基于动态阈值分割法的接触轨图像关键特征点提取方法研究

在地铁系统中,接触轨的状态对于牵引供电系统的安全性至关重要,一旦接触轨几何参数超出正常范围,不仅会导致集电靴无法正常取流,进而影响运营车辆的顺畅运行,而且在极端情况下,还可能引发严重的安全事故。传统的接触轨几何参数测量方法在采集图像时通常面临背景复杂、干扰图像多等问题,以致检测数据量少、检测密度低,从而难以精确提取接触轨的关键特征信息。针对这一问题,文章提出一种新的方法,即结合动态阈值分割法、直线拟合以及投影计算的方式,有效解决接触轨特征点提取的难点,实现几何参数的精确测量。该方法不仅能够准确捕捉到接触轨的细微变化,还能够确保测量结果的可靠性和准确性。为进一步提高测量的便捷性和实用性,研究过程中同步研制出一套接触轨几何参数的便携式测量装置,并在地铁线路上进行现场应用示范,为实际运营中的接触轨状态监测提供有力的技术支持。

广州地铁22号线交流牵引供电系统电磁干扰问题分析

[目的]当地铁线路正常运行时,由于钢轨对地不能做到完全绝缘,采用交流牵引供电系统的地铁会对邻近金属油气管道产生交流干扰。因此,有必要研究地铁交流牵引供电系统对外部电磁干扰的问题。[方法]以广州某金属油气管道与广州地铁22号线并行段为例,建立地铁隧道与金属油气管道耦合模型,对金属油气管道进行电磁干扰仿真分析;计算了与隧道呈不同夹角的油气管道各段的电磁感应电压、地电位和涂层耐受电压,分析了电磁干扰的主要影响因素。[结果及结论]交流牵引供电制式下,管道涂层实际承受电压为涂层内部金属管道表面的电压和外部土壤中的地电位的差值,地铁隧道在金属管道表面产生的感应电压幅值是土壤地电位幅值的10倍以上,金属油气管道受到的电磁干扰以管道与地铁的电磁感应电压为主;金属油气管道及地铁隧道并行段是产生电磁干扰的主要区段;增加回流线可以极大地降低金属油气管道的电磁感应电压,回流线的位置与数量对减少电磁干扰效果有极大的影响。

基于地铁综合监控的动态无功平衡控制研究

地铁动力及照明负荷涉及多个用电系统,每个用电系统内容不同,开启时间不定,其功率因数也不相同,电能质量很难控制。基于部分地铁供电系统公共连接点(PCC)功率因数小于0.9的现象,通过对地铁供电系统组成及负荷构成分析,对无功功率的产生、补偿容量及补偿方式的研究,广州地铁10号线结合电能质量测量数据,制定相应的治理方案。运用基于综合监控的网络化动态平衡控制进行双向补偿,实现系统呈容性时补偿感性无功,系统呈感性时补偿容性无功,确保系统不出现过补偿。运行结果证明,该方法可在消除谐波、避免谐振风险以及改善电能质量的同时,提高地铁系统的运行稳定性,保障各用电系统、电子设备、仪器仪表的正常安全运转。该方案可对同类工程实践起到参考作用。

基于TCMS的地铁列车辅助供电系统双母线并网供电控制技术方案

[目的]在目前列车辅助供电系统主流的交叉供电方式及扩展供电方式下,某台SIV(辅助逆变器)发生故障时,将对列车上用电设备的正常运行造成一定程度的影响。并网供电方式作为新兴的控制技术,具有其优越性,应对并网供电控制技术进行深入研究。[方法]以上海轨道交通8号线为例,针对该线第三批次购入列车辅助供电系统响应速度慢、可靠性不高等问题,在第四批次新购入列车的设计上提出了基于TCMS(列车控制与管理系统)控制的双母线并网供电方案。即:在中间车布置4个TLK(并联接触器),将4段单独的中压母线贯通在一起。介绍了该方案下列车辅助供电系统的中压母线结构,分析了SIV内部启动阶段和并网启动阶段的动作时序,阐述了并网供电控制逻辑、SIV启动逻辑和故障保护逻辑。[结果及结论]所提方案的并网时间大为缩短(最短可达2.5 s)。双母线多TLK的中压母线拓扑避免了母线短路导致的系统功能整体失效,提高了列车辅助供电系统的可靠性。基于TCMS控制的并网供电技术有望成为今后城市轨道交通列车辅助供电技术的发展方向。

基于FCE-AHP模型的地铁电源系统健康状态评估

地铁电源系统是地铁高效、安全、稳定运营的重要保障,针对电源设备的健康状态评估,提出一种基于模糊综合评价法的评估方法。首先根据设备运行实际情况、外部环境因素影响、设备运行时的自身特性,构建电源设备评估指标体系;其次采用层次分析法确定指标层、元件层权重;接着通过对指标监测数据隶属度值的计算,构建第1层模糊评判矩阵,采用加权平均算子将指标层权重与隶属度矩阵结合,并以此构建第2层模糊评判矩阵;最后结合元件层权重与第2层模糊评判矩阵,构建整体模糊评判矩阵,对整体电源系统进行健康评估,基于隶属度最大原则,根据划分的4个健康等级,建立电源系统整体健康状态评估模型。经在宁波地铁某号线实际监测数据的验证表明:该评估方法符合设备实际运行情况,证实了其合理性,同时也为设备进行状态修提供了科学依据。

地铁站台门系统门机电源设计优化方案

在地铁行业中,站台门系统不仅可以保障乘客的安全,还可以为乘客提供舒适的候车环境,而站台门的电源系统是其重要组成部分之一,当站台门电源系统出现异常,如驱动母线电压过低、驱动母线绝缘不平衡、控制电源异常、UPS蓄电池组异常,会直接导致站台门系统故障,从而影响乘客乘降,情况严重时还会对地铁的安全运营造成威胁。基于该原因,文章对地铁站台门系统的门机电源可靠性进行深入分析,并结合既有线路运营情况提出相应的解决思路与优化方案,该方案不仅能提高站台门门机电源的可靠性,还可降低站台门设备故障率,对站台门设备的稳定运行起到积极作用。

浅析地铁直流牵引供电系统馈线保护

在地铁牵引供电系统运转中,持续性和可靠性是最基础的要求,要想保障地铁牵引供电系统的正常运转,馈线保护技术的应用是十分重要的手段。在具体实施地铁直流牵引供电系统馈线保护的时候,常用的技术类型包括大电流脱扣保护、定时过电流保护、接触网过热负荷保护、框架泄漏保护、双边连跳保护、自动重合闸技术等,这些技术对于地铁直流牵引供电系统馈线保护都能发挥十分重要的促进作用,但是在应用过程中,其作用机制也存在一定的差异性,基于此,本章就上述内容展开详细阐述。

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。

“双碳”驱动下深圳地铁供电系统低碳节能技术应用与实践

实现“碳达峰、碳中和”是我国重大战略决策,也是推动社会经济高质量发展的内在要求。城市轨道交通近年来得到快速发展,但也面临能源消耗和碳排放不断增长的问题。地铁供电系统为城市轨道交通提供电能,在保证正常运营的前提下,通过有效的低碳节能技术手段来减少能源消耗、减少碳排放,是地铁供电系统建设的重要环节。文章结合深圳地铁供电系统的建设运营实践,从新能源的利用、提高能源利用效率、绿色智能照明及智能能源管理系统建设4个方面进行了探讨,为双碳目标下的城市轨道交通供电系统低碳绿色建设提供参考。

广州地铁18号线和22号线AC 25 kV同相牵引供电方案研究

广州地铁18和22号线属于市域铁路,速度高、运量大,牵引供电系统采用AC 25 kV供电制式。针对AC 25 kV牵引供电系统存在的电分相问题,在牵引变电所采用单相组合式同相供电方案,取消牵引变电所出口电分相;牵引变电所供电臂间采用电子开关过分相,消除所间无电区。该供电系统解决了电能质量问题,实现全线不断电同相供电,列车无感知断电运行,安全高效地实现了运量提升、再生制动能量利用提高等目标,是AC 25 kV智能同相牵引供电技术在城市轨道交通中的成功应用。

基于5G通信技术的地铁三轨供电系统故障诊断系统设计

随着城市化进程加快,地铁三轨供电系统的可靠性对城市交通至关重要。文章设计了一种基于5G通信技术的地铁三轨供电系统故障诊断系统,旨在提高故障诊断的效率和准确性。该系统由参数感知模块、5G通信模块、故障诊断模块组成,利用5G通信技术的高速率、低时延特性,结合传感器技术和机器学习算法,实现对供电系统故障的快速、准确诊断。该研究为提升地铁运营安全性和效率提供了新的技术方案。

地铁供电系统直流母线电压谐振机理研究

地铁安全运行依赖于供电系统的稳定性和可靠性。随着行车密度的不断增大和新能源系统的高密度并网应用,地铁供电系统的电气特性时常会发生较大变化,不仅牵引侧可能出现类似线路短路的特殊负荷,且直流母线可能会产生谐振现象。为此,针对母线电压非线性振荡问题,文章首先建立了交流侧整流变压器电路的三阶非线性非自治状态方程的数学模型;然后通过增加一个时间维,将三阶非自治系统转换成四阶自治系统,利用数值分析的方法对系统的三维相图、相平面图、庞加莱映射图与分岔图进行探究;最后将仿真模拟得到的混沌波形通过24脉波整流后与现场实测振荡电压波形进行对比。结果表明,所得到的仿真波形与实录波形在幅值与频率上基本一致,从原理层面证明电网波动是引发地铁牵引供电系统非线性振荡的原因之一。

地铁杂散电流引起动态地电位分布建模及影响因素分析

针对地铁运行导致变压器直流偏磁、埋地管道腐蚀而带来的地铁杂散电流干扰和影响评估问题,提出杂散电流引起动态地电位分布建模方法。通过将多区间、多列车地铁线路等效为多时变电源电阻网络模型,实现杂散电流实时分布计算;进一步将其等效为非均匀散流线电流源,结合线路地理信息,基于点电流源电场的空间数值积分实现地铁全周转时间内的地电位动态计算;利用CDEGS软件仿真和现场实测数据,验证模型计算结果的准确性。以国内某市1、2号线地铁线路为例,计算杂散电流引起大地电位波动区间,以电位梯度变化评估杂散电流干扰范围及程度,并分析机车运行工况、轨地过渡电阻和土壤电阻率因素对地电位梯度的影响规律。

地铁交流供电系统无功平衡策略研究——以广州地铁18号线为例

为实现地铁交流供电系统无功平衡,以广州地铁18号线为例根据线路拓扑结构,分析造成无功过剩的原因,计算该线路供电系统的无功水平,考虑线路中无功补偿装置的补偿容量和补偿方式等因素,提出基于枚举法和粒子群算法的供电系统无功补偿方法,给出无功补偿策略。结合地铁18号线的线路数据进行仿真,结果表明,通过以上方法提出的无功补偿策略可使供电系统无功得到较好的平衡。

地铁接触网失电故障下运营交路设计及调整

地铁接触网失电故障会导致线路运营中断,影响乘客出行,所以对此状态下的运营交路设计十分必要。文章以南京地铁二号线2A3及2C3A、2B3及2C3B接触网供电分区失电故障为例,依据交路设计的原则,采取“先通后复”的方式优先变更交路,结合列车运行LZ043时刻表,以最大限度降低故障造成的延误为前提,对所设计交路的运行周期、行车间隔及上线列车数等数据予以现场验证,提出运营调整的关键措施,为地铁科学、高效地组织列车运行提供一定的参考建议。

地铁刚性接触网供电系统弓网状态在线检测装置

城市轨道交通弓网异常磨耗会增加接触网和列车的维护成本,影响城市轨道交通的正常运营。弓网状态在线检测装置通过采集受电弓、接触网的相关数据,经过非接触式测量、图像识别及人工智能算法可实现弓网状态的实时监测,能够及时发现和解决弓网问题。介绍了弓网状态在线检测装置的功能模块、弓网状态数据可视化分析和仪表板交互界面设计等内容。该装置基于收集到的燃弧、拉出值、碳滑板厚度等数据,以FineBI数据平台为分析工具进行数据整合和分析,并在交互界面以可视化方式展现分析结果。该检测装置可为监测把控弓网关系,尤其是监测燃弧点、燃弧区域的变化情况,为受电弓碳滑板检修、接触网拉出值检查及平推提供技术支撑。

直流集中供电技术在地铁车辆段照明中的应用

目的:为解决目前地铁车辆段天棚照明灯具由于安装高度高、下有接触网,存在维修困难、施工复杂的问题,同时为解决普通交流LED(发光二极管)灯具不具备调光节能能力而存在电能浪费的问题,以及为解决交流LED灯具小功率分布式整流回路上电能质量较差的问题和解决交流LED灯具智能化管控通信管线布置麻烦、调试困难等问题,故将智能化直流集中供电照明技术应用在车辆段照明中。方法:传统交流配电箱变换为智能化直流集中供电柜,集成了集中整流、回路配电、照明智能化控制等功能。通过前端大功率集中整流,代替了传统交流LED小功率分布式整流方式;同时采用直流电力载波作为供电柜至灯具的通信控制方案,减少了通信控制线的布置;通过整流模块输出电压耦合纹波信号,下发控制指令,以实现直流电力载波的通信。结果及结论:通过采用智能化直流集中供电照明方案,减免了灯具通信线的布置,实现了稳定可靠的智能化调光控制,直流柜的电能质量得到提高,使交流供电侧功率因数上升、三相电流不平衡度减小、电网谐波含量下降,照明系统用电综合效率得以提升。实际运行数据表明,智能化直流集中供电应用于地铁车辆段照明后解决了天棚照明中存在的问题,使设备成本小幅下降、维修率显著降低、节能效果明显、电能利用改善,故具有较好的推广意义。

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。

基于感应电压触电事件分析的35kV单芯电缆护层接地方式研究

基于感应电压触电事件分析,根据35kV单芯电缆护层接地方式的选择原则及护层感应电压的计算,给出地铁供电系统中35kV单芯电缆护层的合理接地方式,以降低系统故障率,优化设备管理与运行。

地铁牵引供电直流设备框架保护系统改进

在地铁牵引供电系统实际运行中,直流设备框架保护经常发生误动作,导致直流设备跳闸,中断列车供电,对地铁运营造成极大影响。介绍既有牵引供电直流设备框架保护方案和工作原理,结合牵引供电系统实际运行和维护经验,提出直流设备框架保护改进措施。对北京地铁6号线某变电所直流设备框架保护系统实施改造。改造后,牵引供电系统未出现直流设备框架保护错误动作,保障了直流设备框架保护的选择性和可靠性,减少对列车运行的影响。