高速铁路受电弓/接触网系统的混合仿真及非线性控制研究

1 导言随着德、法、日等西方发达国家250～300km/h高速列车的开行,铁路高速列车的发展,可谓方兴未艾。然而高速列车的开行,除了要具有高速运行品质的机车车辆和线路条件外,还要有一个配匹优良的受电弓/接触网系统,因为高速运行的列车电力来自于弓网系统,弓网系统的运行性能制约着列车的运行速度。为了研制高速列车,世界铁路发达国家(包括我校牵引动力国家重点实验室)

受电弓与接触网系统方案设计方法及其应用

为提高弓网系统设计效率和系统固有可靠性,需开展弓网系统方案设计方法研究。具体方法为:根据弓网系统设计目标、弓网动态性能评价依据和接触网技术参数的设计步骤及依据,筛选接触网初步设计方案,再通过弓网动力学仿真计算结果和技术经济性比较,确定最终的弓网系统设计方案。应用本设计方法,设计满足SSS400+和CX-GI型两种双弓运行速度为380 km/h的弓网系统建议方案。通过以上研究分析和工程应用,形成一套科学合理的弓网系统方案通用性设计方法。

基于空间域尺度自适应小波能量的接触网不规则识别

针对高速铁路受电弓−接触网系统中出现的接触网垂向和横向结构不规则问题,在研究接触网不规则对受电弓振动响应影响的基础上,提出一种基于弓头加速度的空间域尺度自适应小波能量识别接触网结构不规则的方法,并开展仿真和现场实测验证。首先,建立受电弓刚柔耦合动力学模型,对不同接触位置下的弓头振动响应进行分析,并建立弓网刚柔耦合动力学模型获取弓头加速度信号,根据标准和实验结果验证模型的准确性;其次,利用连续小波变换对信号时频分析并进行空间域转换,基于空间域中的能量分布特征自适应提取表征接触网不规则的尺度参数;最后,提取尺度参数下的平均小波能量作为特征分量进行融合,实现接触网不规则识别。研究结果表明:本文所提方法能够有效地从弓头振动信号中同时检测出接触网垂向幅值大于0.5 mm的不平顺以及横向定位器偏离故障。

吊弦故障影响下的接触网锚段区域动态行为研究

锚段关节是高速铁路接触网系统的重要组成部分,其动态行为直接影响高速运行工况下的弓网受流性能。目前,吊弦断裂等吊弦故障频繁出现在高速铁路接触网锚段区域,并对高速铁路弓网系统的运行稳定性产生了显著威胁。研究吊弦故障影响下的接触网锚段关节区域的动态行为对确保弓网系统受流性能有着重要意义。文章以某高速铁路接触网系统的锚段区域为研究对象,采用有限元方法建立了完整的三维锚段关节模型,并进一步搭建了包含锚段关节区间的“受电弓-接触网”耦合模型;基于该模型仿真分析了不同运行速度对弓网耦合接触力的影响,并进一步研究了锚段关节处吊弦故障影响下的锚段区域动态行为。由仿真计算结果可见,建立的锚段关节模型能够准确描述其动态行为,锚段关节处吊弦故障会显著恶化弓网受流性能和邻近区域的吊弦动力学行为,增加吊弦断裂风险,因此有必要在接触网巡检时对锚段关节处的吊弦状态进行仔细检查。

高速接触网系统SiFCAT350研发及实验验证

正目前,国外尚无商业运营速度达350km/h的高速铁路接触网。高速接触网系统SiFCAT350工程技术研究在参照采用欧洲最新技术动态TSI,EN 50119及IEC,UIC最新国际技术标准,借鉴法国、

超高速极限试验中接触网系统方案探讨

京津城际铁路、武广高速铁路在达到运行速度350km/h,系统运行实现完整性、先进性、安全性、可靠性要求后,极限试验是保证运输系统安全稳定、提高运行质量及旅客信任度的有力保障。京津城际铁路和郑西高速铁路均创出单车394.2km/h的实车试验速度。武广高速铁路于2009年12月,更是创出双车重联双弓取流条件下394.2km/h的实车冲高试验速度。在轮轨系统具备进一步冲高的极限试验条件时,牵引供电接触网-受电弓系统如何具备挑战极限试验速度500km/h及以上,甚至突破世界纪录574.8km/h的能力,值得深入研究。

应用元启发式优化和高斯过程回归预测受电弓-接触网系统性能的可行性研究

受电弓接触网系统为高速列车提供电能,正确评估受电弓与接触网之间的接触力(CF)对于稳定供电至关重要.CF的大小和变化范围决定了列车受流质量和安全运行.因此,快速、准确地预测CF具有重要意义.然而,通过实验收集CF数据具有挑战性,并且通过数值模拟获得及时结果并不总是可行的.在本研究中,我们提出了一种结合元启发式优化和高斯过程回归的高效的代理模型方法,来预测受电弓接触网系统接触力统计量。首先,使用有限元法(FEM)建立并验证受电弓接触网模型,用于生成训练和测试数据集.其次,利用高斯过程回归(GPR)进行对接触力的预测.将一种新开发的元启发式优化,即二元饥饿游戏搜索(HGS),应用于特征选择.为了增强BHGS的性能,嵌入了混沌机制,产生了ChaOs-HGSGPR(CHGS-GPR).最后,对CHGS-GPR的预测结果进行了评估.结果发现,所提出的CHGS-GPR对CF的平均值提供了相当准确的预测,并且可以扩展到铁路线路的初步设计、列车运行的实时评估和控制.

高速铁路弓网系统受流稳定性与Lyapunov指数

以高速铁路发展为背景,从高速、快捷、安全、舒适的乘车环境出发,分析了高速行驶的列车电力供应问题,提出安全稳定的受流条件是列车正常运行的前提。建立了高速铁路受电弓/接触网系统动力学模型,以Mathieu方程为基础,采用摄动法推导出弓网系统稳定边界,并求得了系统的周期解,采用实际接触网、受电弓以及列车运行速度等参数,得到一组弓网系统稳定受流曲线。为深入分析系统的稳定性,又对系统的Lyapunov特征指数进行计算,得出不同参数下的Lyapunov特征指数,从而提出了列车的最佳运行速度和最不利运行速度。

接触网地面检测系统设计

对接触网地面检测系统的原理、功能、数据采集软件等各方面做了详细的分析,在数据采集的设计中采用了双CPU控制的数据采集系统,能很好的对受流性能的参数进行采集和处理,该检测系统弥补了检测车的不足之处,能对高速铁路的接触网-受电弓系统受流性能指标做出精确的检测.

合武高速铁路接触网技术的研究与应用

正1工程概况及特点沪汉蓉通道合肥—武汉铁路是国务院批准的《中长期铁路网规划》(2008年调整)"四纵四横"客运专线的组成部分,是铁道部首批建成的4条客运专线之一,也是我国第一次采用"四电系统集成"方式建设的高速铁路。合武高速铁路为I级双线铁路,全长359.361km。

高速铁路弓网系统振动主动控制研究

以变刚度时变系统的弓网模型为研究对象,采用最优控制策略,对弓网间接触力振动进行主动控制,仿真结果表明,控制效果较好。

高速弓网振动系统计算机仿真

本文对我国目前使用比较广泛的简单链形悬挂接触网 -受电弓系统进行了分析与探讨 ,建立以连续质点表示的接触悬挂系统的物理模型及相应的数学模型 ,应用计算机进行仿真计算 ,获得了该模型不同接触网参数及受电弓振动位移、接触压力变化情况 ,在此基础上求出评价受流质量的几种参数 ,并对仿真结果进行分析。

高速铁路弓网系统动态性能评估

正高速铁路受电弓和接触网系统的动态性能依赖于受电弓和接触网的设计方案及技术参数,决定着弓网系统的供电可靠性、供电质量和使用寿命。评估弓网系统动态性能需要测量和计算大量技术参数,进而检测弓网接触特性。

TGV和新干线的受流系统

接触网设备的比较法国TGV的大西洋线、东南线与日本新干线接触网的结构比较见图1。接触导线、受电弓台数、接触导线波动传播速度、列车速度以及列车速度与接触导线波动传播速度之比几等,见表1、表2。

高铁列控系统和降噪技术

看着上海虹桥火车站候车厅大屏幕上显示的高速列车的开行时刻表,高峰时段,无论是京沪高铁还是沪宁、沪杭等城际高铁,高速列车每隔几分钟就有一趟列车发出。若放眼整个高速铁路网,成百上千列高速列车几乎每时每刻都在有条不紊、安全正点地运行着。本文着重介绍高铁列控系统和降噪技术。

浅谈提速区段接触网设备的运行管理

接触网是牵引供电系统重要的组成部分,由于它是在露天布置且无备用的条件下工作,所以网上故障就直接危及行车安全和影响正常运输秩序。特别是中国铁路提速战略的实施使原有低速情况下的弓网平衡体系被打破,这对接触网运行管理又提出了新的更高的要求。下面结合我段管内京广线设备的实际情况,浅谈对提速后设备的运行及维修的一些看法。运行管理 1.接触悬挂方面①控制导线有关技术参数。

如何提高接触网的技术性能

如何确保接触网的安全运行已成为牵引供电系统急需解决的问题。本文从接触悬挂、定位装置、支柱基础及电气辅助设备是方面存在的问题,提出了相关解决措施,为确保向电力机车安全可靠不间断的供电提供了保证。

“中国高铁技术出版工程”助力中国高铁“走出去”

“中国高铁技术出版工程”是西南交通大学出版社和爱思唯尔(Elsevier)长期的国际合作出版项目。本项目目前已经实现4种图书的英文翻译及合作出版:《高速铁路道岔设计理论与实践》《铁路选线设计》《高速铁路空间线形动力学分析理论与方法》《受电弓与接触网系统》。本项目旨在向世界传播我国高速铁路的重大科技创新成果,提升中国铁路软实力,促进中国技术、中国标准的输出,提升中国品牌的世界影响力。