上海轨道交通崇明线牵引供电制式方案研究

[目的]为了解决传统采用钢轨回流的直流牵引供电系统存在杂散电流腐蚀、直流供电距离受限等问题。[方法]对国内外主要城市轨道交通AC 25 kV/50 Hz牵引供电制式和直流牵引供电制式的应用情况、技术特点、适用性等指标进行对比分析后,结合上海轨道交通崇明线工程的特殊性,提出采用DC 1500 V架空接触网+负极专用回流轨的牵引供电方式;针对在越江段隧道内是否设置牵引变电所设计了两种供电方案,仿真计算了两种方案下供电系统供电能力达到24对/h时牵引网最低电压、整流机组功率和牵引变电所有效电流等指标,并进行了比较分析。[结果及结论]采用负极专用回流轨的直流牵引供电制式可从根本上杜绝杂散电流的产生及其对周边管线的腐蚀;在长距离越江区段设置牵引变电所方案与牵引直流设备“双套配置”方案相比,前者的供电可靠性和供电能力更具优势。

考虑电气化铁路接入的山区电网可靠性评估研究

作为大功率、强冲击的移动负荷,电气化铁路接入山区电网后将导致电网线路功率在短时内重新分布,可能引发线路可靠性下降等后果。为此,该文提出一种考虑电气化铁路接入的山区电网可靠性评估方法。首先,考虑途径山区的电气化铁路客货共线的特点,基于列车牵引计算模拟牵引负荷的随机波动性;然后分析牵引负荷对电网潮流的影响;进一步建立线路故障模型对牵引负荷接入后的线路可靠性指标进行计算,量化评估山区电网的可靠性水平;最后,定义线路薄弱度指标对山区电网薄弱环节进行筛选,并提出相应措施以提升电网可靠性。通过算例对比分析优化前后两种情况下的电网可靠性指标,验证了该文所提方法的正确性与有效性。

地铁列车概念车性能模拟及特殊工况仿真计算软件在试车线长度计算中的应用

中铁二院开发的地铁列车概念车性能模拟及特殊工况仿真计算软件,可根据地铁车辆基本参数、牵引及制动特性,建立地铁列车概念车牵引计算模型,对地铁列车概念车其余特性曲线进行计算,验证拟选用的车辆能否匹配当前线路及运营要求。试车线是地铁列车进行动态调试和试验的线路,试车线设计应尽可能满足车辆最高运行速度的试车需求。该文利用该软件,计算80 km/h时速及100 km/h时速地铁列车空载AW0工况在不同档位试车速度下试车线长度,并给出试车线长度建议方案。

高寒动车组牵引变流器的振动测试及分析

针对我国西北部地区恶劣天气和老化线路影响高寒动车组安全可靠运行的问题,开展实际线路运行时振动测试及分析。根据即墨至乌鲁木齐的车辆运行速度和地形特征,划分青岛—济南、济南—西安、西安—兰州、兰州—乌鲁木齐4个区间,对比分析不同区间内的振动有效值。结合IEC 61373标准,对比分析实测振动有效值、冲击峰值与标准值的差异。通过振动频谱分析牵引变流器不同部件的振动特性,利用统计容差法编制不同部件的实测载荷谱,并利用有限元方法分析中频和高频振动对牵引变流器结构的影响。结果表明,济南—西安区间内的振动高于其他区间,西安—兰州区间内的冲击高于其他区间;柜体吊耳和控制箱的振动主要体现在垂向与纵向,而横向较小,且以中频段和低频段为主;冷却风机的振动集中在低频段,来自于风机转频;功率模块振动以横向和纵向为主,中频段和高频段的振动远大于低频段。

大跨双层分段式主缆威亚系统施工控制关键技术

第七届世界军人运动会开幕式、闭幕式的威亚表演设施工程上跨武汉市体育中心场馆,主要由钢塔、锚锭、主缆3个部分组成,采用双层分段式主缆系统,跨度布置为(40+380+40)m。基于有限元软件对威亚系统施工全过程进行计算分析,确定双层分段式主缆安装方法,为各施工阶段主缆索力、线形调整提供技术支撑,实现了主缆安装线形;同时,通过技术研究,采用装配式设计、工厂化制造、现场预拼保证钢塔拼装精度,利用无人机牵引先导索保障体育馆索膜结构安全,运用横移式循环牵引系统提高主缆安装工效;为工程安全、快速实施提供了技术保障,为类似工程施工提供可借鉴的工程经验。

输电线路覆冰脱冰跳跃抑制措施的仿真研究

覆冰脱落可导致架空线纵向弹跳和动态张力增加,对电力系统的稳定性和安全性构成极大的威胁。首先建立输电导线有限元模型,并通过力学等效进行牵引力及相间间隔棒施加,进而通过数值模拟的方法探究各因素下输电线脱落弹跳抑制措施的效果。结果表明,施加牵引力对导线的弹跳位移和幅值的影响并不显著,不恰当的施加位置反而可能增大闪络风险。加装相间间隔棒对于脱冰弹跳抑制效果明显,其中在导线档中附近加装间隔棒效果最优。强风会导致覆冰导线伴随明显的横向位移,导致更高的闪络风险,而施加间隔棒对导线的横向、纵向位移都有明显的抑制效果,避免闪络事故的发生。

一种全局优化混合动力牵引计算仿真软件

[目的]混合动力列车的配置最优化设计问题涉及系统成本、能耗及运营要求,有必要对具有全局优化功能的混合动力仿真软件进行研究。[方法]介绍了一种全局优化混合动力牵引计算仿真软件功能及架构,阐述了该软件关键模块的计算模型及计算原理。以某混合动力有轨电车项目为案例,进行混合动力列车车载储能与地面充电方案系统优化的仿真,验证软件的应用效果。[结果及结论]采用该全局优化混合动力牵引计算仿真软件,对列车储能装置及线路充电桩的排布方案进行全局优化后,不仅优化后的方案造价相较未经优化的方案造价有所降低,而且优化后方案完全能满足列车的正常运行要求。

计及线路条件和行车操纵的HXD1型电力机车能耗评估

随着重载铁路运量的持续增长,能耗问题日益突出,节能降耗迫在眉睫,其关键在于掌握不同运量下系统的能耗特性,尤其是电力机车能耗。本文结合电力机车的运行特性和线路条件研究了一种电力机车能耗评估方法。根据牵引计算基本理论,分析电力机车在区间运行过程中的受力特性和运动特性;结合电力机车的控制策略和牵引传动系统的功率传输特性,分析了不同运行工况(牵引、惰行、制动)下电力机车各环节的能耗特性;最后仿真分析了HXD1型电力机车在区间运行过程中的能耗特性。结果表明:能耗结果满足相应的定理及机车运行特性,验证了所提方法的可行性。

HXD1型电力机车的振动测试及分析

为了获得电力机车从轮轨至牵引变流器的振动特性,开展了HXD1型电力机车从怀化至张家界线路运行的振动测试,并结合标准GB/T 21563—2018要求,从时域和频域角度分析了待车、匀速上坡和匀速行驶等工况的振动特征。研究结果表明:电力机车的振动冲击来源于轮轨冲击、车体冲击和接触器冲击,车下悬挂系统对轮轨冲击的减振效果良好;牵引变流器内部的功率模块主要受电容电磁振动影响,3个方向振动有效值超出标准值,垂向冲击峰值超出标准值;换热器风机主要受安装基础影响,横向振动有效值超出标准值。实际线路的振动测试数据和分析结果可为后续开展车载设备的可靠性研究和结构优化设计提供数据支撑。

集控智能可视化牵张放线系统在高压输电线路中的应用

在电力工程施工领域,高效地完成施工任务离不开机械化装备的创新与应用,而应用于放线施工中的集控智能可视化牵张放线系统不仅提高了架线施工的施工效率,还保障了施工过程的安全性。以朔州平右220 kV输变电线路工程施工为例,详细介绍了集控智能可视化牵张放线系统在高压输电线路中的具体应用。

高铁多线共用牵引变电所改造方案研究

文章研究了高速铁路多线共用牵引变电所改造施工的标准化方案,结合义乌2号牵引所的改造实例,提出了最优的主接线方案及施工流程。该方案通过优化资源配置和施工工艺,缩短了施工工期,减少了征地拆迁,节约了经济成本,对推动我国高铁高质量发展具有重要意义。

中老铁路货物列车牵引质量优化研究

中老铁路开通以来,货运需求的不断增长与运输能力的矛盾逐渐显现。为了进一步提升通道的货物运能,研究了中老铁路线路及运营现状,包括点线基本情况、货物运输需求态势以及牵引能力现状。分析并提出磨万段供电能力限制、线路设施条件限制以及海关通关时间限制等3方面跨境运能限制的主要因素。针对跨境运能限制主要因素,提出开展牵引质量提升研究试验,能够对中老铁路货运上量带来最经济最有效且最直接的助力。通过选取试验区段、确定机车参数、计算列车理论牵引质量、确定试验项目等研究,以及对试验结果的全面分析对比,显示中老铁路牵引定数可以提升至2800t,并符合各项运行标准,为提升运力、降低物流成本提供了有力支撑。

轨道交通直流牵引供电系统线路测试回路短路试验案例分析

为研究在接地短路情况下,直流电流方向对线路测试回路的影响,该文通过详细介绍轨道交通牵引供电系统线路测试功能原理,并分析广州地铁1号线西塱站线路测试回路短路试验案例与接触器正反向电流试验,结果表明线路测试回路反向电流影响接触器内部电弧,造成燃弧时间长且容易烧损接触器,并且,电弧碰撞叠加导致接触器内部两对触点短接,即1 500 V母线短路。故线路测试回路必须正确接线且需完成短路测试以确保功能正常。

超高压架空输电线路张力放线技术研究

张力放线技术近年来应用较为广泛。通过对超高压架空输电线路张力放线的技术特点进行分析,结合工程实践,总结了从施工准备到画印分析过程的施工作业技术,并就重要环节的危险点、故障点提出了针对性控制措施,可有效保障人员安全。

T接牵引网的故障测距算法

在复杂铁路线路或枢纽地区,牵引网有时采用T接方式。通过对T接牵引网回路的研究,提出了T接全并联AT供电牵引故障时,采用横联电流比原理计算故障距离的修正方法。

地铁直流进线振荡电流识别算法研究

针对地铁直流进线的振荡电流容易引起继电保护系统频繁误动作的问题,文章提出以变分模态分解、样本熵、TOPSIS为核心的故障诊断分析算法,并搭建实时数字仿真试验平台,以地铁继电保护装置为应用场景,通过将改进的进线保护算法与传统逆流保护算法进行试验对比分析,验证了方法在工程实践中的可行性和有效性。结果表明,该方法可有效识别直流进线特殊振荡电流,提高继电保护的可靠性。

基于激光位移法的电梯曳引轮轮槽磨损量检测方法研究

本文开发了一种基于激光位移法的曳引轮轮槽磨损检测装置;设计的专用夹具使激光传感器置于曳引轮下方,避免钢丝绳遮挡,实现轮槽磨损在线检测;线激光传感器提取曳引轮各轮槽轮廓坐标值,对不同位置轮槽轮廓曲线线性拟合,计算出轮廓曲线斜率、轮槽节圆圆心、轮槽磨损量和轮槽角,根据规范对曳引能力进行评价;检测装置的最大均方根误差为0.062 mm,满足曳引轮轮槽检测的精度要求。

动车组牵引系统传导干扰电流监测探头的设计

动车组牵引系统绝缘栅双极型晶体管开关模块的快速通断会在变流器输入输出侧产生差模传导电流,该电流会导致牵引变流系统传导干扰的产生,因此差模传导电流可以用于牵引变流器工作状态的监测。针对满足差模传导电流探头的带宽、灵敏度和尺寸的设计需要准确地求解电流探头的关键寄生参数的问题,提出了一种求解集总参数的方法。通过理论分析和三维软件仿真,对磁芯、绕线和尺寸进行合理选择,最后设计出一个小尺寸、高阻抗的高频电流探头以及相匹配的校准夹具。校验试验结果表明,电流探头满足设计需求,可以动车牵引系统传导干扰电流监测提供技术支持。

机车牵引齿轮实际重合度的分析研究

实际重合度是轮齿修缘后啮合性能的重要评价指标,修缘量的选取对轮齿实际重合度具有直接影响,目前主流的经典重合度公式难以建立修缘量与实际重合度的对应关系。通过分析齿轮修缘的基本机理,研究主、从动齿轮齿顶修缘量的确定方法,以修缘前后轮齿法向载荷方向及实际啮合线长度的变化规律为基础,提出了修缘后实际重合度的分析计算方法,结合实例分析了某型号牵引齿轮修缘前后不同工况下的实际重合度,并与G.尼曼公式计算结果对比,为轮齿修缘品质提供了具有实用价值的检验指标。

线路交叉条件下直流牵引供电系统杂散电流特性

针对地铁多线路交叉条件下直流牵引供电系统杂散电流材料异常腐蚀问题开展研究。首先,建立了隧道条件下单线路杂散电流模型,研究了列车供电方式、运行方式、土壤电阻率、绝缘设计对杂散电流的影响。研究结果表明,单边供电条件下供电区间内产生的杂散电流明显高于双边供电;列车加速及再生制动时会产生较大的杂散电流;杂散电流的大小随运行区段土壤电阻率的升高、轨地过渡电阻的增加而减小。其次,建立了隧道条件下交叉线路杂散单流模型,研究了交叉线路隧道中间土壤的电势分布及电场分布。研究结果表明,隧道间的土壤中电势及电场过大,需要对其中的金属管线采取相应措施防范杂散电流腐蚀。结合当前新型混凝土特性,研究了掺杂粉煤灰等掺合料混凝土道床对杂散电流的影响。研究结果表明,直流牵引供电系统杂散电流随掺杂混凝土导电率的减小而减小,研究为地铁直流牵引供电系统杂散电流抑制方法提供依据。