梁飛,効迎春,魯楠,朱峰,*
1. 中國(guó)民用航空總局第二研究所空管實(shí)驗(yàn)室,成都 610041
2. 西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院,成都 611756
隨著近幾年中國(guó)軌道交通與民用航空事業(yè)的迅猛發(fā)展,電氣化鐵路引入機(jī)場(chǎng)區(qū)域已成為中國(guó)立體交通發(fā)展的必然趨勢(shì),在建的鄂州順豐機(jī)場(chǎng)就是其中之一。中國(guó)電氣化高鐵一般采取2.75×104V交流高壓線,通常稱之為接觸線。列車運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)車頂上受電弓滑動(dòng)接觸線取流,再通過(guò)鋼軌形成回路,從而完成驅(qū)動(dòng)[1-2]。在滑動(dòng)取流過(guò)程中,伴隨著列車的機(jī)械運(yùn)動(dòng),弓網(wǎng)離線電弧產(chǎn)生的電磁騷擾是電氣化鐵路電磁干擾(EMI)的主要成分[3]。尤其在高速列車經(jīng)過(guò)電分相時(shí),其供電過(guò)程為有電-無(wú)電-有電,電壓相位的突變,會(huì)產(chǎn)生較大的電磁發(fā)射,列車通過(guò)電分相時(shí),產(chǎn)生電磁輻射總時(shí)間為300~600 ms[4-5]。弓網(wǎng)離線電弧產(chǎn)生的電磁發(fā)射有可能對(duì)機(jī)場(chǎng)的通導(dǎo)設(shè)備產(chǎn)生影響[6-7]。因此,研究弓網(wǎng)電弧輻射特性及對(duì)機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)的影響具有重要的意義。
中國(guó)首次國(guó)家級(jí)電氣化鐵路電磁干擾試驗(yàn)是在1979年開(kāi)展的,軌道是有砟軌道,列車運(yùn)行時(shí)速為40 km/h,測(cè)試頻段為0.15~30 MHz,頻帶范圍比較寬,采用最小二乘的線性回歸方法分析了測(cè)試數(shù)據(jù),獲得了電氣化鐵道干擾場(chǎng)電平隨頻率的變化曲線,其結(jié)果為GB 6364—2013的制定提供了重要依據(jù)[8-9]?,F(xiàn)在高鐵采用的是高架線路鋪設(shè),橋面無(wú)砟,動(dòng)車組速度一般在200 km/h以上[10-11],測(cè)試儀器和場(chǎng)景也與20世紀(jì)80年代初有很大的不同。功率大小、電能質(zhì)量以及弓網(wǎng)特性也與20世紀(jì)80年代初完全不同。這些不同對(duì)動(dòng)車組整車對(duì)外電磁發(fā)射的影響是顯而易見(jiàn)的[12]。多年來(lái)對(duì)于電分相電弧輻射特性的研究大多數(shù)在于建立模型進(jìn)行理論研究,通過(guò)工程實(shí)地測(cè)試的研究比較少。近年對(duì)于高鐵電磁干擾系統(tǒng)性的測(cè)試雖有一些研究,但對(duì)數(shù)據(jù)的分析大都直接引用最小二乘法,并且對(duì)于建立模型合理性的考察很少;國(guó)外對(duì)高鐵的電磁干擾測(cè)試大都側(cè)重于測(cè)試方法的研究[13]。就測(cè)試數(shù)據(jù)而言,以前采用80%時(shí)間不超過(guò)率,目前中國(guó)采用的GB/T24338《軌道交通 電磁兼容》明確規(guī)定了峰值檢波以100%不超過(guò)率確定為測(cè)試結(jié)果[14]。即多次測(cè)試結(jié)果以最大值為準(zhǔn),這也說(shuō)明現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)較之前規(guī)定更加嚴(yán)格。此外,以前的測(cè)試是針對(duì)受電弓在接觸網(wǎng)上普通區(qū)段離線電弧產(chǎn)生的電磁發(fā)射,但離線電弧產(chǎn)生的最大值點(diǎn)往往存在于電分相等一些特殊位置[15]。因此對(duì)現(xiàn)代電氣化高速鐵路電磁輻射的測(cè)試和分析進(jìn)行重新研究是十分有必要的。本文在研究了電分相電弧輻射發(fā)射模型的基礎(chǔ)上,以運(yùn)營(yíng)中的成綿樂(lè)(綿陽(yáng)—成都—樂(lè)山)以及武黃(武漢—黃石)城際高速鐵路為對(duì)象,通過(guò)對(duì)離線電弧的測(cè)試,得到了電分相處、普通點(diǎn)處離線電弧的電磁發(fā)射數(shù)據(jù)。改進(jìn)最小二乘法回歸分析方法,結(jié)合弓網(wǎng)離線電弧發(fā)射特性,擬合出分相點(diǎn)電弧對(duì)外發(fā)射曲線,分析電磁發(fā)射對(duì)機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)的影響。本研究的結(jié)果可以為電氣化軌道的優(yōu)化設(shè)計(jì),特別是當(dāng)軌道通過(guò)航空跑道沿線、導(dǎo)航臺(tái)覆蓋保護(hù)區(qū)、雷達(dá)站覆蓋保護(hù)區(qū)、通信基站近區(qū)等敏感區(qū)域,提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),是機(jī)場(chǎng)干擾抑制的重要依據(jù),同時(shí)也對(duì)國(guó)標(biāo)的修訂提供重要參考。
列車每次經(jīng)過(guò)電分相區(qū),從有電到無(wú)電或者從無(wú)電到有電的短時(shí)間內(nèi),電壓的大小和相位會(huì)發(fā)生很大的變化。電氣化鐵路接觸線的電壓為2.75×104V,經(jīng)過(guò)分相區(qū)時(shí),電弓與接觸網(wǎng)之間產(chǎn)生的間隙電壓可高達(dá)5.5×104V,瞬態(tài)放電擊穿空氣間隙,產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)高于空氣間隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)30 kV/cm,引起電弧輻射發(fā)射。文獻(xiàn)[16]將牽引供電系統(tǒng)等效電路和放電電弧等效電路相結(jié)合構(gòu)成弓網(wǎng)離線電弧電路模型。文獻(xiàn)[17]將接觸線、中性線都假設(shè)為無(wú)限長(zhǎng)的行波天線來(lái)分析輻射模型。列車速度快,產(chǎn)生的電弧持續(xù)時(shí)間短,將電弧輻射點(diǎn)看作電陣子模型IΔl,電陣子長(zhǎng)度為Δl,電流均勻分布為
(1)
機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)臺(tái)的工作頻段為108~117.975 MHz, 通過(guò)計(jì)算可知,其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ約為2.5~3 m,由于測(cè)試條件限制,工程上測(cè)試距離一般在10 m以外,符合遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)條件r?λ。
由電磁輻射理論知識(shí)可知,當(dāng)r?λ時(shí),對(duì)應(yīng)的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng),對(duì)應(yīng)的輻射電場(chǎng)為
(2)
通過(guò)分析可以看出,電分相產(chǎn)生的電磁波是球面波,沿著r方向不斷輻射能量。本文基于大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)回歸分析的方法來(lái)擬合電場(chǎng)強(qiáng)度與頻率的關(guān)系曲線,進(jìn)而分析輻射對(duì)機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)的影響。
本文以成綿樂(lè)與武黃2條高鐵線路為測(cè)試對(duì)象,2條鐵路都為高速電氣化鐵路,時(shí)速分別為250 km/h與200 km/h,比20世紀(jì)80年代初測(cè)試時(shí)選取的測(cè)試線路時(shí)速高出2倍。為全面分析弓網(wǎng)的電弧特性,選擇普通點(diǎn)和電分相點(diǎn)為典型測(cè)試點(diǎn)[18],分別對(duì)無(wú)列車經(jīng)過(guò)和有列車經(jīng)過(guò)的情況進(jìn)行電磁環(huán)境測(cè)試。無(wú)車經(jīng)過(guò)時(shí),普通點(diǎn)和分相處的背景數(shù)據(jù)是一樣的,稱為背景測(cè)試數(shù)據(jù);電分相點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)即在電氣化鐵路電分相處,有列車經(jīng)過(guò)電分相時(shí)必然拉弧,此時(shí)測(cè)試的數(shù)據(jù)即為弓網(wǎng)離線電弧電磁發(fā)射數(shù)據(jù);普通點(diǎn)測(cè)試即在電氣化鐵路沿線,除電分相處,有列車經(jīng)過(guò)時(shí)進(jìn)行的電磁環(huán)境測(cè)試,即為普通點(diǎn)電磁發(fā)射數(shù)據(jù)。測(cè)試場(chǎng)景選擇在開(kāi)闊的環(huán)境,這時(shí)地形反射的貢獻(xiàn)率共計(jì)3 dBμV/m,包含在測(cè)量值中,實(shí)際測(cè)量值為理論值與3 dBμV/m之和。
典型電分相測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。具體測(cè)試距離見(jiàn)表1。表1中,對(duì)普通點(diǎn)而言,測(cè)試距離表示測(cè)試天線到接觸線的垂直距離;對(duì)電分相而言,測(cè)試距離表示天線與拉弧點(diǎn)的距離。
表1 測(cè)試距離
圖1 典型電分相測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)
電氣化鐵路對(duì)外輻射的測(cè)試參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T24338.2《軌道交通電磁兼容第2部分:整個(gè)軌道系統(tǒng)對(duì)外界的發(fā)射》,為了分析電弧對(duì)機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)的影響,實(shí)際測(cè)試時(shí),對(duì)全向信標(biāo)頻段(108~117.975 MHz),采用點(diǎn)頻測(cè)試為主,掃頻測(cè)試為輔的測(cè)試模式。點(diǎn)頻測(cè)試是指使用接收機(jī)對(duì)單個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)量單頻點(diǎn)的電磁輻射大小;掃頻測(cè)試是指使用頻譜儀對(duì)一個(gè)頻段內(nèi)進(jìn)行測(cè)試,觀察這一頻段內(nèi)弓網(wǎng)離線電弧電磁幅射的變化趨勢(shì)。按CISPR16-1《無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法規(guī)范》規(guī)定,具體測(cè)試儀器及測(cè)試參數(shù)設(shè)置如表2所示。
表2中,電磁干擾接收機(jī)用于點(diǎn)頻測(cè)試,根據(jù)CISPR16-1規(guī)定,分辨率帶寬(RBW)為120 kHz,采用峰值檢波(PeaK detector,PK)、準(zhǔn)峰值檢波(Quasi PeaK detector,QPK)與平均值檢波(AVerage detector,AV)3種測(cè)試方式。電磁干擾頻譜儀用于掃頻測(cè)試,根據(jù)MHT4046-2017《民用機(jī)場(chǎng)與地面航空無(wú)線電臺(tái)(站)電磁環(huán)境測(cè)試規(guī)范》,分辨率帶寬為10 kHz,采用平均值檢波方式。雙錐天線的極化方式為水平極化,架設(shè)高度為1.8 m[19]。不論掃頻測(cè)試還是點(diǎn)頻測(cè)試,每次測(cè)試持續(xù)30 s左右,記錄了列車駛來(lái)、駛過(guò)、遠(yuǎn)離的整體電磁發(fā)射情況,并記錄數(shù)據(jù)。
表2 測(cè)試儀器型號(hào)及技術(shù)指標(biāo)
在實(shí)地測(cè)試時(shí),先使用頻譜儀對(duì)整個(gè)航向信標(biāo)頻段進(jìn)行掃頻測(cè)試。掃頻數(shù)據(jù)雖然不能定標(biāo),但能夠反映變化趨勢(shì),主要目的是觀測(cè)來(lái)車前后整個(gè)頻段頻譜變化情況。然后再對(duì)掃頻頻段中的典型頻點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)頻測(cè)試,讀取該頻點(diǎn)的電磁輻射數(shù)值。
典型的掃頻測(cè)試數(shù)據(jù)如圖2~圖4所示,分別是武黃線典型頻譜儀的背景測(cè)試數(shù)據(jù)、普通點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)和電分相測(cè)試數(shù)據(jù)。每張圖中都有2條頻譜曲線,上邊的頻譜曲線為多次掃頻的MaxHold(峰值保持)結(jié)果,下邊的曲線為單次掃頻的Clear/Write(實(shí)時(shí)刷新)結(jié)果。
圖2 背景測(cè)試結(jié)果(武黃線)
圖3 普通點(diǎn)測(cè)試結(jié)果(武黃線)
圖4 電分相測(cè)試結(jié)果(武黃線)
由圖2看出背景場(chǎng)強(qiáng)最大值約為15 dBμV/m。由圖3可以看出,普通點(diǎn)來(lái)車最大值約為18 dBμV/m, 比背景抬高了3 dB左右,影響較小。由圖4可以看出,電分相來(lái)車測(cè)試結(jié)果在全向信標(biāo)整個(gè)頻段內(nèi)都有抬升,并且非常明顯,最大值最大可達(dá)47 dBμV/m,說(shuō)明電氣化列車過(guò)電分相時(shí),對(duì)外產(chǎn)生了較大的寬帶電磁發(fā)射。
在全向信標(biāo)頻段內(nèi)選取6個(gè)頻點(diǎn)108、110、112、114、116、118 MHz進(jìn)行測(cè)試,每個(gè)頻點(diǎn)10趟 車進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。每次測(cè)試時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)都會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),在車輛經(jīng)過(guò)電分相拉弧點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大值。接收機(jī)的讀數(shù)加上天線系數(shù)換算成空間場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值。
由于實(shí)測(cè)場(chǎng)地的限制,不同的測(cè)試點(diǎn)距離不一樣,為了便于比較,考慮電磁波的空間衰減,根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T24338和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62236-2中公式,將測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行10 m法轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式為
E10=ED+20nlg(D/10)
(3)
式中:E10為10 m法值;D為實(shí)際測(cè)試點(diǎn)與發(fā)射源的距離;ED為D處的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量值;n為與頻率有關(guān)的系數(shù),頻率在108~110 MHz時(shí),n=1;頻率在110~117.975 MHz時(shí),n=1.2。所有頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)形式類似,例如110 MHz頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。
表3 110 MHz點(diǎn)頻測(cè)試數(shù)據(jù)(dBμV/m)
表3中,動(dòng)態(tài)范圍是指接收機(jī)的讀數(shù)不斷變化、來(lái)回跳動(dòng)的數(shù)值,來(lái)車時(shí)跳動(dòng)明顯;最大值是指接收機(jī)讀取到的最大讀數(shù)。括號(hào)內(nèi)為10 m法換算數(shù)值。從表3中可以看出,峰值檢波較其他2種方法得到的測(cè)試值都大,考慮到最嚴(yán)苛的情況,一般將峰值檢波值作為分析數(shù)據(jù);同樣可以看出列車經(jīng)過(guò)分相處的值比背景點(diǎn)值高20 dBμV/m左右。
通過(guò)比較掃頻測(cè)試數(shù)據(jù)和點(diǎn)頻測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出,點(diǎn)頻數(shù)據(jù)普遍大于掃頻數(shù)據(jù),這是因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi),點(diǎn)頻掃描次數(shù)大于掃頻次數(shù)。所以本文的分析均以點(diǎn)頻測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析。
為了便于與已有的研究比較,本文采用回歸分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,改進(jìn)分析方法,考慮到最嚴(yán)苛的情況,擬合數(shù)據(jù)選取峰值測(cè)試數(shù)據(jù)。對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析的基本過(guò)程包括模型的假定,模型參數(shù)的計(jì)算,考察假定模型的合理性[20-21]。根據(jù)已有的電磁輻射理論知識(shí),隨著頻率的增加,電磁輻射能量呈下降趨勢(shì)。已有的研究,假定模型為最小二乘模型:
Ei=a+blgfi+εi
(4)
式中:fi為頻率;Ei為電場(chǎng)強(qiáng)度;a為截距;b為回歸系數(shù);εi為誤差[22]。利用使最小二乘殘差最小的方法計(jì)算得到a和b的值,得到擬合模型,該普通模型以lgfi表示頻率變化范圍很寬的關(guān)系,但是沒(méi)有考慮誤差的異方差性,沒(méi)有考察得到的模型的合理性或者考察不充分。本文提出了改進(jìn)的最小二乘模型,并與已有的假定模型進(jìn)行比較。
本節(jié)首先以電分相測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,驗(yàn)證改進(jìn)模型的合理性,然后用同樣的方法分析普通點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù),最后將分析結(jié)果畫(huà)在同一圖形上進(jìn)行比較。
本文的測(cè)試頻率范圍比較窄,對(duì)每個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行了重復(fù)測(cè)試,沒(méi)有必要對(duì)模型的異方差性的形式作假設(shè),從散點(diǎn)圖可以直接觀察到誤差的變動(dòng)。以武黃線上電分相處的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例,電場(chǎng)強(qiáng)度E的10 m法換算值E10對(duì)頻點(diǎn)f的散點(diǎn)圖如圖5所示。
由圖5可以看出,場(chǎng)強(qiáng)的方差開(kāi)始有一個(gè)下降的趨勢(shì),在頻點(diǎn)116 MHz處有一個(gè)跳變。其回歸模型可以寫(xiě)為
圖5 E10對(duì)f的散點(diǎn)圖
Eji=β0+β1fi+εji
i=1,2,…,6;j=1,2,…,10
(5)
(6)
第i個(gè)頻點(diǎn)中第j個(gè)測(cè)試值的殘差可以寫(xiě)成
(7)
為場(chǎng)強(qiáng)在fi頻點(diǎn)處的方差估計(jì)量。
經(jīng)過(guò)變換后的模型(6)是一個(gè)沒(méi)有截距的回歸模型,β0為1/ωji的系數(shù),β1為fi/ωji的系數(shù),誤差項(xiàng)εji/ωji的方差是一穩(wěn)定的值,可以對(duì)其直接進(jìn)行最小二乘估計(jì)得到回歸系數(shù)β0、β1的值。
以武黃線上電分相處的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例,分別對(duì)模型(6)和模型(4)進(jìn)行回歸分析,模型(6)的回歸結(jié)果取最嚴(yán)苛的情況,結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 2種模型的回歸結(jié)果
改進(jìn)的最小二乘模型和最小二乘模型2種模型下的回歸表達(dá)式分別為
Ei=126.360 8+0.411 8fi
(8)
Ei=214.372 4-68.443 3lgfi
(9)
2種模型的合理性通過(guò)4.2節(jié)的分析來(lái)考察。
得到假定模型回歸系數(shù)后,考察假定模型的合理性是必須的。決定系數(shù)R越大,說(shuō)明E的絕大部分變化可由f來(lái)解釋,從而說(shuō)明假定模型的合理性。
R2=1-SSE/SST
(10)
(11)
(12)
式中:SST為總離差平方和;SSE為殘差平方和。由表4的回歸結(jié)果可以看出改進(jìn)的最小二乘模型的R2為0.999 7,接近1,說(shuō)明線性關(guān)系很強(qiáng)。最小二乘模型的R2只有0.637 7,線性關(guān)系較弱。
另一個(gè)簡(jiǎn)單有效的檢測(cè)假定模型合理性的方法是考察殘差圖。對(duì)于式(6)表示的變換后的假定模型可以簡(jiǎn)化為
yji=β0xi1+β1xi2
(13)
(14)
(15)
對(duì)應(yīng)的方差為Var(eji),則標(biāo)準(zhǔn)化殘差為
(16)
同樣以武黃線上電分相上測(cè)試數(shù)據(jù)為例,改進(jìn)的最小二乘模型的殘差圖如圖6所示,最小二乘模型的殘差圖如圖7所示。
圖6 改進(jìn)的最小二乘模型殘差圖
圖7 最小二乘模型殘差圖
由圖6可以看出各個(gè)頻點(diǎn)的殘差均離零點(diǎn)較近,且殘差的置信區(qū)間都包含零點(diǎn),說(shuō)明本文改進(jìn)的最小二乘模型能較好地解釋測(cè)試數(shù)據(jù),即說(shuō)明了假定模型的合理性。從圖7中可以看出,118 MHz 頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的殘差出現(xiàn)異常,108 MHz頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的殘差距離零點(diǎn)也較遠(yuǎn)。說(shuō)明普通最小二乘模型不能很好地解釋測(cè)試數(shù)據(jù)。
通過(guò)考察可以看出,本文改進(jìn)的最小二乘模型較最小二乘模型更合理。在模型(6)的回歸系數(shù)下,分別對(duì)兩條線上電分相點(diǎn)、普通點(diǎn)和背景點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行上述分析,得到各種情況下場(chǎng)強(qiáng)10米法值與頻率關(guān)系如圖8所示。
圖8 場(chǎng)強(qiáng)10米法值E10與頻率f關(guān)系曲線
從圖8可以看出,電分相處的電弧輻射比普通點(diǎn)處高出近20 dBμV/m,這和前面直接分析數(shù)據(jù)得出的結(jié)論符合,可以說(shuō)明改進(jìn)的最小二乘模型的準(zhǔn)確性和合理性。
機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)臺(tái)與機(jī)載接收機(jī)配合工作,向航空器提供全方位引導(dǎo)信息,引導(dǎo)航空器沿預(yù)定航線飛行、進(jìn)離場(chǎng)和進(jìn)近。GB 6364—2013指出,飛機(jī)高度為400 m時(shí),機(jī)場(chǎng)全向信標(biāo)臺(tái)的信號(hào)覆蓋區(qū)半徑為65 km,覆蓋區(qū)內(nèi)最低信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)為90 μV/m(107 dBw/m2),對(duì)應(yīng)約為39 dBμV/m,對(duì)各種有源干擾的防護(hù)率為20 dB。國(guó)標(biāo)GB 6364—2013還規(guī)定了全向信標(biāo)臺(tái)的電磁環(huán)境要求,以信標(biāo)天線基礎(chǔ)中心為基準(zhǔn)點(diǎn),以天線基礎(chǔ)水平面為基準(zhǔn)面,半徑200 m以內(nèi)沒(méi)有超出基準(zhǔn)面高度的障礙物,半徑300 m以外的障礙物相對(duì)于基準(zhǔn)面的垂直張角不應(yīng)超出2°。即,機(jī)場(chǎng)環(huán)境為開(kāi)闊環(huán)境,飛機(jī)接受全向信標(biāo)只需考慮3 dBμV/m的地面反射貢獻(xiàn)率,全向信標(biāo)覆蓋區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)在42 dBμV/m以上。
飛機(jī)在進(jìn)離場(chǎng)和進(jìn)近過(guò)程中,一方面接受全向信標(biāo)的有用信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)EU,一方面會(huì)接收到電分相電弧輻射場(chǎng)強(qiáng)ED。電分相產(chǎn)生的輻射為瞬態(tài)寬帶干擾,無(wú)規(guī)律,隨機(jī)發(fā)生,持續(xù)時(shí)間雖短,也有300~600 ms,在實(shí)際中,瞬態(tài)干擾有過(guò)發(fā)生,會(huì)對(duì)甚高頻通話有干擾。飛機(jī)與電分相距離發(fā)生變化的同時(shí)與全向信標(biāo)臺(tái)的距離發(fā)生同樣的變化。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 6364—2013規(guī)定的20 dB的防護(hù)率要求,最嚴(yán)苛的情況需滿足:
EUmin-EDmax>20
(17)
通過(guò)分析,EUmin取值為42 dBμV/m,為飛機(jī)進(jìn)離場(chǎng)過(guò)程中受到電分析電弧輻射的最大場(chǎng)強(qiáng),由轉(zhuǎn)換式(3)可知滿足:
EDmax=E10max-20nlg(D/10)
(18)
從圖8中可以看出,在全向信標(biāo)的頻率范圍內(nèi),最大場(chǎng)強(qiáng)為75.88 dBμV/m,出現(xiàn)在108 MHz處,即E10max=75.88 dBμV/m,根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T24338和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62236-2,n取值為1。D為飛機(jī)進(jìn)離場(chǎng)過(guò)程中與電分相的距離,由式(17)和式(18)可以得到
D>4 943.106 9 m
即D的最小距離約為4.944 km。因此,當(dāng)電氣化鐵路電分相點(diǎn)與飛機(jī)距離小于4.944 km時(shí),可能對(duì)飛機(jī)接收全向信標(biāo)臺(tái)信號(hào)產(chǎn)生影響。
1) 弓網(wǎng)離線電弧電磁輻射是隨機(jī)的,在電分相處強(qiáng)度比普通點(diǎn)處大,峰值檢波得到的數(shù)據(jù)最嚴(yán)苛。
2) 當(dāng)測(cè)試頻率范圍較窄時(shí),現(xiàn)代電氣化鐵路弓網(wǎng)電弧電分相處測(cè)試數(shù)據(jù),不能直接使用最小二乘回歸分析,需要進(jìn)行變量變換,得到擬合曲線。得到頻率范圍內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)最大值及對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)。電磁輻射大小隨頻率的增加而減小。
3) 由擬合曲線得到頻率范圍內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)最大值及對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn),從而計(jì)算得到當(dāng)電氣化鐵路電分相點(diǎn)與飛機(jī)距離小于4.944 km時(shí),可能會(huì)對(duì)全向信標(biāo)臺(tái)信號(hào)產(chǎn)生影響。
本研究結(jié)果能夠?yàn)檐壍离姎饣兔裼煤娇者@兩大工業(yè)體系在機(jī)場(chǎng)區(qū)域的電磁兼容性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。