GSM-R系统电磁环境干扰分析及防护

发布时间：2020-03-31 21:22

【摘要】：铁路在我国建设富强民主的现代化社会主义强国中起着十分重要的作用,随着我国高铁战略的实施与推进,目前我国已形成了比较完善的高铁技术体系,成为世界上少数几个拥有现代化铁路装备技术水平的国家之一。但日益频发的电磁环境干扰问题仍对列车的行车安全构成威胁,为了使GSM-R系统能有一个良好的电磁环境,确保列车能够安全、可靠的运行,对GSM-R系统电磁环境干扰进行研究分析,找到相应的保护措施具有至关重要的意义。干扰的存在是GSM-R系统电磁环境变差的主要原因,当干扰超过一定限值时就会影响到GSM-R系统正常工作,轻则导致列车降速,重则影响行车安全。本文通过分析GSM-R系统电磁环境干扰的来源,并根据干扰的性质,针对不同的干扰类型,结合具体的技术指标进行研究分析,得到相应的保护措施,避免或减小干扰对GSM-R系统造成的影响,确保列车行车安全。针对系统内部干扰,本文通过对频率复用过程中容易引发的同频干扰和邻频干扰进行分析计算,得到不同信道传播环境下频率复用的条件和在不同网络覆盖方式下减少邻频干扰影响的保护措施;通过对弱场区引入直放站后容易引发的上行噪声干扰和同频多径干扰进行建模分析计算,得到避免干扰造成影响的直放站设置条件;为了提高GSM-R系统自身的抗干扰能力,在考虑列车异常切换的条件下,将频率分配过程中的同信道约束、邻信道约束和共址约束条件进行了综合约束,利用模拟退火算法使GSM-R可用于分配的19频道最大化满足相隔一个小区的频率间隔不小于400kHz,同时根据组合优化结果,结合网络的覆盖方式,将各频道进行配置,所得的频率配置方案提高了组网频道利用率和GSM-R系统自身抗干扰能力。针对系统外部干扰,本文首先根据系统共存时的电磁兼容标准,分析计算出各公众通信系统与GSM-R系统共存时的保护区;由于公众GSM900系统的阻塞干扰和互调干扰很容易对GSM-R系统造成影响,分别需要722m和3.2km的保护距离,然而在高铁沿线已建的基站中,公众通信运营商为满足客户通信需求,绝大部分基站没能满足保护距离要求,容易对GSM-R系统造成干扰影响,针对GSM900引起的阻塞干扰,本文结合GSM-R系统接收机的性能指标和GSM900基站实际距铁路的距离,分析计算出不同距离下GSM900基站发射功率应满足的条件;针对GSM900系统引起的互调干扰,本文根据干扰的性质,分析计算出GSM900系统自身的互调产物组合和与GSM-R系统产生的互调产物组合,结合我国频段的使用情况,得到相应的保护措施,避免干扰对GSM-R系统造成影响。
【图文】：

少集成和运行成本。通过借鉴ＧＳＭ－Ｒ系统在欧洲的成功经验，我国决定引进ＧＳＭ－逡逑Ｒ系统用作高速铁路的专用通信系统，并将８８５ＭＨｚ￣８８９ＭＨｚ／９３０ＭＨｚ￣９３４逡逑Ｍ／ｆｅ频段分配给ＧＳＭ－Ｒ使用。ＧＳＭ－Ｒ系统结构如图２－１所示。逡逑ＳＳＳ逦ＩＮ逡逑电路域数字逦ＳＭＳＣ邋—邋ＨＬＲ／ＡｕＣ邋邋邋—｜逦ＳＣＰ邋ＳＭＰ邋ＳＣＥＰ逡逑应用系统逦Ｎｏ．７￣ｈ邋Ｃ／Ｐ［＿邋｜—１邋Ｎａ７逦￣ＴＴ＾逦ＴＣＰ／ＩＰ逡逑Ｉ邋■■邋■邋＇ｌｐ／ｎ逦ＡＣ逦—１逦—逦逦逡逑ＭＳＣＡ＾ＬＲ邋－Ｒ逦Ｌ－ｊ－ｌ逦Ｌ－－逡逑Ｉ逦逦￣＂１逡逑其他通信网一｜ＧＭＳＣ邋——ＭＳＣ／ＶＬＲ／ＧＣＲ／１ＷＦ逦ｓｓｐ逦ＳＭＡＰ逡逑？＇逦邋Ｎｏ．７逦邋｜逦｜逡逑Ａ——邋Ｇｒ——逡逑ＤＳＳ１一一逦｜邋ＢＳＳ逦丨邋Ｉ邋■邋■■丨逦１逦ＧＰＲＳ￣逡逑ＴＲＡＵ逦｜逦—逡逑Ｌ－－－ｌｇｗｓ逡逑ＣＢＣ逦一逦ＢＳＣ邋—逦Ｇｂ邋＿邋＿逦Ｇｎ逦１逡逑逦ＰＣＵ逦铁路应用系统！逡逑逦邋ＢＴＳ邋ＢＴＳ逦１逦■■逦逦逡逑｜调度交换机；逦逦｜邋：逡逑？邋Ｕｍ邋冬逡逑Ｉ逦￣￣￣ＯＳＳ逡逑调度台：车站台邋无线固定台邋车载台邋手持台逦逦Ｉ用户管理逡逑逦逦逦逦逦邋ＯＭＣ逦系统逡逑有线终端邋逦无线终端逦邋逦１１邋＾逡逑图２

广播业务（ＶＢＳ）、语音组呼业务（ＶＧＣＳ）和增强多优先级与强拆（ｅＭＬＰＰ）；第逡逑三层提供包括基于位置寻址、功能号表示、功能寻址、接入矩阵｜３Ｇ］等铁路特殊业逡逑务；第四层根据铁路的业务需求提供相应的应用系统，如图２－２所示。逡逑ｉ逦＾运间移动信Ｂ接入及公务移动通丨ａ逡逑第四层逦Ｌｏｃｏｔｒｏｌ逦ＣＴＣＳ－３／ＣＴＣＳ－４逡逑调度通信逦列车尾部风压信息逡逑铁逦动车段／车站移动抟＼系《逡逑＊逦｜＾，逦＿＿逦岕yU}眪牐躽U逡逑＇＇逦集装箱节点站移动信息接入系约逡逑用邋＿逡逑旅客列车移动信息接入系约逡逑机车移动信息接入系托逡逑第三层丨功能寻ｔｔ邋｜邋｜逦接入蚱阵逦祛ｍＨｄｔｔ逡逑第二层逦Ｊ逦ＶＢＳ逦：邋ｅＭＩＰＰ邋｜邋｜邋ＶＧＣＳ邋｜逡逑第一层ＧＳＭ业务与功能逡逑图２－２我国ＧＳＭ－Ｒ系统业务体系示意图逡逑２．１．２ＧＳＭ－Ｒ网络覆盖方式逡逑随着我国列车的不断提速，ＧＳＭ－Ｒ系统网络结构也越来越复杂，，为确保列车逡逑能在较高速度下安全可靠的运行，普通单层网络覆盖的方式己不能满足其要求。当逡逑列车速度达到ＣＴＣＳ３邋（邋３００／ｔｗ／＾邋）级时，为了确保ＧＳＭ－Ｒ网络发生故障时不影响逡逑列车的正常通信
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18;U285.7

【参考文献】

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本文编号：2609597