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。

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。

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。

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。

CR400AF型动车组牵引变流器线路振动测试及分析

为弥补GB/T 21563-2018中关于动车组设备振动数据不足的问题,以复兴号CR400AF型动车组2号车牵引变流器吊耳和车厢地板为测试对象,通过线路振动测试数据的时域、频域分析及与GB/T 21563-2018的对比分析,得到牵引变流器吊耳和地板的振动特性及基于统计容差法获得牵引变流器的实测谱和规范谱.研究结果表明:与GB/T 21563-2018标准值相比,牵引变流器各测点振动有效值都较小,其中垂向和横向约为标准值的20%,纵向约为标准值的50%;GB/T 21563-2018标准载荷谱仅考虑了2~60 Hz振动频谱的影响.归纳整理的实测谱和规范谱可以体现1~1 000 Hz的振动特征.线路振动测试及分析可为CR400AF型动车组牵引变流器的安全可靠应用提供指导。

牵引变电所多条进线及多台变压器主接线形式的研究

为了提高铁路枢纽地区、短程市域铁路牵引变电所主接线的可靠性,最大限度地避免牵引变电所严重故障造成的全所退出运行情况,以全户内布置的110 kV分支接线牵引变电所为例,本文从可靠性、灵活性、经济性3个方面研究了牵引变电所高压侧与低压侧多条进线、多台牵引变压器的主接线方案,总结了适用于铁路系统的牵引变电所多条进线、多台牵引变压器的最优主接线方案。外电可靠性较高时,高压侧主接线推荐采用两进线三主变分支接线方案;外电可靠性较低时,高压侧主接线推荐采用三进线三主变接线方案,低压侧主接线推荐采用第3台主变27.5 kV侧进线侧独立设置的主接线方案。

旋翼无人机展放牵引绳技术在输电线路施工中的应用

介绍了旋翼无人机展放输电线线路牵引绳技术原理与特点,以某实际工程为例,从专用机具设备选择、施工准备、放线施工、控制要点四方面对旋翼无人机展放牵引绳在输电线路施工中的应用进行了探讨,以期为类似工程提供参考。

基于人工神经网络的AT单线供电系统故障测距研究

AT单线牵引供电系统由于AT变压器、避雷线圈的接入以及供电线与接触网的材质不同等问题,传统测距方法未能对短路数据进行科学系统分析,故障发生时精确定位仍比较困难。为解决上述问题,本文引入了人工神经网络自动测距方法,首先推导出AT单线牵引供电系统故障量与故障点距离的关系;通过搭建人工神经网络模型,对不同位置、不同短路类型的数据进行训练,训练成功的网络对随机故障位置进行预测,精度满足工程要求;最后搭建相应的试验系统,对理论分析的正确性进行验证。试验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了所提方法与结论的正确性,为进一步研究AT单线牵引供电系统故障定位提供了一种新的有益参考。

地铁车辆运行条件下IGBT器件过热报警问题分析研究

针对宁波地铁2号线车辆压道运行工况下频繁出现IGBT器件过热报警问题,分别开展MP2车和M2车在压道运行工况和正线运行工况下的温升测试,并利用FLUENT软件对热管散热器和IGBT器件进行仿真分析。研究结果表明,受车体底部设备阻挡,地铁车辆牵引逆变器热管散热器进出风口的风速为车辆速度的15%~40%;压道运行工况下,MP2车热管散热器的进口平均风速低于M2车,是MP2车频繁报IGBT器件过热的根本原因;正线运行工况下,热管散热器的进口平均风速为6 m/s,可以保证IGBT器件的可靠应用。温升测试与仿真分析方法可为地铁车辆牵引逆变器的热设计工作提供理论指导。

列车牵引系统网侧电路接地故障实时诊断

为解决目前牵引系统网侧电路接地故障无法被精确检测的问题,文章提出了一种基于时间约束Petri网模型的实时诊断方法,介绍了牵引系统主电路的构成及工作原理,分析了传统网侧电路接地实时诊断的原理及不同工况不同模式下的接地故障特征,并基于时间约束Petri网的基本原理建立了网侧接地故障诊断模型。经案例验证,该方法可及时、准确地诊断出牵引系统网侧电路接地故障的类型。