Pantograph-catenary are test apparatus for high-speed railway

With the continuous increase of train speed,undulations of catenary and vibrations of the pantograph head result in generating pantograph- catenary arc frequently,intensifying the abrasion between pantograph strip and catenary wire,which has seriously influenced the current collection and safety of electric multi units(EMU). It is necessary to study the pantographcatenary arc in immediately. Some researchers develop a few pantograph- catenary arc testing equipment,which couldn’t really reflect the operating condition of pantograph-catenary system. In this paper,the pantograph-catenary arc test apparatus was developed,which simulated the flexible and straight contact of pantograph strip and catenary wire,based on the coupling relationship between pantograph and catenary. The equipment was used to research the electrical parameters of the pantograph-catenary arc and the dynamic contact resistance.

刚性架空接触网弓网动态检测探讨

刚性架空接触网设备安装精度要求高,且基本设置在环境相对复杂的隧道内。为确保设备良好工作状态,本文通过对刚性架空接触网检测依据、项目进行分析,对实际检测数据进行对比,提出了有效的刚性架空接触网检测方法,为后期隧道内刚性架空接触网相关设计提供参考。

基于目标检测和三维重建的弓网燃弧检测方法

[目的]为提高弓网燃弧检测准确率,针对背景噪声和亮度变化的鲁棒性较弱,以及受到隧道光源、日光、接触线反光及其他异物干扰等问题,提出了一种基于目标检测和三维重建的弓网燃弧检测方法。[方法]首先,采用双目相机的图像获取模块对受电弓和接触网进行拍摄,获取微秒级实时同步的两幅受电弓与接触网图像;其次,将经过预处理后的图像送入第一检测模块,即进行受电弓与接触网的接触区域以及受电弓与接触网接触点的目标检测;再次,将图像送入燃弧第二检测模块,实现双目图像中的燃弧目标检测;最后,对检测出双目图像中的燃弧进行三维重建,得到燃弧空间三维坐标,用于计算燃弧和受电弓与接触网的接触点的距离,并根据距离滤除错误结果。通过构建YOLOv5-3DR算法模型,对所研制双目立体视觉模块进行试验验证。[结果及结论]所提出的检测方法对复杂应用场景有更好的适应力,能够精准识别燃弧。采用所提出的方法能够极大提高弓网燃弧检测准确率。

速度350 km/h高速铁路接触网设备服役性能试验研究

对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对接触线磨耗进行分析,预测了接触线寿命,最后对接触网零部件进行试验台试验,检验了零部件使用寿命。通过以上试验和研究,比较充分地掌握了动车组350 km/h运营速度下接触网设备服役性能,为接触网设备养护维修提供了数据支撑。

高速铁路弓网离线在线识别及应对策略

电气化铁路车辆运行过程中,受电弓与接触网之间的短暂分离(即弓网离线)易引发过电流问题,产生安全隐患、影响铁路运营秩序。文章基于既有动车组牵引电传动系统,介绍其主电路结构及网侧整流器的控制方法,分析弓网离线对系统的影响,着重研究弓网离线后恢复接触时产生过电流问题的原因,提出弓网离线在线快速识别及应对策略。文章搭建了包含电弧模型的牵引电传动系统全数字实时仿真模型,首先通过与实测波形对比证明模型的准确性,然后基于该模型验证文中提出的弓网离线在线识别及应对策略。

弓网滑动电接触电磁热力耦合效应研究进展

为电力机车提供牵引动力的受电弓滑板与接触网导线是典型的滑动电接触摩擦副,二者在工作中存在电、磁、热、力多场耦合效应,复杂的多场耦合作用将影响弓网的受流质量和摩擦磨损性能,开展电气化铁路弓网接触多物理场耦合效应研究,对降低弓网运行维护成本,提高受电弓滑板和接触网导线使用寿命等具有重要意义。该文重点归纳总结了近些年来弓网系统在电、磁、热、力多场效应下的相关研究进展。结合列车实际运行工况,综述了弓网接触电阻、电弧、接触温度、电磁力和压力载荷等因素对弓网载流摩擦磨损性能的影响规律,针对多物理场作用下研究中存在的问题与不足,提出进一步研究和完善的意见。在此基础上,从提高弓网滑动电接触性能、保障列车安全稳定运行角度,采用弓网接触电阻、燃弧率及接触温度对电接触性能的评价进行阐述和探讨,以期对弓网电接触行为进行合理预测与评估,为进一步研究弓网滑动电接触多场耦合效应提供参考。

基于改进Inception网络及LightGBM的弓网电弧识别方法

针对弓网电弧识别方法对数据识别的单一性问题,提出一种基于改进多尺度卷积网络(GInception)结合LightGBM的弓网电弧识别方法。运用完整集合经验模态分解(CEEMDAN)和小波软阈值相结合的方法对原始信号进行降噪重构,将重构信号进行广播机制(Broadcasting)处理,变成多维信号后输入到GInception网络中进行特征提取,再将GInception网络提取的特征导入到轻量级梯度提升机中进行识别。研究结果表明:该识别方法在5组工况下弓网电弧识别的准确率达到96.3%。研究结论可为电车弓网电弧识别提供参考。

高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数,建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型,进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型,并通过与实测升弓过电压进行对比,验证有限元模型的可靠性;将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上,调整列车运行速度和弓网离线时间,分析其对弓网电弧发展的影响,研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明:当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时,易发生弓网完全离线,并产生较高车体过电压;车速为300 km·h^(-1)时,弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV;车底主要区域对地电位高于2 kV,磁感应强度峰值为3.8 mT;通过增加3车保护接地数量,提高车体过电压的泄放能力,使车顶-轴端过电压降至5.47 kV,最大磁感应强度降至2.6 mT,车底区域磁场分布更加均匀,有效地抑制了车体过电压,改善了车载设备的电磁工作环境。

地铁车辆受电弓异常磨耗研究

弓网系统是城市轨道交通列车供电的中枢系统。较高的列车速度和复杂的列车运行环境会导致受电弓网系统产生剧烈的振动,从而引发高频燃弧和弓网异常磨耗现象。为了探究弓网异常磨耗的机理,文章以某地铁线路为例,研究了各运行指标与弓网异常磨耗关系及各指标间的联系。首先,通过阐述弓网运行状态指标定义及计算公式,提出弓网异常磨耗主要影响指标的选取。搭建某地铁数据采集系统,获取地铁线路运行实测数据;其次,统计分析新旧滑板在不同工况下各个指标分布的规律和变化趋势,研究了各个指标之间的相关性;最后,采用时空维度关联分析法,基于同一工况分析各个指标在空间与时间两个维度上存在的内在联系与差异。研究结果表明:滑板与接触线磨合初期,由于未形成光亮氧化层以致接触不够稳定,导致弓网接触燃弧率增加,从而使得弓网燃弧率上升,但指标间变化趋势并不明显。随着滑板运行至稳定磨耗期,受电弓离线率、燃弧和硬点异常率存在较大的相关性,当其中有一项指标发生异常时,总伴随其余指标发生异常。异常磨耗的发生常伴随有弓网运行指标的异常,可通过对运行参数的监控,完成对弓网异常磨耗的监测和预防,为研究弓网异常磨耗机理提供了一种有效方法。

雷击降弓过程中机车受流动态特性研究

针对雷击环境下重载列车降弓燃弧导致的行车安全问题,以实际牵引系统为参考,仿真建立雷电流与降弓运动环境下牵引系统弓网电弧综合模型。基于机车运行与电弧特性两个方面,研究宏观层面功率与高压侧整流侧电流的变化规律,同时分析了弓网电弧动态特性变化,评估雷击下降弓过程对时速73 km/h重载机车受流动态特性的影响。通过仿真对比得出,雷击降弓中的电弧使受电弓电源电压对电缆的寄生电容充电,由于机车高压端设备和受电弓的电感,影响了等效电路的振荡波动和过电压峰值;雷击降弓电弧存在滞后性;输入的雷电电流会引起牵引系统电感电容变化,也会改变电弧形成的等离子体的电容,从而增加电弧的储电能力和电弧电容对电压的敏感性。通过仿真为正确评估雷击环境下牵引系统特性研究提供理论数据,为提高牵引供电系统的安全运行奠定一定的技术基础。

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。

考虑过渡函数的电气化铁路弓网离线电弧建模与验证分析

随着列车速度的提高,弓网离线电弧现象频繁发生,对列车的安全运行产生影响。因此有必要研究弓网电弧模型,分析其电气特性。在计及横向吹弧的Habedank电弧模型基础上,以电弧电流作为变量构建了过渡函数,较合理地实现了串联电弧模型的动态电阻分配。在MATLAB/Simulink仿真软件中,通过S-函数的编写实现了电弧模型的仿真,并将对得出的仿真波形与实验波形进行对比分析,验证了所搭建模型合理性。结果表明:列车速度增大,电弧电流不会随之增大,而是基本保持不变,但电弧电压却会随之增大,其中燃弧电压增大程度最大。

弓网燃弧检测方法及评价标准研讨

对弓网燃弧现象进行机理分析,总结不同检测方法优缺点,对比国内外现有弓网燃弧评价标准并分析了差异性;针对30%牵引电流的限制评价条件的影响因素进行了研讨,给出了我国弓网燃弧检测的典型应用案例,指出目前我国采用的标准不考虑牵引电流的影响更为科学、全面、合理。

苏州轨道交通5号线列车降弓拉弧问题分析

城市轨道交通线路弓网关系的稳定直接影响电客车的受流质量与设备安全。本文针对苏州轨道交通5号线列车库内静态调试过程中出现的一起降弓拉弧事件,通过建立数学模型,对电弧的伏安特性曲线与电弧能量进行了定性分析,为电客车降单弓不产生拉弧提供了理论依据。同时结合列车依次在降前、降后受电弓工况下辅助供电系统的运行逻辑,判断降后弓时的拉弧原因,并提出了有效的解决方案。

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。

弓网分离时刻牵引电流相位对弓网离线电磁骚扰影响研究

弓网离线电弧引起的电磁辐射,是列控系统主要的电磁骚扰源之一。为研究弓网离线时刻牵引电流相位对弓网离线电磁辐射特性的影响,在实验室中搭建弓网分离时刻电流相位可控的低压大电流弓网离线拉弧模拟试验平台,同步采集不同离线相位下的电弧电压、电弧电流及电磁辐射的时域波形数据,通过对电磁辐射时域信号进行快速傅里叶变换(FFT),分析离线相位对电磁辐射信号频域特性的影响规律。结果表明:弓网离线拉弧放电过程中,起弧和熄弧时刻的电磁辐射通常大于稳定燃弧时的电磁辐射;离线拉弧电磁辐射主要频段的中心频率约为4,7,15和25 MHz左右,且不同频段电磁辐射强度与弓网分离时刻的牵引电流相位相关,4和7 MHz骚扰信号峰值出现在270°相位发生离线时,15 MHz骚扰信号峰值出现在234°相位发生离线时,25 MHz骚扰信号峰值出现在306°相位发生离线时;离线时刻相位的随机性是导致弓网离线干扰故障随机性的重要原因之一。试验结果对于搭建测试平台进行故障复现、研究过分相区断路器的分合闸控制策略以降低电磁骚扰,具有一定的借鉴和启发。

低气压强气流下弓网电弧阶段性发展特性研究

弓网电弧是危害高速列车受流质量的重要原因,低气压作用下弓网电弧的运动特性及发展规律与常压下存在显著差异,为保障高速列车的安全运行,文章对低气压工况下的弓网电弧展开研究。首先搭建弓网电弧试验平台,试验记录低气压弓网电弧发展过程,分析不同气压条件下电弧电压、弧长、弧根运动速度随时间的变化曲线。试验结果表明,弓网电弧的发展存在明显的阶段性特征,发展全过程可区分为电弧初始阶段、快速发展阶段与频繁震荡阶段。然后对各发展阶段电弧电气特性与运动特性进行了分析:初始阶段电弧电压相对稳定,电弧运动缓慢;快速发展阶段弧根移动速度增大,电弧电压快速提升,电弧电流相应下降;频繁震荡阶段电弧飘弧严重,出现弧根跳跃现象,电压电流波动剧烈,对列车供电质量危害最大。最后研究了气压、气流、电流对电弧发展速度与电弧弧长的影响规律,利用多元线性回归方法分析弓网电弧对各影响因素的敏感程度,发现环境气压的改变对电弧发展速度的影响效果较大,环境气流的变化影响效果其次,电流影响效果较小。研究结果为减少弓网电弧损害和低气压强气流下电弧调控提供了理论基础。

关于3C检测燃弧缺陷的分析方法与处置对策

科学分析车载接触网运行状态检测装置(3C)检测出的燃弧超限缺陷,针对接触悬挂不同位置发生的燃弧报警进行分类,利用接触网检测监测系统、静态测量数据以及现场复核等手段进行综合分析,提出不同类别的3C检测燃弧缺陷相应的分析方法和处置对策。

弓网电弧模型及其电气特性的研究进展

为防止弓网电弧侵蚀受电弓和接触网,避免其对机车设备和环境的电气干扰,保证机车可靠受流,针对电气化铁路及城市轨道交通的弓网电弧问题,从电气特性角度进行研究进展综述。首先,讨论弓网电弧的产生机理,归纳电弧的各种数学模型和弓网电弧特点。同时,从高速铁路弓网电弧的电气特性入手介绍当前国内外弓网电弧的电气侵蚀、电弧能量、电气干扰和电弧检测的最新研究进展。最后从电气特性角度,指出弓网电弧研究存在的问题和未来发展趋势。

高速电气化铁路中的弓网电弧现象研究综述

高速电气化铁路弓网系统中的电弧已经成为制约我国高速铁路发展的技术瓶颈。笔者论述了电弧对接触导线、受电弓滑板、通讯信号、无线电信号和供电质量等的危害,从电弧产生的机理和特征、电弧模型、电弧能量、电弧侵蚀和载流摩擦磨损方面综述了相关电弧问题的研究现状,为深入开展弓网电弧现象、机理及抑制措施的研究打下了基础。