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(fù)雜，其電磁兼容性能的好壞直接關(guān)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(fù)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(guān)系等挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析都是以嚴(yán)密的理論推理為基礎(chǔ)，通過對實際情況進行簡化來構(gòu)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(lǐng)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(nèi)容及創(chuàng)新點主要包括以下兩個方面:
　　(1)為明確挖掘目標(biāo)，本文首先對應(yīng)用領(lǐng)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(shè)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(dǎo)耦合、輻射耦合和線纜間的傳導(dǎo)耦合，然后根據(jù)車載信號傳輸和信息處理設(shè)備、列控信號動作設(shè)備以及其它電力設(shè)備的工作原理對車載敏感設(shè)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(yīng)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(shè)備電磁兼容數(shù)據(jù)的預(yù)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(luò)以徑向基函數(shù)(Radial Basis Function，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jié)合計算速率和CPU占用率得到結(jié)論，當(dāng)分類類型比較少時可以采用CART決策樹進行分析，當(dāng)分類類型比較多時可以采用RBF神經(jīng)網(wǎng)