CN102385012B - 一种列车车载列控设备的电磁环境的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，该监测系统包括控制单元(1)、切换单元(2)、传感器单元(3)和仪表单元(4)。所述传感器单元(3)包括至少一个用于感测交变电流的传感器、至少一个用于感测交变电场的传感器和至少一个用于感测交变磁场的传感器，分别用于感测交变电流、交变电场和交变磁场产生多个射频电信号。所述控制单元(1)用于向所述切换单元(2)发送控制信号。所述切换单元(2)响应所述控制单元(1)的控制信号将来自传感器单元(1)的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元(4)。所述仪表单元(4)用于对来自所述切换单元(2)的射频电信号进行频谱分析或时域包络分析，并用于将测量数据反馈至所述控制单元(1)。
Description
技术领域
本发明涉及无线电信号及干扰测量技术领域，特别涉及一种列车车载列控设备的电磁环境的监测系统。
背景技术
现代铁路运输系统中，电力牵引机车及电动车组已成为主要运输工具，并且自动化的列控系统已经替代人力成为列车运行控制的主要手段。在这类车辆上，列控设备的组成非常复杂。一般地，车载列车控制设备包括高压系统、牵引系统、制动系统、网络控制系统、空调系统、乘客信息系统和辅助供电系统等。由于设备密度大，线缆密集，因此列控制设备的电磁环境十分复杂。在这种情况下，如何实现车载列控设备间的电磁兼容，以使各设备协同工作而互不干扰，成为铁路工作者面临的严峻考验。车载列控设备能否正常、安全、稳定地工作是关系到整个铁路能够安全运行的大事。
电磁干扰(EMI)测量是研究电气电子系统、设备的干扰与抗干扰和电磁兼容性(EMC)问题的主要技术手段之一。
要研究车载列控设备的抗电磁干扰性能，需要对车载列控设备运行时所处的电磁环境进行监测。从空间角度来分，列控设备的电磁环境主要包括车顶空间电磁环境、车厢内电磁环境和车底电磁环境三个部分；从测量的物理量来划分，列控设备的电磁环境监测主要包括电场监测、磁场监测和传导电流监测。
目前，还没有专门用于列车车载列控系统的电磁环境的监测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种列车车载列控设备的电磁环境的监测系统。
本发明提供的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统包括控制单元、切换单元、传感器单元和仪表单元。所述传感器单元包括至少一个用于感测交变电流的传感器、至少一个用于感测交变电场的传感器和至少一个用于感测交变磁场的传感器，分别用于感测交变电流、交变电场和交变磁场产生多个射频电信号。所述控制单元用于向所述切换单元发送控制信号。所述切换单元响应所述控制单元的控制信号将来自传感器单元的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元。所述仪表单元用于对来自所述切换单元的射频电信号进行频谱分析或时域包络分析，并用于将测量数据反馈至所述控制单元。
优选地，所述能够感测交变电流的传感器安装于接入车载列控设备的信号电缆的末端，且能够测量频率范围为9kHz～30MHz的交变电流信号。
优选地，所述能够感测交变电场的传感器安装于列车的顶部，且能够测量频率范围为30MHz～3GHz的交变电场信号。
优选地，所述能够感测交变磁场的传感器安装于列车底部的设备舱内，且能够测量频率范围为9kHz～30MHz的交变磁场信号。
优选地，所述仪表单元包括至少一台能够测量频率范围为9kHz～3GHz的交变电场信号的频谱分析仪或EMI测量接收机。
优选地，所述控制单元进一步用于向所述仪表单元发送控制信号，所述仪表单元响应所述控制单元的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。
优选地，所述控制单元与所述仪表单元之间、以及所述控制单元与所述切换单元之间通过USB、GPIB或LAN连接。
优选地，所述切换单元与所述传感器单元之间、以及所述切换单元与所述仪表单元之间通过同轴电缆连接。
优选地，所述监测系统进一步包括至少一个远程终端。
优选地，所述远程终端向所述控制单元发送控制信号，所述控制单元再将来自所述远程终端的控制信号发送至所述切换单元，所述切换单元响应所述控制单元的控制信号将来自传感器单元的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元。
优选地，所述远程终端进一步用于向所述控制单元发送控制信号，所述控制单元再将来自所述远程终端的控制信号发送至所述仪表单元，所述仪表单元响应所述控制单元的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。
优选地，所述控制单元与所述远程终端之间通过网络实现信息传输。
本发明具有如下有益效果：
应用本发明的监测系统，能够对列车车载列控设备所处的电磁环境中的电场、磁场以及信号电缆中的共模骚扰电流进行实时测量和数据采集，从而获得列车车载列控设备正常运行或出现故障时所处的电磁环境的实时数据。该监测数据不仅可以用于判定列车车载列控设备是否受到电磁干扰的影响，而且可以用于对列车车载列控设备所处的电磁环境进行科学的、客观的分析和评估，最终改善铁路运输的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
本发明提供的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统包括控制单元1、切换单元2、传感器单元3、仪表单元4和例如一个远程终端5，所述控制单元1依次与所述切换单元2和所述传感器单元3连接，所述仪表单元4分别与所述控制单元1和所述切换单元2连接，如图1所示。下面进一步说明所述监测系统所包括的各单元的具体结构和功能。
传感器单元3
所述传感器单元3可包括例如四个能够感测交变电流的传感器、一个能够感测交变电场的传感器和至少一个能够感测交变磁场的传感器。
所述四个能够感测交变电流的传感器可安装于例如接入车载列控设备的信号电缆的末端，且能够测量频率范围为9kHz～30MHz的交变电流，用于感测信号电缆中的共模骚扰电流并产生射频电信号。
所述一个能够感测交变电场的传感器可安装于例如列车的顶部，且能够测量频率范围为30MHz～3GHz的交变电场信号，用于测量列车顶部及其周围空间的骚扰电场的强度并产生射频电信号。
所述一个能够感测交变磁场的传感器可安装于例如列车底部的设备舱内，且能够测量频率范围为9kHz～30MHz的交变磁场信号，用于测量列车底部及其周围空间的骚扰磁场的强度并产生射频电信号。在所述传感器单元3与所述切换单元2之间，所述射频电信号由所述传感器单元3向所述切换单元2传输。
控制单元1
所述控制单元1例如包括计算机。所述控制单元1用于向所述切换单元2发送控制信号。所述切换单元2响应所述控制单元1的控制信号将来自传感器单元1的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元4。所述控制单元1进一步用于向所述仪表单元4发送控制信号，所述仪表单元4响应所述控制单元1的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。所述控制单元1还能够用于对测量数据进行显示、存储以及进一步的处理和分析。所述控制单元1的计算机还能够接收来自除本发明的监测系统之外的其它设备的列车运行状态的实时信息例如车速、运行区间、列车当前位置的经纬度等，并将上述信息与本发明的监测系统获得的实时监测数据进行绑定和存储。
切换单元2
所述切换单元2与所述传感器单元3之间、以及所述切换单元2与所述仪表单元4之间可通过同轴电缆连接。所述切换单元2与所述控制单元1之间可通过例如USB连接。在所述切换单元2与所述仪表单元4之间，所述射频电信号由所述切换单元2向所述仪表单元4传输。
仪表单元4
所述仪表单元4可包括例如一台频谱分析仪，该频谱分析仪能够测量频率范围为9kHz～3GHz的射频电信号。所述仪表单元4与所述控制单元1之间可通过例如USB连接。所述仪表单元4用于对来自所述切换单元2的射频电信号进行频谱分析或时域包络分析，并用于将测量数据反馈至所述控制单元1。根据分析目的的不同，主要采用以下两种分析模式：一是频率扫描模式，通过对目标频段的连续扫描，获取该目标频段的频谱信息；二是零扫宽模式，通过对目标频点的零扫宽测量，获得该频点特定带宽内的时域包络幅度信息。
远程终端5
所述远程终端5可包括例如一台计算机。所述远程终端5与所述控制单元1之间通过网络例如列车上的局域网实现信息传输，例如测量数据或控制信号的传输。所述远程终端5向所述控制单元1发送控制信号，所述控制单元1再将来自所述远程终端5的控制信号发送至所述切换单元2，所述切换单元2响应所述控制单元1的控制信号将来自传感器单元1的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元4。所述远程终端5进一步用于向所述控制单元1发送控制信号，所述控制单元1再将来自所述远程终端5的控制信号发送至所述仪表单元4，所述仪表单元4响应所述控制单元1的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。所述远程终端5还能够用于对测量数据进行远程的显示、存储以及进一步的处理和分析。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，
该监测系统包括控制单元(1)、切换单元(2)、传感器单元(3)和仪表单元(4)；
所述传感器单元(3)包括至少一个用于感测交变电流的传感器、至少一个用于感测交变电场的传感器和至少一个用于感测交变磁场的传感器，分别用于感测交变电流、交变电场和交变磁场产生多个射频电信号；
所述控制单元(1)用于向所述切换单元(2)发送控制信号；
所述切换单元(2)响应所述控制单元(1)的控制信号将来自传感器单元(1)的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元(4)；
所述仪表单元(4)用于对来自所述切换单元(2)的射频电信号进行频谱分析或时域包络分析，并用于将测量数据反馈至所述控制单元(1)；
所述控制单元(1)依次与所述切换单元(2)和所述传感器单元(3)连接，所述仪表单元(4)分别与所述控制单元(1)和所述切换单元(2)连接；
所述用于感测交变电场的传感器安装于列车的顶部，且能够感测频率范围为30MHz～3GHz的交变电场信号；
所述用于感测交变磁场的传感器安装于列车底部的设备舱内，且能够感测频率范围为9kHz～30MHz的交变磁场信号；
所述用于感测交变电流的传感器安装于接入车载列控设备的信号电缆的末端，且能够感测频率范围为9kHz～30MHz的交变电流信号。
2.如权利要求1所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述仪表单元(4)包括至少一台能够测量频率范围为9kHz～3GHz的电场信号的频谱分析仪或EMI测量接收机。
3.如权利要求1所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述控制单元(1)进一步用于向所述仪表单元(4)发送控制信号，所述仪表单元(4)响应所述控制单元(1)的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。
4.如权利要求1所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述控制单元(1)与所述仪表单元(4)之间、以及所述控制单元(1)与所述切换单元(2)之间通过USB、GPIB或LAN连接；所述切换单元(2)与所述传感器单元(3)之间、以及所述切换单元(2)与所述仪表单元(4)之间通过同轴电缆连接。
5.如权利要求1所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述监测系统进一步包括至少一个远程终端(5)。
6.如权利要求5所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述远程终端(5)向所述控制单元(1)发送控制信号，所述控制单元(1)再将来自所述远程终端(5)的控制信号发送至所述切换单元(2)，所述切换单元(2)响应所述控制单元(1)的控制信号将来自传感器单元(1)的多个射频电信号中的至少一个射频电信号输出至所述仪表单元(4)。
7.如权利要求6所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述远程终端(5)进一步用于向所述控制单元(1)发送控制信号，所述控制单元(1)再将来自所述远程终端(5)的控制信号发送至所述仪表单元(4)，所述仪表单元(4)响应所述控制单元(1)的控制信号设置测量参数、更改测量参数或获取测量数据。
8.如权利要求5所述的列车车载列控设备的电磁环境的监测系统，其特征在于，所述控制单元(1)与所述远程终端(5)之间通过网络实现信息传输。
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