[發明專利]一種接觸網電力線通信的發送端、接收端、系統及方法

有效

• 申請號: 201210196020.1
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102710385A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王文輝;單冬;張春明;馮錫生
• 申請（專利權）人: 北京交大微聯科技有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L27/26;H04B3/54
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及鐵路信號通信城軌信號通信技術領域，尤其涉及一種接觸網電力線通信的發送端、接收端、系統及方法。

背景技術

鐵路運輸的最重要主題就是安全和效率，而信號通信系統就是提高效率保證安全的重要前提。目前,車—地信息傳輸方式主要包括軌道電路、軌道環線、漏泄波導、查詢應答器、無線通信等。這些傳統的通信方式各有優缺點，有可能由于受到地質結構、軌道污染銹蝕、機車牽引電流干擾等因素影響而使信號受阻，也可能由于雷暴泥石流等外力導致信號設備失靈。目前公開的技術使用物理結構穩定的接觸網進行信號的傳遞。

1）電氣化鐵路和城軌的動力源都是電能，電氣化鐵路和城軌的牽引供電系統在結構上有所不同，但是其原理沒有太大的差別，其牽引供電系統主要都是由牽引變電所和接觸網兩大部分組成。一般來說，電氣化鐵路的接觸網采用的是架空接觸網，而城軌的接觸網既有采用架空接觸網的形式，也有采用鋪地的接觸軌也稱第三軌的形式。車上的受流器通過與接觸網可靠地滑動接觸受流，不斷取得電能，以維持電動車組的穩定運行。電氣化鐵路是靠弓式受流器與架空式接觸網滑動受流，接觸軌式的受流器又稱集電靴，電動車組通過機車側面伸出集電靴與接觸軌滑動接觸而取得電能。

在我國電氣化鐵路的電力牽引系統中，高壓輸電線一般為110千伏左右，饋電線為27千伏，而接觸網最高工作電壓為27.5千伏，瞬時最大值為29千伏，最低工作電壓為20千伏，非正常情況下，一般要求不得低于19千伏，且為單相工頻電流。城軌的接觸網或接觸軌的電壓等級一般為1500V或者750V。我國電氣化鐵路一般采用單相工頻交流供電制式，為了使供電系統三相負載平衡同時提高電網利用效率，其接觸網采用換相分段供電機制。因此，接觸網在直供區段每20至25千米，AT供電方式區段每40至50千米，按照設計規范要設置90至200米的分相區，且有的供電方式采用的是單邊供電，那么接觸網一般在兩個相鄰的牽引變電所中間會斷開，將供電區域分成兩段，每一個供電段只從一側的變電所取得電能。為了實現供電的靈活性并縮小事故影響范圍及停電檢修接觸網的要求，接觸網上還設置了許多沒有在圖上標注的電分段裝置。因此，從信號傳輸的角度看，這些分相區、電分段裝置和供電區域的分段都會造成信號傳輸通道的中斷，圖1為電氣化鐵路電力牽引系統。

在弓網滑動或集電靴與軌道滑動時，由于接觸網的不平順和受電弓或集電靴振動也會使得受流器和接觸網瞬時斷開。在更惡劣的條件下，甚至還會使受電弓或集電靴與接觸網之間產生電弧，出現一個短暫的強脈沖，這不僅對接觸網的受流質量產生影響，這種強脈沖對數據包的損壞大多數時候是無法糾錯復原的。受流器的時斷時續和電弧產生的脈沖都會增加信息傳輸時噪聲的污染。因此，由以上對電力牽引系統，特別是接觸網與受流器的工作狀態可以看出，接觸網物理層具有一般中壓電力線物理層噪聲以外的其它特點，特別是由分相區、電分段裝置和受流器與接觸網的時斷時續等原因造成物理層傳輸的時斷時續，再加上由電弧產生的脈沖干擾、電磁場干擾等等，從總體上看，接觸網其特征類似于具有強噪聲高刪除概率的通信信道。但是又由于接觸網是電氣化鐵路和城軌牽引系統的最重要設備結構，且接觸網是露天設置的，而線路上的負荷又是隨著電力機車沿接觸線移動而不斷變化的，運行環境具有不可測性，因此對接觸網的結構和安全性要求很高，基本要求如下：

（1）接觸網設備結構盡量簡單堅固，便于施工、運營和維修。在出現事故的情況下，便于搶修和迅速恢復供電。

（2）在機車高速運行過程中，在惡劣氣候條件下，都要保證電力機車正常取流，要求接觸網在機械結構上具有穩定性和足夠的彈性。

（3）接觸網設備及零件要有互換性，應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并要盡量延長設備的使用時間。

接觸網的分布廣、高穩定性和高強度是其最大的優點，如果一般的通信物理層因天氣或者地形等原因出現故障時或者失靈時，接觸網是一個可以值得信賴的信息通道。其物理層模型由上文可以簡單總結為由一般中壓電力線物理層的五種噪聲加上由受流器和接觸網接觸不良產生的電弧噪聲的強噪聲刪除物理層。