大西高铁牵引供电系统提速方案研究

研究目的:大西高铁线下工程按时速350 km设计,时速250 km开通运营,拟提速至时速300 km。确定提速改造方案需对既有牵引供电系统供电能力及设备状况进行评估及校验,结合牵引负荷增长需求,按5 min、4 min追踪间隔对全线牵引网电压水平和接触网有效电流进行研究,通过牵引供电设施分布、牵引变压器容量和其他设备容量分析,确定设备补强方案;通过弓网仿真研究确定接触网系统张力,进而校核接触网基础容量及零部件的适应性并确定改造方案。研究结论:(1)经对既有牵引供电系统供电能力及设备仿真分析,既有供电设施分布满足提速要求,除西安北牵引变电所牵引变压器安装容量满足要求外,其余牵引变电所均需增容改造;(2)牵引变电所配电装置维持既有布置方案,对容量不满足要求的电流互感器和导线进行扩容改造;(3)接触悬挂线材维持既有型号,正线额定张力调整至28.5 kN+21 kN,同步改造部分接触网零部件;(4)本研究成果可为高速铁路牵引供电系统提速、达速及提质等类似工程提供借鉴和参考。

刚性架空接触网弓网动态检测探讨

刚性架空接触网设备安装精度要求高,且基本设置在环境相对复杂的隧道内。为确保设备良好工作状态,本文通过对刚性架空接触网检测依据、项目进行分析,对实际检测数据进行对比,提出了有效的刚性架空接触网检测方法,为后期隧道内刚性架空接触网相关设计提供参考。

融合图卷积与多尺度特征的接触网点云语义分割

准确的接触网语义分割结果对于接触网组件提取和几何参数检测具有重要的意义。实际上,接触网场景复杂,部件之间的尺寸差异较大,并且存在着较多语义信息接近且相连的部件,导致现有的深度学习方法难以高精度地完成接触网点云语义分割任务。基于上述问题,本文提出一种基于图卷积和多尺度特征的神经网络GDM-Net。该网络包含基于图的局部特征提取器,增强了对接触网点云局部特征提取;双重通道注意力模块,同时兼顾了接触网点云的全局和显著特征的提取;多尺度特征融合的细化模块,通过提取并融合接触网的多尺度信息,提升了分割精度。受益于上述几个模块,该网络提升了对于接触网部件交界处的点云分割能力。基于接触网数据集对该方法进行定性和定量的验证分析,GDM-Net相较于5种其他的点云深度学习方法,精度最高,OA、mIoU和F 1值这3个精度指标分别可以达到96.73%,91.06%和95.28%。定性比较表示,本文提出的网络可以有效减少部件连接部分的错分问题,提高接触网部件分割的完整性。

高速铁路隧道接触网外置槽道整治方案及受力分析

为解决高速铁路隧道接触网下锚处预埋槽道质量缺陷,以湖杭高速铁路(湖州—杭州西)工程为依托,提出外置槽道整治方案。利用有限元软件建立外置槽道数值模型,分析外置槽道和后置锚栓的受力和变形。结果表明:在规定荷载作用下,外置槽道最大应力为104.1 MPa,最大变形为0.032 mm;后置锚栓最大轴力和剪力分别为9.65、1.08 kN;外置槽道和后置锚栓的受力、变形均满足规范要求。将外置槽道方案应用于湖杭高速铁路槽道缺陷整治工程,实施效果良好,可在其他铁路隧道接触网预埋槽道缺陷整治工程中推广应用。

基于机器视觉与YOLOv5的吊弦高清图像采集方法

研究目的:针对高铁接触网整体吊弦高清图像采集检测低效、准确率不高、投入成本高等问题,研究提出一种基于前端图像识别触发与深度学习算法融合定位的整体吊弦高清采集方法。研究结论:(1)采用嵌入式FPGA+ARM双处理平台,将基于YOLOv5的吊弦定位算法嵌入硬件结构中,通过FPGA实现图像运算硬件加速及识别过滤,通过ARM实现图像数据的高精度识别,整体吊弦图像检出率为99%,检时为4 ms/张,满足实时性检测要求;(2)通过FPGA与ARM的结合,内置专用图像处理算法芯片,滤除大量无用图像,获得清晰的整体吊弦图像,在数据集上训练和测试的准确率和召回率为100%,实际线路大于99%;(3)通过嵌入式FPGA+ARM硬件系统与YOLOv5的吊弦定位算法融合设计,减少了系统检测成本、扩大了技术应用范围,对推动接触网高质量智能建造与智能化运维具有借鉴作用。

高速铁路接触网导线动态抬升量研究

为了通过高速铁路线路整体接触导线抬升量数据研究弓网系统动态性能,文章建立了4种典型高铁线路的接触网模型和3种高速受电弓的三自由度归算参数模型,并利用罚函数法模拟弓网关系,建立弓网耦合模型,仿真计算接触线定位器抬升量在不同运行速度、不同运行方向下的变化。随后,文章提出一种基于随机森林算法的定位点智能识别分类方法,将接触线拉出值拐点作为定位点,结合现有的接触网几何参数检测数据,采用随机森林算法,将投票结果作为最终定位点判断标准,建立分类模型,优化定位点数据,并对接触线抬升量动态静态实测数据进行预处理、定位点优化、数据空间同步后,得到连续的接触线抬升量。研究结果表明,在速度170~350 km/h内4种典型线路定位器最大抬升量随列车运行速度的提升而增大;在300 km/h开口运行条件下,SSS400+受电弓的定位器动态最大抬升量小于法维莱CX-018与DSA380受电弓,最大抬升量在61.17~81.44 mm;在接触网参数确定的前提下,受电弓闭口方向运行时接触线平均抬升量要高于开口方向运行。

基于运营磨耗数据的刚性接触网线岔参数研究

架空刚性接触网因其载流量大、结构简单、可靠性高、建设及运维费用低等特点,已成为城市轨道交通地下段牵引网首选类型。但从已运营的线路来看,较多线路存在较为严重的弓网异常磨耗,而行业内关于刚性线岔处异常磨耗的分析与处理方式记载较少。本文以运营实测数据为基础,结合理论数据分析和现场试验,总结刚性线岔异常磨耗的发生与受电弓磨损面之间的对应关系,通过优化刚性线岔参数避免线岔处的弓网冲击,从而降低异常磨耗的发展。本文可为城市轨道交通刚性线岔参数设置提供依据,同时对刚性线岔的后续设计方向给出了建议。

现代有轨电车接触网支柱基础选型探讨

对常用的几种架空线路接触网支柱基础进行了对比分析,结合青岛市城阳区现代有轨电车示范线工程,从基础的特点、抗倾覆承载力、路基结构、管线、地质条件、场地条件、施工工序、造价等方面分析比较,探讨了有轨电车接触网支柱基础选型的控制因素。支柱基础选型时应充分利用现场条件,正线上支柱基础宜选择扩展基础,路口软横跨支柱基础宜选择桩基础。本工程充分利用岩石的承载力,创新性采用岩石锚杆基础,希望能为类似工程提供一定的参考。

大风区接触网正馈线新型绝缘防舞装置有效性研究

为抑制大风环境下兰新高铁接触网正馈线强烈舞动及线间放电现象,基于接触网结构和正馈线舞动特点提出一种新型绝缘防舞装置,其绝缘保护套可提高线间绝缘裕度,扰流段可改变导线整体气动特性.通过仿真分析了不同风速下安装防舞装置前后正馈线气动特性和舞动响应,研究不同覆盖率、扰流段高度和绝缘保护套厚度参数影响下装置的防舞效果,最后分析了新型绝缘防舞装置的电场特性.结果表明:安装新型绝缘防舞装置可以抑制导线舞动且防舞装置覆盖率越高,防舞效果越显著.安装四段防舞装置后导线垂向和横向舞动幅值最高分别下降57.76%和54.68%.装置的扰流段高度为75%绝缘保护套外径且护套厚度为3mm时防舞效果更明显.装置安装后正馈线表面最高场强下降52.96%,距正馈线4 mm圆周平均场强下降36.71%.研究成果可为兰新高铁大风区段接触网正馈线及其他架空输电导线舞动提供合理有效的防舞方案.

基于线激光传感器的地铁接触网几何参数测量系统

为实现地铁接触网的几何参数测量,研发了一种基于线激光的几何参数测量系统。该系统通过传感器采集嵌入接触线的Π型汇流排二维轮廓图像,通过合理选取轮廓特征直接测量接触线磨损量和汇流排倾角,结合对比法和随动策略间接测量接触网的导高和拉出值。研究结果表明:相比于测量精度为1 mm的检测仪,所提测量系统测得的接触网导高和拉出值与其最大差值分别为2 mm和3 mm;所提测量系统的行进速度为3.5 km/h,满足地铁刚性接触网几何参数的静态测量需求。

铁路接触网与电力贯通线同杆合设方案研究——以埃及斋月十日城铁路项目为例

埃及斋月十日城铁路是该国首条采用交流27.5 kV制式的电气化铁路,采用直供加回流的牵引供电模式,接触网采用全补偿简单链形悬挂。电力贯通线是用于铁路信号、通信及其他铁路综合用电的电力系统线路。一般距离铁路100 m以内,它引于公共电网或公共电网以外的发电厂、变电站及输配电线路,是铁路沿线连通两相邻变、配电所的主要对沿线铁路用电负荷供电的电力线路,不同于国内的10 kV电力系统,埃及采用20 kV电力系统。本项目采用了电气化铁路接触网系统与20 kV电力贯通线系统“同杆合架”的技术,兼顾了技术可靠性、经济性与视觉美观性,实现了埃及业主的需求。

黄骅港站接触网数据可视化维护平台设计

针对黄骅港站接触网施工安全防护升级,以黄骅港站智能调度与控制系统为基础,设计了一种站内接触网数据可视化维护平台。在数据制作方面,系统以站场图中的信号设备为边界,采用拼图方式,对不同接触网分区进行划分,并通过组合形式生成停电区域;在数据运维方面,系统采用数据库和配置文件交互方式,实现停电区域数据在系统间传递。系统通过流程控制,实现了停电区域数据的编辑、修改、发布、更新以及回退功能。同时,系统还实现了黄骅港车站“一键停电”后的安全卡控和停电区域的动态运维,降低了厂家、车站和电务部门的劳动强度和经济成本。

电气化铁路接触网常见技术问题的优化措施分析

对电气化铁路常见接触网常见的技术问题进行探讨,并提出相应的优化措施,如充分考虑气象条件对接触网的影响,做好隧道接触网接地预埋工作,优化接触网交叉互磨的问题,解决接触网坠坨与声屏障结构冲突,优化接触网雨棚合建中附加导线安装方式等。

提升弓网综合检测装置(1C)检测服务维修能力探讨

弓网综合检测装置(1C)是供电安全检测监测系统(6C系统)的重要组成部分,在新线验收、运营检测、科学试验中均发挥着关键作用。梳理1C的发展历程,指出其现阶段在安全预警和设备质量评价方面的不足。分析1C的技术特点及其在6C系统中的功能定位,指出应从精准诊断和发挥周期检测优势上提升检测服务能力。系统梳理了1C检测当前存在的技术制约,提出构建一体化量值保障体系、深耕弓网动态运行机理研究、持续推进智能分析研究的工作思路,为进一步提升1C检测服务接触网运行维修能力提供参考。

纳米导电精解决弓网异常磨耗在城轨交通中的应用

架空刚性悬挂已逐渐成为城市轨道交通接触网架设的主要方式。近年在长沙地铁运营中发现,刚性接触网弓网磨耗情况出现季节性变化,尤其冬季过于严重。通过研究纳米导电精的性能特性,分析碳滑板及接触线的磨耗特征,采用在碳滑板上涂抹纳米导电精的方式,可明显改善弓网磨耗异常问题,进一步优化地铁弓网匹配关系,对降低运营成本、提高弓网取流效果、提高地铁安全性,均具有重要意义。

雷击导致轨旁信号设备故障原因分析及对策

雷电对接触网线或接触网线支撑架闪击后,安装在附近的信号设备及敷设的信号电缆会出现损坏或击穿故障。为研究雷电过电压及工频过电压造成信号设备故障原因,对雷电流和工频电流在入地点产生的电位升进行计算,发现分散接地的接触网支柱接闪雷电流幅值超过10 kA时,入地点产生的地电位升远大于信号电缆的冲击耐受电压,还可以通过钢轨对地泄露阻抗传导至轨面,造成与钢轨连接的信号设备故障。对分散接地方式接触网支柱附近信号设备及信号电缆在外铠接地、增强绝缘敷设、浪涌保护器(SPD)设置优化、绝缘电阻测试等方面提出优化措施,给类似场景的雷害分析和故障处理提供建议。

城市轨道交通配线处刚性接触网电分段形式探究

目前城市轨道交通配线处架空刚性接触网电分段一般采用分段绝缘器形式,从结构形式、接触网平面布置、电气原理、维保等方面综合比较了分段绝缘器和绝缘锚段关节的优缺点,提出了配线处部分位置采用绝缘锚段关节的建议方案。

弓网燃弧问题分析及对策探讨

电力机车通过受电弓与接触网的耦合获得不间断电能,电能的可靠传输关乎高速铁路的运营效率和安全。随着电气化铁路运营速度的提升,弓网燃弧问题已成为制约牵引电能传输可靠性的关键因素之一。现有关于弓网燃弧研究成果多侧重于电气理论,与实际运营结合不够紧密。本文主要从动态检测燃弧问题着手,对燃弧缺陷产生原因进行探讨,并结合运营实践经验对弓网燃弧问题的改善提出建议。

160km/h速度级市域(郊)铁路隧道区段牵引网的技术探讨

目的:160km/h速度级市域(郊)铁路隧道区段的牵引网架设经验较少,应对牵引网的选型及其组成部分、设计要求和施工精度要求等进行重点研究,以优化完善市域(郊)铁路的供电牵引技术。方法:对我国不同速度等级的城市轨道交通线路和市域(郊)铁路线接触网系统的主要应用现状进行统计分析,建议160km/h速度级市域(郊)铁路采用交流供电制式架空接触网。在此基础上结合隧道断面、空气动力学效应及工程造价等因素,以及我国城市轨道交通线路和市域(郊)铁路线的建设和运营经验,进一步建议160km/h速度级市域(郊)铁路隧道区段采用AC 25 kV供电悬臂式刚性悬挂架空接触网。随后针对供电悬臂式刚性悬挂架空接触网的支持装置、汇流排组件及膨胀接头等主要部件的组成及设计要求进行了详细的阐述。结果及结论:在满足160km/h弓网相互作用的动态性能指标基础上提出了悬臂式刚性悬挂的主要设计技术标准以及主要施工精度要求,以确保弓网间具有良好的受流性能。

五跨关节等高点对接触网弓网性能的影响

研究目的:接触网锚段关节作为接触网系统的核心部位,其整体设计理念对弓网受流性能起关键性作用。接触网五跨关节设计时一般在两支过渡处预留一定高度的屋脊,以减少弓网压力,但是等高点的抬高量目前无明确要求,其大小将影响弓网受流性能,情况严重时可能影响列车运营安全。因此研究五跨锚段关节等高点位置对接触线抬升量及弓网接触压力的影响,对于提升接触网弓网受流质量、确保高铁运营安全具有重要的意义。本文利用理论分析、弓网仿真等手段,对时速350 km等级接触网五跨锚段关节等高点高度对接触网整体弓网性能的影响开展研究。研究结论:(1)后弓通过时接触线的抬升量远大于前弓通过时接触线抬升量,后弓的弓网接触力远大于前弓弓网接触力,同时后弓的接触力标准偏差明显大于前弓接触力标准偏差;(2)接触线最大抬升量和弓网接触力最小值一般均发生在锚段关节等高点附近,主要原因是等高点处两支导线有抬升的屋脊,由于受电弓的惯性原因通过屋脊后接触线会有短暂的大幅度抬升且接触力瞬间变小;(3)时速350 km等级高速铁路接触网五跨锚段关节等高点抬升量可以选择在30 mm至60 mm范围,但是弓网受流最优时为锚段关节等高点抬升量一般在30 mm到40 mm之间;(4)本文研究成果适用于电气化铁路接触网专业领域。