New Monitoring Technologies for Overhead Contact Line at 400 km.h-1

Various technologies have recently been developed for high-speed railways,in order to boost commercial speeds from 300 km·h–1 to 400 km·h–1.Among these technologies,this paper introduces the 400 km·h–1 class current collection performance evaluation methods that have been developed and demonstrated by Korea.Specifically,this paper reports details of the video-based monitoring techniques that have been adopted to inspect the stability of overhead contact line(OCL) components at 400 km·h–1 without direct contact with any components of the power supply system.Unlike conventional OCL monitoring systems,which detect contact wire positions using either laser sensors or line cameras,the developed system measures parameters in the active state by video data.According to experimental results that were obtained at a field-test site established at a commercial line,it is claimed that the proposed measurement system is capable of effectively measuring OCL parameters.

基于角度传感器的弓网相对坐标检测技术研究

在电气化公路弓网相对坐标的检测中,基于机器视觉的非接触式检测技术的检测精度受图像采集环境的影响较大,基于光电传感器的接触式检测技术的检测精度受传感器安装密度限制。提出了一种基于角度传感器的接触式相对坐标检测技术,用于电气化公路的弓网相对坐标检测。首先,基于双接触线的电气化公路接触网,搭建弓网相对坐标检测实验台,建立弓网相对坐标与角度信息关联函数;然后,研究系统刚度、角度传感器线性度对实验台检测误差的影响规律,建立多项式修正函数对关联函数进行修正;最后,基于修正的弓网相对坐标关联函数,进行弓网相对坐标检测实验,得到实验台检测的绝对误差为±1 mm,相对误差为±0.5%,具备较高的检测精度。

接触网侵限异物检测与挂网异物清除技术综述

随着高速铁路大规模成网运行,接触网分布范围日益扩大,异物挂网引发的安全事故逐渐增多,成为影响高速列车行车安全的重要因素之一。目前,针对接触网侵限异物的检测与挂网异物的清除方法研究颇少,而电力系统输电线路异物检测、清除的研究成果颇丰。详细综述了接触网侵限异物检测技术的原理、方法以及在铁路领域的应用,重点分析了不同方法的适用场景和优缺点。同时,借鉴电力系统领域异物清除技术研究,重点探讨了挂网异物清除技术的原理、特点,以及在接触网清异的可能性及局限性,结合接触网的特点和运维需求,从远距离实时检测、远距离快速清除以及检测清除装置的小型化与轻量化3个方面,探讨了接触网异物检测清除技术未来的发展方向。

基于机器视觉与3D点云的定位装置状态检测

研究目的:为解决接触网定位装置状态人工巡检耗时长问题,创建一种高效采集高清图像和3D点云融合建模技术的定位装置状态检测系统。研究结论:(1)研发了采集高新定位装置图像处理系统,以及动态智能快速识别定位装置状态技术;(2)基于定位器直线特征与高分辨率的2D图像,运用约束条件下的Hough变换检测定位目标,通过3D点云的直线拟合,对定位装置三维数据进行处理及角度计算,提高了强光与阴天天气下测量精度与效率;(3)创建的定位装置状态检测系统适用白天与晚上检测工况,可为接触网智能化巡检提供新的途径。

城市轨道交通9号道岔上方接触网结构设计与调整

道岔上方的接触网结构较复杂,是维修维护需要重点关注的区域。本文针对某地铁线路9号道岔上方接触网出现的受电弓弓角异常磨损、接触线侧面异常磨损等问题,从受电弓、接触网空间几何关系出发,分析了造成线岔区域异常磨损的原因,给出了线岔布置的原则和线岔结构的调整方案建议,为城市轨道交通9号道岔上方接触网布置提供参考。

大风区接触网线路参数对附加导线舞动的影响

针对大风环境下兰新高速铁路接触网附加导线发生剧烈舞动以及线间放电的现象,依据接触网附加导线结构特点,建立了附加导线有限元计算模型,并对附加导线进行找形计算。采用谐波叠加法模拟接触网附加导线处的随机风场,并对导线模型施加风荷载,利用无条件稳定Newmark法以及荷载增量法,分析接触网线路参数对附加导线舞动及线间距离的影响规律,并给出相应的舞动防治措施。结果表明:40 m及更小档距对导线在低风速及高风速下的舞动均有明显的抑制效果;将附加导线运行张力提高至6.5 kN,导线阻尼比提高至1.5%及以上能有效降低两条导线的舞动剧烈程度;接触网附加导线的档距过大,运行张力及阻尼比过小,将导致导线舞动时悬挂点张力过大,易引起导线掉线、断线等事故;随附加导线档距减小、运行张力及阻尼比增大,线间最小距离呈递增趋势;不同线路参数下(档距、运行张力及阻尼比)附加导线舞动时线间最小距离均随风速增大出现减小趋势。本研究可为兰新高铁大风区段接触网附加导线舞动及线间放电的防治提供有效的理论依据。

接触网调整支柱组立、硬横梁架设过程及模拟分析

接触网是铁路系统的重要组成部分,为列车提供电力供应和支持。接触网包括许多不同类型的支柱和横梁,其中调整支柱和硬横梁在保证接触网的稳定性和安全性方面具有重要作用。区间盾构下穿前对既有接触网支柱硬横梁的改移包括架设新的硬横梁和拆除既有硬横梁。利用数据及数值模拟分析,确定了盾构施工对铁路的影响范围,并提出了相应的建议。最后,根据实际情况对硬横梁的改移方案进行了调整,并确认了拉出值的方向和具体操作的方法。

160 km/h市域快线架空刚性接触网系统设计方案研究

架空刚性接触网作为传输列车牵引电能的载体及受电弓滑动取电的机械滑道,是市域快线供电系统的重要组成部分。为保证其能够持续、稳定、可靠地向列车传输电能,文章以国内第一条采用架空刚性接触网授流、速度高达160 km/h的全地下市域快线——广州地铁18号线为例,在分析其架空刚性接触网设计要求的基础上,采用理论计算、有限元仿真等技术手段对架空刚性接触网设计方案进行全方位研究,确定悬挂方式、导高、标准跨距、锚段长度、拉出值布置方案,以及分段绝缘器、膨胀元件及弹性线夹等关键设备的选型要求,并通过仿真及工程实例验证设计方案的有效性,以期为类似工程提供参考和借鉴。

接触网正线检修操作管理模式的研究与应用

在接触网正线检修作业过程中,需要对轨道交通隔离开关及接地设备进行分、合闸操作,同时实现电子工作票和试验票的就地操作流程,当隔离开关分开、接地设备合闸后,如何对隔离开关及接地设备就地及远方操作进行闭锁来保证现场检修作业人员的安全十分重要。接触网正线检修操作管理模式,保证了现场检修作业人员安全的同时还大幅提高了生产操作效率,具有重要意义。

接触点电流对滑板磨耗的影响

地铁普遍使用刚性接触网作为牵引供电网络的载体,与列车上方的受电弓滑动接触,完成地面与车辆所需电能的传输。受电弓滑板与刚性接触网接触线存在载流摩擦磨损问题。本文主要研究典型工况下电流分布情况,利用数学统计学原理建立地铁电流与速度的数学模型,计算地铁列车在不同运行阶段下速度与电流的关系,通过受电弓与刚性接触网的载流摩擦磨损实验,比较不同工况下的滑板实际磨耗,从而找到磨耗较小的优选工况。

架空输电线路无人机非接触式验电技术研究

当需要进行线路停电作业时,作业区域挂接地线前,为了保证作业人员安全,需要进行线路验电工作,确保线路不带电。研制的机载非接触式验电器在使用过程中作业人员无需登塔,远程操控即可完成验电,可广泛应用于各电压等级检修作业过程中。该装置的应用可有效减轻作业人员劳动强度,提高作业效率,确保作业安全,对保障居民稳定可靠电力供应具有重要意义,经济效益与社会效益显著。

全自动运行列车在高架线路运行时接触网异物侵限场景下的应对措施研究与实现

该文以上海市轨道交通10号线为例,对列车以全自动驾驶模式在高架线路运行时,接触网异物侵限场景下的应对措施进行研究与分析。通过对列车设备的设计优化,配套对应的运营管理办法,解决列车在高架线路运营中发现接触网异物侵限时,现有10号线列车无法快速应急处置的问题,规避运营安全隐患。

基于改进网络通道剪枝算法的接触网零部件实时检测

为满足接触网零部件在线检测的要求,提出一种改进的网络通道剪枝算法,极大提升了利用深度学习方法进行接触网零部件检测的实时性。以YOLOv5s作为零部件检测的深度网络,通过在损失函数中加入L1正则项来对网络进行稀疏训练,以得到一个稀疏模型。引入尺度缩放因子来评估稀疏模型中通道的重要性,裁剪具有较小缩放因子的通道和滤波器。在此基础上,提出一种Bottleneck残差结构的修剪方法,进一步提高网络的压缩比。同时,构建一种网络通道规整化策略,使剪枝后网络每层保留的通道数为8的倍数,从而保持原网络的规整性,优化网络在硬件设备上的推理速度。实验结果表明,该方法对10类零部件的mAP值为83.7%,仅比YOLOv5s低0.2%,但模型的参数量减少了93%,模型存储空间压缩到原来的10%。此外,检测速度从85 FPS提高到154 FPS,提升了81%,基本满足高速铁路接触网零部件的实时检测需求。

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。

高速刚性悬挂接触网弓网动态仿真模型优化研究

随着刚性接触网线路上列车的运行速度逐步提高,对弓网动态性能的要求也更高,良好的弓网接触力能保证电力机车持续取流。利用弓网仿真技术可以方便高效获取弓网接触力,因此有必要对弓网仿真模型建模方法进行研究,建立高精度弓网仿真模型,获取精确的弓网接触力。本文基于力学理论与有限元理论建立汇流排、悬挂装置、锚段关节等仿真模型,依托北京地铁大兴机场线开展实测对比验证,为探究更高速度等级的受电弓与刚性接触网系统提供理论支撑。

AT供电方式下直接供电分支接触网的故障测距方案

在我国电气化铁路的AT供电方式中,直接供电分支线路在供电区段内进行“T”接。然而,当这些分支直供线路发生故障时,既有AT测距系统无法识别故障区段并精确定位。通过分析AT供电方式带直接供电分支线路的电路模型,发生T-R短路故障时的电流分布、吸上电流比特征以及在牵引变电所测量的短路阻抗,提出一种吸上电流比法和电抗法的综合方案,实现了AT供电方式下直接供电分支接触网的故障测距。该方案通过数值仿真验证了其可行性和准确性,并以某高速铁路线路的历史故障报告验证了基于分支点电流比识别故障支线方法的合理性。

城市轨道交通低净空区段刚性接触网悬挂解决方案

对城市轨道交通低净空车站刚性接触网安装方案进行研究,分析各安装方案的适用范围及存在的不足,提出了适用范围更广的低净空区段刚性接触网安装方案,提高了接触网系统可靠性,减小维护难度,对解决城市轨道交通低净空区段刚性接触网安装的工程难题具有积极意义。

铁路接触网组合式在线防冰降压融冰技术

基于电流热效应探究了利用无功电流防止铁路接触网产生覆冰,以及融化覆冰的策略。首先介绍了利用电流热效应实现接触网防冰、融冰的基本原理,随后设计了在线防冰和降压融冰方案。采用“TSC/TSR+SVG”的组合式防冰方案,可以提高响应速度、实现电流连续调节,根据气象条件改变电流大小,实现在线防冰;通过降低匹配变压器二次侧电压,增大无功电流,既能满足融冰需要,又能保证电流分布均匀。推广组合式在线防冰和降压融冰技术,对保障铁路安全稳定运行有重要意义。

时速120~160公里刚性接触网定位线夹刚度研究

刚性接触网是城市轨道交通系统的重要组成部分,其与受电弓相互接触实现电能传输。刚性接触网定位线夹刚度值会对弓网动态性能产生显著影响,进而影响弓网系统的运行安全。本文利用弓网仿真技术对时速120~160 km刚性接触网不同跨距时的定位线夹刚度进行研究,根据弓网动态性能评价指标,分析比较不同仿真工况的计算结果,得出时速120~160 km刚性接触网定位线夹刚度最优取值,为后续工程实施提供参考。

欧洲跨境接触网对不同受电弓的适应性研究

研究目的:基于欧洲各国铁路的受电弓弓头长度不完全一致,跨边境铁路有时需要设置受电弓转换区,当转换区运行两种不同的受电弓时,接触网需要兼容设计,不但要考虑受电弓自由通行的动态轮廓,还需要考虑接触线最大允许横向风偏。本文研究以匈塞铁路设置转换区为基础,通过分析两种受电弓的横向偏移和动态轮廓,研究转换区内接触网对弓头长度1 600 mm和1 950 mm受电弓的兼容设计。研究结论:(1)采用插值法确定两种受电弓运行的动态轮廓,在转换区内,为了确定接触线最大允许风偏和最大跨距,受电弓最大允许横向偏移按照弓头长度最短的受电弓计算,为了使接触网悬挂设备和受电弓动态轮廓相适应,受电弓限界按照弓头长度最长的受电弓计算;(2)本研究成果对跨境铁路的设计和施工具有指导意义,有利于国内外接触网设计标准的进一步融合,有利于中国标准接触网体系的进一步完善。