朔黄铁路1.6万t重载列车操纵难点及解决措施

朔黄铁路采用HXD1型交流电力机车与SS4型直流电力机车组合牵引1.6万t重载列车。该文阐述1.6万t重载列车在长大坡道起车、长大下坡道循环制动以及过分相等平稳操纵难点,并有针对性地提出解决措施。

铁路运输牵引动力技术发展现状及未来趋势展望

以交通运输的类型作为论文切入点,介绍了铁路运输系统的组成,由此对铁路运输牵引动力类型及其技术特点进行了详尽阐述。我国铁路运输牵引动力主要由蒸汽机车、内燃机车及电力机车等几类组成。电力牵引由于技术优势限制,目前在国内得到了长足发展,已充分实现了铁路电气化,干线运输基本均由电力机车牵引。但内燃机车作为一类技术成熟的自给式机车,在现阶段依然具有一定的应用前景,其受天候、自然灾害及战争破坏的影响较小,因此在调车作业及铁路救灾抢险中起着重要作用。考虑到石油资源的日渐枯竭,采用代用燃料,以及开发燃气轮机车、燃料电池机车及混合动力机车等新型自给式机车势在必行。

基于超级电容储能的电动牵车机电传动系统设计

针对目前内燃机车和“铁牛+绞车”系统在铁路站场进行牵引作业时存在的问题,文章介绍了基于超级电容储能的电动牵车机,概述了其技术创新点,并从牵引及能耗计算、系统构成、主要控制功能等方面阐述了电传动系统的设计。该电传动系统具有低速控制精度高、智能化等特点,满足设计运用要求,符合智能绿色发展方向。

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。

内电混合动力机车多出风口牵引风道流场优化研究

文章采用计算流体力学软件,对内电混合动力机车牵引风道内流场特性进行仿真分析。针对原设计方案牵引风道各出风口风量与需求风量的不匹配问题,提出了在风道内增加挡板的多目标优化算法,研究挡板安装位置和尺寸参数对出风口风量分配的影响规律;基于上述影响规律对挡板参数进行微调,设计了16组优化模型,研究各优化模型的出风口风量与需求风量的匹配性,从而寻找最优模型。结果表明,最优模型的出风口风量与需求风量的相对误差较原设计方案显著降低,各出风口风量基本接近需求风量。

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。

基于FOFSMC的矿用永磁同步牵引电机控制策略研究

为解决矿用电机车因运行工况复杂导致的牵引电机调速困难,设计了一种分数阶模糊滑模控制器(FOFSMC)来改善牵引电机的调速性能。通过设计分数阶积分型滑模面来消除积分滑模面的饱和效应,降低滑模控制的固有抖振;通过模糊滑模控制规则来优化牵引电机状态在分数阶滑模面的运动品质,使其状态在有限时间内迅速到达滑模面。依据Lyapunov稳定性分析方法证明了所设计控制策略的稳定性。仿真测试结果表明,存在外部负载干扰的情况下,FOFSMC较于SMC控制策略对于给定转速的跟踪响应更快;当负载突变时,FOFSMC控制下的系统超调量更小。矿用永磁同步牵引电机在所设计的FOFSMC控制下,有着良好的鲁棒性和动态响应性能。

多流制电力机车牵引传动系统及关键技术综述研究

随着通用性铁道运输市场的不断扩大,能够不间断运行于不同供电制式的多流制电力机车在世界范围内快速发展。研制和发展多流制电力机车,是实现我国同其他国家和地区铁道交通互联互通、提升我国电力机车制造企业核心竞争力的必经之路。文中从牵引变流器的功率开关器件和牵引电机发展的角度,介绍了多流制电力机车牵引传动系统拓扑结构的发展历程、现状以及未来电力电子化的发展趋势;分析了多流制电力机车牵引传动系统发展演变过程中的拓扑结构优缺点以及运行特性;通过总结分析当前的研究热点,阐述了多流制电力机车系统急需解决的关键问题。

基于无速度传感器的煤矿电力机车牵引调速器控制

为保证煤矿电力机车电机转速的稳定运转,保证机车的安全运行,提出基于传感器的煤矿电力机车牵引调速器控制方法。以牵引电机无速度传感器矢量控制方法为核心,构建虚拟的速度传感器数学模型,对牵引电机的转速和转子磁场位置进行计算;通过黏着控制方法观测煤矿电力机车实时运行状态;在此基础上,采用Luenberger状态观测器的转速自适应估计算法,估计该状态下的机车初始转速;依据该估计结果,基于电流数字PI控制器,控制煤矿电力机车牵引电机转速,实现煤矿电力机车牵引调速器控制。测试结果显示:该方法应用性能较好,控制后电子调速波动率在35%以下;牵引电机转速的响应结果和给定转速之间偏差在2~5 r/min;有效控制不同情况下的电机转速。

HXD1C型电力机车牵引变流器功率模块的振动测试与分析

为获得电力机车牵引变流器核心部件的振动特性,开展HXD1C型电力机车的线路运行振动测试,从时域、频域和特征频率等角度分析牵引变流器功率模块的振动特性,并分析不同线路、IGBT器件开关频率对功率模块振动的影响。研究结果表明:功率模块的振动主要来自电容,电容的纵向振动大于横向和垂向,在900、1100、1700、1800 Hz等频率处振动较大;水冷散热器的横向振动大于纵向和垂向,在900、1000、1100、1500、1700 Hz等频率处振动较明显;重庆至内江的振动最大,其次为兰州至武威南,兰州至陇西的振动最小。振动测试与分析可为电力机车牵引变流器功率模块的振动优化提供指导。

交直交电力机车与牵引网谐振故障原因分析与措施

针对因电力机车引发高次谐波造成机车和接触网故障的情况进行地面和车上谐波测试,对测试结果进行分析并制定应对措施,对高次谐波造成的机车故障和供电设备故障起到较好的治理作用。最后对机车源头治理、供电方案优化、联合分析、机车上线前测试等工作提出具体建议。

HXD1型电力机车牵引变流器风机振动测试分析

针对现场反馈电力机车牵引变流器内部的斩波器风机出现振动过大、异音和轴承掉粉等问题,开展线路运行的振动测试,与GB/T 21563-2018相比,从时域和频域角度分析牵引变流器柜脚、风机安装座和风机轴承等部位的振动特性。研究结果表明:标准推荐频率范围内的振动测试有效值低于标准值,考虑中高频振动分量时,大多数测点的横向振动测试有效值均超过标准值。接触器的冲击对附近设备及车体振动峰值影响很大,导致冲击峰值高于标准值。振动冲击环境恶劣,且斩波器风机的安装支架固有频率低于换热器风机,是斩波器风机振动失效的主要原因。实际线路的振动测试分析可为电力机车车载设备的减隔振设计提供数据基础。

HX_(D)1B型电力机车设备的线路振动测试及分析

为获得HX_(D)1B型电力机车设备的振动特性,对武汉北—信阳区间运行的电力机车开展线路运行条件下的振动测试,提取各测点的振动有效值和冲击峰值与GB/T 21563-2018标准进行对比分析,并从振动频谱和传递函数等角度进行电力机车设备的振动特性分析。研究结果表明:电力机车中的各测点以主变压器的振动为最大,其中主变压器的横向振动有效值达到5.98 m/s^(2),振动传递函数和相干性分析验证了主变压器是电力机车高频振动的主要来源;在GB/T21563-2018推荐的频率范围内,整流模块的横向和纵向振动超出标准值,其他测点的振动低于标准值;在0~3200 Hz全频段范围内,振动有效值超出标准值的情况较普遍,牵引变流器柜脚的振动以中高频为主,功率模块的振动以低频为主,传动控制单元的振动在全频段均有体现,冷却风机的振动以叶片通过频率为主。线路振动测试及分析可为电力机车设备的振动研究提供指导。

高速铁路接触网非绝缘锚段关节参数调整分析与研究

从运行中的接触网全补偿弹性链形悬挂方式的五跨非绝缘锚段关节运行状态和出现的问题入手,着重分析弹性链形悬挂非绝缘锚段关节闭口侧参数调整,研究因参数设计不合理而出现的五跨非绝缘锚段关节闭口侧不能安装弹性吊索或弹性吊索处第一吊弦断裂问题的解决方案。

JMY380型内燃机车新能源改造关键技术

内燃机车新能源改造是在不改变原车机械结构的条件下,采用电气牵引系统替代液力传动系统,采用储能系统替代柴油机和油箱。文章结合JMY380型内燃机车实际改造案例,对改造总体技术方案进行阐述,着重对包括电气系统、牵引电机和动力电池组的能源动力系统技术特征进行详细介绍。改造后的电气系统和整车线路试验表明,机车各项功能及性能指标均满足运用要求,并具有良好的经济效益和节能减排效果。

新型蓄电式新能源牵引机车电传动系统设计与实现

蓄电式新能源牵引机车通过替代传统内燃机车,助力实现铁路货运的低碳环保发展,是牵引机车未来研究的方向之一。蓄电式新能源牵引机车将驱动能量来源改变为存储电力的储能电池,其电传动系统的设计方法是当前研究面临的核心问题之一。为此,依据铁路货运工程的技术参数需求,提出了一种蓄电式新能源牵引机车电传动系统的设计方法,设计并实现了电传动系统中的电池储能系统、功率变换系统、牵引电机系统及网络控制系统。研究可为蓄电式新能源牵引机车的整车设计和实际工程应用提供参考。

基于MATLAB的电力机车数字仿真模型

利用 MATLAB软件平台上的仿真软件 Simulink建立了 SS1型和 SS4型电力机车数字仿真模型 ,提出了通过机车牵引控制特性函数与整流回路的关系确定导通角α的方法 ,并利用 DSP工具箱的 FFT函数对电流进行 FFT,得到电力机车在不同网压、级位和速度下注入牵引网的基波和各次谐波电流的幅值和相角 ,在此基础上建立了 SS1型和 SS4型电力机车的谐波电流数据库。为计算牵引变电所全天 2 4 h谐波电流的随机模拟计算打下了基础。

电气化铁道牵引变电所对电力系统影响及治理的仿真研究

电气化铁道的电力牵引机车是单相负荷,具有冲击性、不对称和非线性的特点。随着高速重载铁道建设的快速发展,低阻抗、高过载能力的V/V牵引变压器得到广泛使用,对电力系统及其它电力用户的影响也越来越大,引发的电能质量投诉和供电障碍时有发生,已经引起电力部门、铁道部门的高度重视。通过对V/V接线牵引变电所和电力机车对电力系统的影响和治理进行仿真研究,探讨电气化铁路电能质量分析和治理的仿真方法,以确保供电质量。

含牵引负荷的电力系统三相不对称谐波潮流计算

以国产ＳＳ４型电力机车的数学模型为基础，将谐波源作为受控电流源，提出了含牵引负荷的电力系统三相不对称谐波潮流新算法。其中，基波计算部分采用ＰＱ分解法，并采用稀疏矩阵和对称矩阵处理技术，利用三相因子表求解，在很大程度上节省了内存，减少了计算量；谐波计算部分采用节点电压方程，利用高斯消去法直接求解，不存在收敛性问题。基波和谐波潮流进行分离相关迭代，最终求出各节点的基波和谐波电压以及各支路的基波功率和谐波电流。算例表明，该算法能有效地节省内存。

电铁谐波的测量与仿真分析

为了分析电力机车产生的谐波对电力系统的影响,以某牵引变电所普通的Ynd11型变压器接线为例,从动态的过程对牵引供电系统和电力机车进行建模仿真,分析了注入110kV侧的不平衡谐波电流和电压;通过模型的仿真结果和实际测量数据对比验证了模型的正确性;同时,针对机车不同牵引功率,仿真分析了其对电力系统影响,包括电流谐波、电压谐波和负序电压变化。结果表明:电流、电压谐波随着功率的增加呈曲线增加,其变化趋势复杂;而负序电压含量变化近似一条直线,与功率的变化成正比。