郑州地铁车辆段及出入段线直流牵引供电系统的技术研究

本文通过对郑州地铁车辆段及出入段线牵引供电系统设计原则的分析,同时结合运营过程中可能发生的情况,通过设计案例从供电系统可靠性及正线支援场段供电时效性上研究,提出地铁车辆段出入段线牵引供电系统的优化方案,为郑州地铁后续线路提供设计参考。     

地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件研制

为了对地铁综合监控系统进行可靠性分析及数据管理,为地铁安全可靠运行提供保障,作者开发了一个地铁综合监控系统可靠性分析与数据管理软件.该软件可以实现系统的计算机辅助可靠性建模,对已有模型的自动定性定量分析,对系统设备\子系统可靠性数据的管理统计等功能.同时,该软件中提出并初步构建了地铁综合监控系统故障树模型图库,能够为地铁系统的故障诊断提供参考.     

基于GO法的CRH3型动车组辅助供电系统可靠性分析

以CRH3型动车组为例,研究了GO法应用于动车组辅助供电系统可靠性分析的方法.分析了CRH3型动车组辅助供电系统工作原理,确定了操作符数据,建立了系统GO图,推导了信号流计算公式,完成了GO运算,得到了基于GO法的该系统可靠性分析结果.通过计算结果的对比,验证了GO法在动车组辅助供电系统可靠性分析和安全性评价中的可行性和有效性,为动车组辅助供电系统可靠性研究提供了一个便捷的新途径.     

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行，作为系统的核心设备，同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构，建立可靠性评估模型，分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理；建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型，采用遗传-粒子群混合算法，得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率，可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例，基于实测数据和对比分析，表明在变频控制策略下，装置寿命可增加20.90%，可靠度增长率最大可达到54.17%，证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

重载铁路树形贯通式同相供电系统的运行状态

重载铁路树形贯通式同相供电系统能够最大限度降低线路中电分相带来的安全隐患,提升牵引供电系统再生制动能量直接利用率、供电能力和供电品质.为保障树形贯通式同相供电系统的良好运行,从均衡电流、供电能力、负序评估、故障分析及保护配置4个方面研究该系统的运行状态.构建不同拓扑结构下双边供电系统均衡电流评估模型,揭示重载铁路树形贯通式同相供电系统的外部电源构成方式;以某重载铁路树形贯通式同相供电改造方案为例,探究正常和故障运行工况下系统的供电能力以及系统对外部电网的负序影响;对该系统不同类型的故障进行分析,并提出保护配置方案.研究结果表明：相较平行双边供电,当两相邻牵引变电所变压器变比相同时,树形贯通式同相供电系统不会产生均衡电流;改造方案上、下行牵引网最低网压为22.74 kV,满足牵引网电压要求;设置组合式同相供电装置后,系统的三相电压不平衡度95%概率大值和最大值分别为1.20%和1.65%;相较于传统保护装置方案,所提保护配置方案能够确保牵引网停电区间最小.     

含双向变流装置的城轨牵引供电系统协同供电潮流计算

双向变流装置可以有效抑制牵引变电所直流侧网压的波动,减小跨区间传输的电流，限制钢轨电位.鉴于电双向变流装置与整流机组的协同控制策略会对城轨牵引供电系统潮流产生直接影响，提出双向变流装置与24脉波整流机组协同供电的方案，分析该方案下牵引变电所的综合输出外特性；建立计及换流装置精确有功损耗的牵引变电所供电计算模型，并提出考虑滞环比较的多状态切换控制策略，实现含双向变流装置的城轨牵引供电系统协同供电潮流计算；通过与Simulink仿真结果对比，验证算法的有效性及准确性.以某地铁工程为例进行仿真，仿真结果表明：协同供电方案下，牵引网网压上升，全线上、下行钢轨电位最大值分别降低12.6%～15.6%、14.7%～17.5%，直流牵引供电系统损耗、系统综合成本最多可分别降低9.7%、1.17%；随着双向变流装置整流启动电压增大，部分牵引变电所的整流/逆变功率增大，直流牵引供电系统损耗先升高后降低，但钢轨电位变化不大.在实际工程中，双向变流装置的逆变启动电压一定时，适当提高其整流启动电压可以获得更佳的节能效果.     

牵引供电系统可靠性建模方法

采用基于遗传算法的拟合方法,提出了一种以威布尔分布模型为基础的牵引供电系统的可靠性建模方法。以京广线郑州南段牵引供电系统为例,根据统计的14年设备失效率信息,采用建模方法建立了牵引供电系统各设备的可靠性模型,运用BDD算法得到整个牵引供电系统的可靠性模型,计算了系统的有效寿命。拟合优度的K-S和W2检验结果表明:该建模方法是一种适用于牵引供电系统特别是接触网系统可靠性分析的。有效寿命的计算结果表明:牵引供电系统与接触网的有效寿命分别为3.116年与3.215年,供电系统的可靠性在很大程度上取决于接触网的可靠性。     

铁路高瓦斯隧道施工临时供电系统设计与可靠性探讨

以梅岭关高风险瓦斯隧道为例,探讨了长大铁路瓦斯隧道施工临时供电系统设计需解决的难点问题,分析了提高供电系统可靠性的途径,总结了如何从供电系统技术及现场管理等方面抓好瓦斯隧道施工用电管理工作.     

基于Monte Carlo仿真的地铁车辆系统可靠性研究

论文在地铁车辆系统失效模式与影响分析（FMECA）的基础上,考虑到地铁车辆系统故障率较低,故障状态枚举方法难以获得精确的随机状态,故运用蒙特卡洛（Monte Carlo）改进算法模拟仿真了地铁车辆系统设备单元发生故障的实际过程,并给出仿真的一般求解方法．针对地铁车辆系统故障模式及故障持续时间,构建了其可靠性的评估指标,应用实例数据进行了分析计算,得出了稳态下的系统可靠性结果．研究成果对地铁车辆运营及维修管理均具有一定的参考价值．     

市域铁路双边供电系统的稳态潮流

针对市域铁路列车不中断供电的要求,对市域铁路采用双边供电技术取消电分相进行分析研究.根据不同的外部电源供电方式建立平行双边供电和树形双边供电的等值电路模型,推导均衡电流的计算模型,分析减小均衡电流的措施;并以某市域线路为例,仿真计算系统不同运行方式下的潮流分布和均衡电流,验证均衡电流计算模型的正确性以及市域铁路单相交流牵引供电采用双边供电方式的可行性.研究结果表明：实例中的市域线路合环时,牵引变压器最大功率为70.36 MV·A,最大电压波动为0.702 5%,110 kV输电线路承受的最大电流为833.418 A,双边供电系统中“电磁环网”对电网潮流分布的影响均在牵引变压器、输电线路承受范围内,稳态情况下满足电力系统要求;合环线路中均衡电流占比为2.322%,对系统的影响较小.     

区域货物综合运输网络容量可靠性分析

在剖析区域货物综合运输系统构成情况的基础上,将影响网络容量可靠性的诸多要素分类,提出了综合运输系统即为复杂的COVIE系统这一概念.同时以综合货运网络描述模型为依托,采用较为成熟的网络保留容量概念,从COVIE系统的五个组成部分与货运网络容量的供给、需求和可靠性的关系出发,构建综合货运网络的可靠性分析框架及模型,有助于分析供给、需求的变动引起货运系统可靠性的变动,从而为相关部门的规划、建设、运营和组织管理等提供决策依据和技术支撑.     

区域货物综合运输网络容量可靠性分析总体框架研究

在剖析区域货物综合运输系统构成情况的基础上,将影响网络容量可靠性的诸多要素分类,提出了综合运输系统即为复杂的COVIE系统这一概念。同时以综合货运网络描述模型为依托,采用较为成熟的网络保留容量概念,从COVIE系统的5个组成部分与货运网络容量的供给、需求和可靠性的关系出发,构建综合货运网络的可靠性分析框架及模型。     

城轨交流供电系统极限供电距离分析

供电距离是衡量一个牵引系统供电能力的重要指标,对系统的稳定、经济运行具有现实影响. 城轨交流供电系统采用电缆结构的牵引网,具有稳定、大容量输电的突出特点,因此量化研究该系统供电距离具有重要意义,本文从理论推导的角度对系统极限供电距离进行分析,根据系统的电路拓扑特点,理论推导系统牵引网阻抗、单车多车时牵引网电压损失、钢轨电位. 首先从牵引网采用架空线与电缆时的自然功率对比,推算采用不同截面积电缆时系统的极限供电距离;其次以系统高峰工况时的电压损失作为限制条件,分析系统极限供电距离;最后以既有电气化铁路标准对钢轨电位规定的限值作为限制条件,分析系统最大短回路区间长度. 系统仿真结果表明:城轨交流供电系统最大单区间供电长度可达9.31 km,主变电所位于线路中间位置时,系统极限供电距离可达84.22 km.      

基于网络的通信电源实时监控系统设计与实现

随着通信网络规模的不断扩大,通信电源的自动化远程监控成为一项关键技术.文中在分析TCP/IP和智能设备通信协议的基础上,开发了一个基于Internet的通信电源实时监控系统.该系统实现了监控中心与通信电源的远程通信,可对通信电源进行遥测、遥信和遥控,并将通信电源的相关运行数据存入数据库,方便对通信电源的维护和管理.本系统已在实际通信电源监控中应用,收到了良好的效果.     

论新一代牵引供电系统及其关键技术

与既有电气化铁路牵引变电所换相接入电力系统不同,提出新一代牵引供电系统,即在同一电力系统内实现电气化铁路无分相的同相贯通供电系统.本文讨论了与新一代牵引供电系统相关的三项关键技术:一是牵引变电所采用组合式同相供电技术,治理负序,取消变电所出口处的分相;二是新型双边供电技术,取消分区所处的分相,减小均衡电流及其对电力系统的影响,同时,调整功率因数,保证牵引网电压水平;三是牵引网分段供电与测控技术,将供电臂适当分段,运用同步测量技术,更准确、更及时地判别故障类型与部位,并把故障限制在最小范围内.文章还说明了系统的经济性和可靠性.      

冰雪灾后对铁路自动闭塞信号供电可靠性的探讨

铁路10kV自动闭塞供电系统向铁路行车信号用电提供电源,其可靠性直接影响铁道运输安全。在2008年初的大冰雪中,武广电气化区段部分信号电源中断,造成该区段信号灯不能工作,暴露了电气化区段信号电源可靠性存在的问题。一方面,自动闭塞信号供电系统外部电源过于依赖牵引供电系统,在铁道主干线采用双回路带备用发电机的方式值得探讨;另一方面,10kV自闭配电所的自动化程度低是系统可靠性的重要制约因素,急需得到改善。     

磁浮列车非接触式供电技术

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析:利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析:利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明:传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.      

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经过长期的交通基础设施建设和机动化发展，北京市道路网络已经形成并且道路网络系统的供给能力和服务需求日渐趋近，路网供需之间的平衡变得脆弱，路网的交通拥堵更加容易发生，偶然事件对整体网络的破坏性影响越来越大。路网可靠性评相对传统评价指标，它能够另一个侧面反映路网运行的波动性，评估路网承受扰动的能力。出租车是北京道路交通系统的重要组成部分，其运行状态对北京市道路网络整体的状态具有较好的代表性。本文以出租车车载智能卡采集的载客行程时间数据为基础，研究提出新的单位距离行程时间可靠性评价指标和方法，并使用该指标和方法对北京市路网的可靠性水平进行实例评价。     

基于GIS的多粒度复杂网络模型

为提高城市路网失效传播分析和可靠性分析的准确性,研究了路网发生故障的3种失效形式.在此基础上,基于复杂网络理论,提出了一种多粒度复杂网络模型;通过构建粒度空间,将城市交通广义路网表达为多粒度复杂路网.为检验模型的有效性,以成都市区路网为例,建立了道路的多粒度复杂网络模型;基于该网络结构,进行了路网失效传播分析以及分别针对随机攻击和蓄意攻击的路网可靠性分析.研究结果表明,城市道路多粒度复杂网络能更准确地进行路网失效传播分析和可靠性分析,为进一步研究城市交通网络故障的动态演化提供了有利条件.