процессоры, алгоритмы, средства проектирования. - СПб.: Политехника, 1999.

74. Солонина А.К., Улахович Д. А., Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры обработки сигналов. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.

75. Солонина А.К, Улахович Д. А., Яковлев JL А. Цифровые процессоры обработки сигналов фирмы Motorola. СПб.: БХВ-Петербург, 2000.

76. Голд Б., Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигналов / Пер. с англ., под ред. A.M. Трахтмана. — М., «Сов. радио», 1973, 368 с.

77. Рабинер JI, Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Пер. с англ.; Под ред. Ю. И. Александрова. — М.: Мир, 1978.

78. Оппенгейм А.В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. / Под ред. С.Я. Шаца. — М.: Связь, 1979.

79. Применение цифровой обработки сигналов. Под ред. Э. Оппенгейма: Пер. с англ. / Под ред. A.M. Рязанцева. — М.: Мир, 1980.

80. Рабинер JI.P., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов: Пер. с англ. / Под ред. М.В. Назарова и Ю.Н. Прохорова. — М.: Радио и связь, 1981.

81. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. 2- е издание СПб. Питер, 2007.

82. Марпл-мл. C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения / Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

83. Куприянов М.С, Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов -процессоры, алгоритмы, средства проектирования. - СПб.: Политехника, 1999.

84. Солонина А.К, Улахович Д.А., Яковлев J1.A. Алгоритмы и процессоры обработки сигналов. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.

85. Солонина А.К, Улахович Д.А., Яковлев JI.A. Цифровые процессоры обработки сигналов фирмы Motorola. СПб.: БХВ-Петербург, 2000.

86. Адаптивные фильтры: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Коуэна и П. М. Гранта. М.: Мир, 1988.

87. Б. Уидроу, С.Д. Стирнз. Адаптивная обработка сигналов. — М.: Радио и связь, 1989.

88. Горевой И.М. Разработка цифрового метода борьбы с импульсными помехами в каналах поездной радиосвязи железнодорожного транспорта.

89. Межвузовский сборник научных трудов «Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта», т. 1. М.: РГОТУПС, 2008 г.

90. Карташев В.Г. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров. — М.: Высш. шк., 1982.

91. Юкио Сато, под ред. Есифуми Амэмия. Обработка сигналов. Первое знакомство / Пер. с японского. — М.: Додэка XXI, 2002.

92. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций / А. И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева, И. И. Гук. — Спб.: БХВ-Петербург, 2003.

93. Степанов A.B., Матвеев С.А. Методы компьютерной обработки сигналов систем радиосвязи. — М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

94. Айфичер Э., С. Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е изд.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2004.

95. Гадзиковский В И. Теоретические основы цифровой обработки сигналов. — М.: Радио и связь, 2004.

96. Астахов A.A., Горевой И.М. Обработка полезного сигнала статистическими методами. Сборник трудов по материалам 3 межвузовской научно практической конференции, посвященной 50 - летию Смоленского филиала РГОТУПС, 19 - 20 мая 2005 г. Смоленск, с. 90 - 92.

97. Волков Б.,Я., Шульга В.,Я., Кокин М.,В., и др. Экономика железнодорожного строительства и путевого хозяйства: Учебник для вузов / Под общей редакцией Б.А. Волкова, В.Я. Шульги. М.: Маршрут, 2003. -632 с.