基于灰色神经网络的地铁牵引用电预测模型

[目的]为了提高列车运行效率,需对地铁牵引能耗进行监测,并建立相关能耗模型对地铁牵引能耗进行预测分析。[方法]介绍了灰色预测模型和BP(反向传播)神经网络的基本原理;以天津某典型地铁车站2021年6月的牵引日用电量数据为例,采用灰色关联分析法筛选出与地铁牵引日用电量关联度大的影响因素,基于GM(1,1)灰色预测模型预测出短期牵引日用电量;将所筛选出的关联度大的影响因素、GM(1,1)灰色预测模型预测的短期牵引日用电量及相邻历史牵引日用电量数据,作为BP神经网络模型中的输入量进行训练,建立GM-BP灰色神经网络模型,并生成所需短期地铁牵引日用电量预测数据。[结果及结论]与传统GM(1,1)灰色预测模型和BP神经网络模型相比,通过GM-BP灰色神经网络模型预测的短期牵引日用电量预测误差有明显的改善,能够作为有效的地铁牵引能耗数据进行短期预测数据分析。

反拉式顶管法施工联络通道对地铁盾构隧道力学性能影响

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特殊管片应力及变形、螺栓受力的影响,并分析反力模式对主隧道管片力学特性的影响。结果表明:1)始发管片破除对主隧道力学性能影响较大,随着联络通道进一步开挖,主隧道受力和变形缓慢增大。2)管片间最大错台位移为1.17 mm,发生在特殊管片与普通管片接缝底部。特殊管片最大拉应力为18.6 MPa,出现在开口的顶、底部;最大压应力为27.0 MPa,出现在开口的腰部;最大横向扩张位移和竖向收敛位移分别为2.13 mm和4.56 mm。主隧道管片环间螺栓最大拉应力为213 MPa。3)背推式反力模式更利于控制开口处的横、竖向位移,反拉式反力模式更利于控制开口对面管片应力变形及其接缝处错动位移。

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。

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。

济南地铁3号线牵引系统高速断路器控制电路优化

[目的]济南地铁3号线运营初期,在操作高速断路器闭合时,多次偶发性报出高速断路器闭合故障。为了提高列车运行可靠性,需对该线路牵引系统高速断路器控制电路进行优化。[方法]根据3号线列车高速断路器闭合故障发生时的相关指令及器件状态,结合高速断路器控制逻辑原理对高速断路器偶发性无法闭合故障原因进行分析,并提出优化措施。[结果及结论]高速断路器闭合故障原因为:高速断路器在闭合控制过程中,其线圈两端产生的感应电动势使得高速断路器合闸功率不足,导致高速断路器偶发性无法闭合。优化措施为:通过在高速断路器线圈两端接入续流二极管,抑制高速断路器线圈产生的感应电动势。采取上述优化措施后,未再次发生因感应电动势导致的高速断路器无法闭合故障,有效提升了列车运行的可靠性。

永磁牵引技术在南京地铁9号线列车上的应用可行性分析

[目的]相同动力配置下,永磁同步牵引系统的成本高于异步牵引系统,但永磁同步牵引系统能够有效降低列车运营能耗,因此有必要对永磁牵引技术在工程项目上的应用可行性进行分析。[方法]以南京地铁9号线为例,分别对永磁同步牵引系统和异步牵引系统的系统配置、运行能耗和维护成本进行了对比分析;提出将列车动力配置由4M2T(4动2拖)改为3M3T(3动3拖)的改进方案,对比分析了两种动力配置的列车牵引制动性能。[结果及结论]3M3T配置的永磁同步牵引系统能有效降低列车运营能耗,在牵引制动、故障运行性能和救援能力方面均能满足南京地铁9号线的运营要求,且其全寿命维护成本也相对较低。研究结果表明,在线路条件许可的条件下,可通过改变动力配置进行成本控制。

风路结构对自扇冷永磁地铁牵引电机冷却散热的影响分析

为了解典型外风路结构对永磁牵引电机的散热及噪声的影响规律,本论文采取数值计算和实验测试的方法,对某型号190 kW地铁永磁牵引电机在不同外风路结构下的流动、散热以及气动噪声展开了分析讨论,在保持通风孔径向高度15 mm不变的前提下,随着通风孔从48增加至60和72时,平均流速增加,流量减小,其中72孔比原始孔数48孔,流量减少了6.1%,流速增加了8%;在保持通风孔数60不变的前提下,取通风孔高度分别为15 mm、16 mm、17 mm时,随着孔高度增加,流量增加,流速减小。孔高17 mm比孔高15 mm方案流量增加了3.6%,平均流速减小了6.7%。风扇外径由280 mm增加至320 mm时,气动噪声仅增加2 dB(A)左右,但绕组最高温度、铁芯最高温度均下降5 K以上。因此,建议对于定子通风孔在满足要求设计及安全要求前提下尽量选取孔数大、高度低的参数组合;风扇外径在280~320 mm范围内时,风扇尽量选取更大一点,综合性能更优。

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。

地铁车辆牵引电机轴承故障分析及改善措施

文章旨在解决广州地铁2号线A4型车的牵引电机轴承频繁故障问题。通过现场调查和实验测试,详细分析轴承现状、失效模式和损伤类别,发现轴承故障主要由径向力、电蚀、电火花放电和轴向力引起的疲劳失效模式导致。为解决这些问题,研究提出一系列解决措施。首先,建议采用新材料改善轴承质量和可靠性。其次,需要改进电腐蚀问题以减少电蚀和电火花放电对轴承的损害。最后,通过轴电压测试结果确定适当的轴向力范围,以避免过大的轴向力对轴承造成疲劳失效。实验结果表明,引入驱动端陶瓷轴承和接地环配套组合的改进方案成功解决A4型车轴承频繁故障问题,且方案实施效果显著。同时将该方案引入广州地铁2号线、广佛线后,运营4年期间未再出现轴承烧损问题。该研究具有一定的理论和实践价值,不仅为类似问题的解决提供有益的借鉴,还有效提高轨道交通列车的可靠性和运行效率,为乘客提供更安全、舒适的出行体验。

基于知识图谱的地铁车辆牵引系统典型故障分析和诊断研究

为了提高地铁车辆牵引系统典型故障诊断准确性,提出基于知识图谱的地铁车辆牵引系统典型故障分析和诊断方法。构建地铁车辆牵引系统故障知识图谱,分析地铁车辆牵引系统存在典型故障问题,使用TransH模型向量化处理系统故障信息知识图谱,把离散符号变换成低维度的实值向量,采用主成分分析方法提取故障特征,采用分布式深度神经网络进行地铁车辆牵引系统典型故障诊断。实验结果表明:所提方法对牵引系统典型的电压暂降故障分析和诊断后,诊断结果与实际状态相同,可通过知识图谱分析地铁车辆牵引系统典型故障问题,准确诊断故障级别。

上海轨道交通09A03和07A02型列车ATO牵引指令继电器故障分析及改进措施

[目的]针对上海轨道交通09A03和07A02型列车发生的ATO(列车自动牵引)牵引模式下存在的冲动问题,分析故障原因并提出改进措施。[方法]介绍了09A03和07A02型列车运行中发生冲动的故障现象;从ATO和ATP(列车自动保护)电路设计原理上对故障产生的原因进行了分析,确认是选型问题导致继电器触点卡滞粘连;提出了整改建议,并就未来新车设计方向提出了一些设想。[结果及结论]将09A03和07A02型列车ATO牵引指令继电器更换为3RH2122-2LF40型接触器,能同时满足列车对该继电器的各种要求。在后续列车的型式试验阶段,对列车ATO牵引回路、ATP牵引回路和ATO制动回路的所有负载设备进行浪涌电流检测,以在首列车生产阶段发现ATO牵引指令继电器的选型问题。

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。

山地城市地铁牵引与制动工况下钢轨波磨成因对比研究

目的探究山地城市地铁牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。方法基于摩擦自激振动理论,结合山地城市地铁长大坡道区段现场调研,分别构建上坡牵引和下坡制动工况下车辆−轨道系统的动力学模型,对比研究长大坡道区段牵引与制动工况下车辆−轨道系统的动力学特性。分别构建对应区段的轮对−钢轨−牵引系统和轮对−钢轨−制动系统的有限元模型,并采用复特征值法对比研究山地城市地铁牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。采用最小二乘法和粒子群算法提出抑制长大坡道区段钢轨波磨的车辆−轨道参数的最优解。结果在轮对−钢轨−牵引系统中存在不稳定振动频率369.93 Hz,其复特征值实部为19.36。在轮对−钢轨−制动系统中存在不稳定振动频率443.92 Hz,其复特征值实部为4.9705。结论在牵引摩擦副与轮轨摩擦副的共同作用下产生的摩擦自激振动,在制动摩擦副与轮轨摩擦副的共同作用下产生的摩擦自激振动,分别是长大坡道牵引与制动区段钢轨波磨的主要诱因,且牵引区段发生的可能性高于制动区段。在制动工况下设置制动压力为5 kN,在牵引工况下设置牵引运行速度为80 km/h,并结合优化后的扣件参数,能有效抑制长大坡道区段钢轨波磨。

地铁车辆牵引能耗特征与节能技术分析

随着地铁建设规模的增大,地铁列车能耗呈现逐年攀升趋势,研究列车能耗影响因素和节能措施尤为重要。基于地铁列车运营能耗和客流量等数据,文章从载客量、平均站间距、工作日与假期、季节变化等不同维度分析了车辆牵引用能特征,结合系统能耗仿真计算,分析了不同载荷、不同站间距对列车能耗的影响,为地铁列车节能高效运行提供参考。结果表明,相同旅行速度下,载荷越大,每公里列车能耗越大,每公里每吨列车能耗会先减小再增大,站间距越短,每公里每吨列车能耗越高,而温度对辅助能耗影响明显。基于列车能耗影响因素分析,分别从牵引系统、辅助系统、车地协同等方面进行了节能技术研究。案例结果表明,在能量回馈良好情况下,永磁牵引技术可以实现列车能耗降低30%左右,结合双向变流和能量运控技术,可实现系统能耗降低6%以上,达到从供电至车辆能量流高效利用的目的,为地铁运营模式改进及地铁列车设计优化提供节能技术参考。

上海地铁列车空压机监控回路分析与改进

针对上海地铁13号线列车空压机故障导致牵引封锁的问题,介绍了空压机的工作原理,分析了空压机故障的原因,认为空压机监控回路不合理是导致故障的根本原因。对监控回路进行了优化设计,主要通过在监控回路中增加一个交流继电器来检测主回路的供电情况,同时反馈给列车控制单元,以此来判断主空压机启停的状态。对优化后的空压机监控回路进行测试验证,保证方案实施的可靠性和安全性。优化设计后的监控回路能够有效避免单台空压机故障导致牵引封锁的现象,保证地铁车辆运行的安全可靠性。

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。

基于优化CNN与信息融合的地铁牵引电机轴承故障诊断

针对在单一传感器下轴承故障识别率低的问题,提出一种基于优化CNN与信息融合的地铁牵引电机轴承故障智能检测方法。首先,选取NU216轴承为研究对象,预制故障缺陷;然后,采用正交试验法设计试验方案,采集NU216轴承的振动信号和声发射信号;其次,将原始数据通过连续小波变换,分别提取轴承的振动和声发射信号的时频域特征,并将2类单通道数据进行融合,得到双通道融合数据集;最后,将得到的3类数据集分别划分为训练集和测试集,输入优化后的卷积神经网络模型进行训练、测试。试验结果表明,基于振动信号的故障诊断准确率为95.76%,基于声发射信号的故障诊断准确率为92.33%,基于融合信号的故障诊断准确率为98.59%。

地铁车辆用异步牵引电动机标准化维护修程的研究

结合沈阳地铁的实际运营情况,从异步牵引电动机的结构特点、故障模式、维护内容、维护成本、维护计划现状等多角度进行分析,提出了兼顾运行可靠性和降低维护成本的异步牵引电动机标准化维护计划的基本原则和建议。在规范异步牵引电动机的招标文件、修程、说明书和地铁运营公司的操作规范并降低维护费用方面,具有良好的通用性和可推广性。

地铁牵引供电系统电网回路中磁感应电压仿真分析

地铁牵引供电系统与周边电网回路存在磁感应现象,由此产生的感应电流可能导致变压器发生直流偏磁。为定量分析地铁牵引供电系统在电网回路中产生的磁感应电压大小,文章首先基于磁感应电压产生机理,计算对比地铁牵引供电系统电网回路中磁感应电压的计算值和仿真值,继而利用傅里叶分析磁感应电压的特点,得出以下结论:磁感应电压为极低频交流电压;当列车未驶入或已驶离与电网回路并行区间时,二者之间的误差以感生电动势为主,当列车行驶进入与电网回路形成并行区间时,误差为感生电势与动生电势的累加。

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。