碳纤维车体阻抗特性分析及升降弓过电压研究

为了评估碳纤维动车组车体由于导电性弱于传统铝合金车体而引起的的车体过电压危害,分析并测试了碳纤维材料的阻抗特性,然后基于某公司改进设计的半碳纤维半铝合金车体结构,建立了动车组浪涌过电压电路模型,通过仿真分析升降弓瞬间司机室车体浪涌过电压的传输特性,得到升弓最大车体过电压为2.4kV,对车载电子设备造成安全隐患,并提出利...     

接地电阻器对升降弓车体浪涌过电压的影响

高速动车组在升弓过程中过电压通过车顶高压电缆耦合到车体,引起车体暂态过电压,严重威胁车载电气设备的安全运行。为了分析在升弓过程中接地电阻器对车体浪涌过电压的影响,基于某型动车组构建了高速动车组升弓等效电路模型,仿真分析了车体过电压的分布特性,定量分析了接地电阻器中电阻和电感对升弓过程车体浪涌过电压的影响,为进一步研究车体浪涌过电压提供了理论基础。     

高速动车组降弓浪涌过电压分析

高速动车组受电弓降弓过程产生的暂态过电压,严重威胁车载电气设备的安全运行。基于某型动车组的实体与接地方式,构建了高速动车降弓过程的等效电路分析模型,分析了车体浪涌过电压特性以及接地电阻、互感器、降弓瞬间电压相位对其幅值的影响。结果表明:高速动车组降弓时,各个车体过电压波形基本一致,最高过电压幅值达到4.7KV;过电压随接地电阻增大而增大,其中接地电阻取0.5Ω较为合适;同时电压互感器电感值越大,车体过电压峰值越大;接触网网压相位为90°、270°时,降弓过电压幅值最大。以上结论为提出降低车体浪涌过电压的措施提供了理论基础。     

高速列车接地系统对车体电流及过电压分布的影响分析

高速列车独特的轮轨耦合移动接地系统在其行车安全方面起到关键作用,不合理的接地设置无法有效降低车体暂态过电压幅值,会造成设备绝缘击穿,同时,窜入车体的环流会恶化车载设备、轴承的电磁环境,车载设备与人员安全也需要得到充分保障。因此,对高速列车的移动接地系统性能研究,需要兼顾接地电流与车体过电压两项重要指标进行优化改进,服务于提升动车组长期的服役性能。以吸上线区间和电分相区间的“车-所-网”供电和回流系统为例,对动车组车载设备进行参数测量,对“车-所-网”供电系统进行等值计算。基于车载关键设备的实测阻抗参数,构建“车-轨-网”牵引供电系统的等效电路模型,研究车载牵引供电系统高压侧操作过电压特性以及车体过电压的传播规律,解析列车接地系统对车轨环流及车体过电压分布的影响机制,并结合接地回流及车体过电压两方面指标,对比不同接地阻抗参数及布局方式对车体过电压与车轨环流的影响规律。最终,获得一套基于调整电阻、电感以及接地方式的平衡了电压与电流的优化方案。     

接地方式对高速动车组升弓浪涌过电压的影响

随着高速动车组接地方式的改变,车体升弓浪涌过电压也不相同。本文为分析接地方式对高速动车组升弓浪涌过电压的影响,基于某型动车组接地方式,构建高速列车升弓等效电路模型,在此基础上分析升弓浪涌过电压的产生机理、分布特性,并将现场测试数据与仿真结果进行对比;仿真分析不同接地方式对升弓浪涌过电压的影响。结果表明,高速动车组升弓时,最高车体浪涌过电压幅值达到4.95kV,并在20μs内迅速衰减;采用直接接地方式最高升弓浪涌过电压幅值减小为2.4kV;在接地电阻器两侧并联电容也可有效降低过电压幅值,过电压幅值与并联电容值有关,电容值取10μF时较为合适,此时过电压最小降低为2kV。以上结论可为研究接地方式对于车体升弓浪涌过电压的影响提供理论基础。     

高速动车组升弓浪涌过电压研究

基于动车组车体实际结构,构建了高速动车组升弓过程的电路分析模型,解析了过电压在各车体上的传播及折反射特性,在现场开展了试验测试,理论结果与实测结果波形基本一致,过电压幅度存在一定的差异,对差异产生的原因进行了分析。     

动车组操作过电压特性研究

车载主断路器的频繁动作使得高压电缆及车体上浪涌电压的出现也愈加频繁,一方面导致高压套管及车载设备绝缘老化加快;另一方面,车体上浪涌电压将威胁列车的运行安全以及乘客的人身安全。本文建立牵引变电所-接触网-列车电路仿真分析模型,研究操作过电压的产生机理,分析过电压幅值范围、持续时间、传播规律等特性。结果表明:高速动车组主断路器动作时,高压电缆上将产生过电压,当接触网网压相位为90°、270°时,电缆上过电压幅值最大,最大过电压幅值达到82.6kV,车体上浪涌电压可达2.1kV。本文结论为列车操作过电压抑制措施的研究提供了理论基础。     

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。     

高速动车组车体操作过电压特性仿真分析与试验验证

为分析高速动车组车载真空断路器分、合时车体操作过电压特性,基于某型动车组电气结构,构建仿真模型,介绍现场试验并给出试验结果。仿真结果表明:2车过电压值最大,达到5.12?k V;2—6车依次减小,各车过电压高频振荡周期都约为0.6?μs,过电压在7?μs后衰减到几百伏。仿真与试验结果误差率为3%~26%,仿真与试验中各车过电压高频振荡周期、衰减时间、分布特性具有较好的一致性。     

CRH2型高速动车组雷击短路车体过电压研究

雷击造成的高速列车车体过电压会使高速列车上的通信、监测、控制等弱电设备受到较大的电磁干扰,容易造成设备的逻辑混乱或者误动作。为研究高速列车雷击短路车体过电压,根据实际情况建立了雷电流流过动车组的等效电路模型,分析了改变车体接地电阻和接地电阻器并联电容时,雷击车体过电压波形和幅值的变化情况。研究结果表明:列车接地系统的接地电阻值较大是产生车体过电压的根本原因,通过减小接地系统阻抗或在接地电阻器并联电容,可有效减小车体过电压的幅值,在接地电阻器上并联电容后,车体过电压波形的波头时间增大,波形上升速率变缓,可以有效抑制过电压对动车组的冲击。     

CTCS3-300T列控车载BTM设备抗骚扰技术研究

BTM单元是列控车载ATP系统中的关键设备,负责将地面应答器报文信息接收并解码后提供给ATP系统;目前CTCS3-300T列控车载设备BTM单元因动车组电磁环境骚扰问题造成其故障率较高。通过理论分析推出电磁骚扰主要来源,骚扰测量结果说明动车组在开合VCB、升降弓、过分相时均存在明显的瞬态骚扰,从BTRA数据分析确定骚扰信号的时长为毫秒级,骚扰信号多数发生于动车组过分相区附近。据此提出并实施改进措施,大幅降低BTM设备故障率。     

CTCS3-300T列控车载BTM设备抗骚扰技术研究简

BTM单元是列控车载ATP系统中的关键设备,负责将地面应答器报文信息接收并解码后提供给ATP系统;目前CTCS3-300T列控车载设备BTM单元因动车组电磁环境骚扰问题造成其故障率较高.通过理论分析推出电磁骚扰主要来源,骚扰测量结果说明动车组在开合VCB、升降弓、过分相时均存在明显的瞬态骚扰,从BTRA数据分析确定骚扰信号的时长为毫秒级,骚扰信号多数发生于动车组过分相区附近.据此提出并实施改进措施,大幅降低BTM设备故障率.     

雷击接触网高速动车组的车体过电压分析及抑制措施

我国高速铁路采用大跨度高架桥结构,接触网离地面较高,容易遭受雷击进而引发动车组故障,给列车安全运行带来隐患,因此有必要探究雷击接触网时高速动车组车体过电压及其抑制措施。本文基于接触网电气模型和高速动车组电路结构,利用Pspice建立雷击接触网时车体过电压仿真模型,定量分析车体接地电阻参数对过电压的影响,提出抑制过电压的措施。仿真结果表明:雷击接触网时,受电弓所在的车体过电压幅值可达43.45kV,距离受电弓越远车体过电压越低;接地电阻器的分布电感对各车体过电压影响较大,且与车体所在位置有关,对距离受电弓越近的车体,影响越大。将2~5车的接地方式改为直接接地方式或电阻器并联电容的方式均能有效抑制车体过电压,且当并联的电容值大于10μF时,二者对过电压幅值的抑制程度基本一致,并在电阻器并联电容的基础上,通过减少接地电缆长度能够进一步降低车体过电压,将各车体过电压抑制在2kV以内。本文研究结果为车体过电压的进一步分析提供了理论依据。     

过电压引起电力机车放电间隙击穿原因分析

针对电气化铁路过电压导致电力机车放电间隙击穿，造成牵引变电所跳闸的现象，进行电力机车升降弓和通过接触网关节式分相的过电压试验，对过电压引起电力机车放电间隙击穿放电问题的原因进行分析。     

基于ATP-EMTP的牵引网回路对动车组车体接地回路电气耦合作用研究

在高速铁路的运行安全中,车体电压和接地环流是很重要的影响因素。动车组在运行过程中,牵引网回路与车体-接地线-钢轨形成的回路之间存在电气耦合。本文对该电气耦合作用进行研究,推导供电方式下牵引网回路对车体接地回路的电气耦合系数;以CRH380BL型动车组为例,在ATP-EMTP平台上建立车-网耦合模型,建模中用受控源模拟牵引网回路对车体接地回路的电气耦合,并计算各部分模型参数。分别对考虑和不考虑电气耦合的情况开展动车组降弓工况、升弓工况和带载过分相工况的建模仿真,与实测波形进行对比,验证了模型的准确性。通过比较车体电压和接地电流仿真结果,发现该电气耦合作用对车体过电压和接地环流均有一定影响。     

交流25kV电力机车受电弓升弓和降弓电磁辐射特性研究及局部改善措施

受电弓在升降弓时与接触网间发生电弧放电现象,产生电磁骚扰是引起动车组敏感设备故障的重要原因。为考察受电弓升弓和降弓的电磁辐射特性,首先基于CRH380BL动车组实测参数,建立受电弓升降弓等效电路模型,从理论上分析电弧能量与时间的耦合关系;其次基于电磁场镜像理论,推导受电弓升弓电弧持续时间与降弓电弧持续时间的关系;最后根据GB/T 24338.2-2011标准,通过实测CRH380BL动车组升降弓电磁辐射,对理论分析结果进行实验验证;并提出相应的局部改善措施。验证结果表明,受电弓升弓产生的电磁辐射普遍大于降弓产生的电磁辐射,且弓网电弧的电磁辐射主要集中在3～5 MHz频段内,验证了理论分析模型的正确性。     

CRH380A型重联动车组电磁干扰问题的探讨

针对重联动车组运用中经常出现异常自动紧急制动、受电弓自动升降弓、网络传输异常等现象,通过线路运行跟踪检测、试验,及对相关线路信号设备、动车组局部控制电路进行修改设计、验证,提出了移动装备抗电磁干扰和优化牵引回流的改进措施和建议。     

雷击接触网高速列车车体过电压分析

我国高速铁路大都架设在空旷的野外和高架桥上,没有避雷线的防护,并且高速铁路线路分布地域广,接触网遭受雷击的概率较大。接触网段遭受雷击时将会引起列车车体过电压,危害车内信号监测与控制设备的安全。基于某型动车组的车体接地方式,阐述了雷击接触网时车体过电压产生的机理及入侵途径:一是雷电流通过避雷器注入车体时引起车体电势瞬时抬升,二是接触网中的雷电流在车体-钢轨回路中产生感应电势。通过理论分析和软件仿真,得出在典型雷电波击中接触网时,车体瞬时电势幅值,并提出了降低车体过电压的措施。     

大风环境下动车组行车车载控制参数研究

由于车体轻量化设计和运行速度的提高,与普速列车相比气动载荷对动车组的扰动效应更强,动车组在大风环境下的运行稳定性问题凸显。分析大风环境下动车组运行稳定性,结合实车试验和仿真计算,研究车体振动参数与运行稳定性指标的关联性,提出以车体横向加速度导数和侧滚角速度作为大风环境下动车组车载关键控制参数,二者在很大程度上能够反映大风环境下动车组爬轨安全性和倾覆安全性。考虑到一定的安全裕量,动车组车体横向加速度导数和侧滚角速度的限值分别确定为8 m/s3和5°/s。     

动车组车载BTM设备性能检测系统

动车组车载BTM设备是动车组车载设备中的重要设备之一,随着长时间使用,设备性能下降会导致故障发生.为及时发现问题,消除设备隐患,研究提出一套自动检测BTM性能指标并且对设备工作状态进行预判的系统.