AT供电系统接触网在线防冰电流的决策与控制

为了保障行车安全,消除接触网覆冰,针对电气化铁路AT(autotransformer)供电系统特殊的长回路和短回路结构,建立防冰系统投入后AT供电系统的电路模型.用该模型分析各AT段内防冰电流和负载电流的分布,得到保障全线防冰所需电流值;根据防冰电流与供电臂末端电压的关系,得出了牵引网压允许的防冰电流值;在此基础上,制定了以温度为目标的在线防冰电流决策流程.以某AT供电区段为例,结合实测负荷数据进行了仿真,结果表明:投入的防冰电流值至少为接触网临界防冰电流值的2倍,才能使接触线表面温度维持在0 ℃以上.      

计及覆冰和空气阻尼的弓网动态受流特性

为研究覆冰和环境风对弓网受流的影响,基于模态分析法,在充分考虑覆冰对接触网系统质量和刚度影响的基础下,重新推导了覆冰接触网运动微分方程,并引入静风载荷引起的空气阻尼对其进行修正.结合受电弓归算质量模型进行动态仿真计算,研究了不同覆冰厚度、风速、风攻角对弓网接触压力的影响.研究结果表明:无风时覆冰厚度的增加会造成弓网接触性能的变差;在静风环境下,由于线索覆冰改变了接触线阻尼,来流风向是静风载荷影响弓网接触性能的主要因素,来流风向越接近水平,对弓网受流性能的影响越小.      

气象参数对桥梁防冰动态热负荷的影响

防冰热负荷作为桥梁融冰系统设计的首要环节,对系统的运行能耗起着决定性作用。针对阿勒泰、汉中、伊宁3个典型城市,采用ASHRAE防冰热负荷计算公式,借助MATLAB编程得出3个城市最冷月热负荷最大一天的防冰热负荷与气象参数的动态变化图,分析各气象参数对动态防冰热负荷的影响,并提出一种针对某一待求参数受多个已知参数影响程度的预测分析方法。结果表明:在该防冰热负荷计算模型下,防冰热负荷与风速趋势相似,天空辐射温度与室外温度趋势相似;防冰热负荷同室外风速、含湿量呈正相关,而与天空辐射温度、室外温度、相对湿度呈负相关;且对防冰热负荷的影响程度为:室外风速天空辐射温度室外温度含湿量相对湿度。     

强迫油循环风冷式牵引变压器的动态温度场模型

牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热. 为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器（含绕组和冷却油）和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,建立了牵引变压器动态温度场数学模型,同时提出了一套数值求解算法;对一台牵引变压器及其散热系统进行动态温升实验,以此检验了模型预测精度. 研究结果表明:模型预测的牵引变压器冷却油温过渡时间（58 min）与实验值（61 min）吻合良好,稳定工作的冷却油和绕组温度与实验值的偏差分别为1.3 ℃和2.5 ℃,可以用于指导牵引变压器散热系统的工程设计及优化.      

浙江省高速公路隧道内及其路面结构温度场分布规律

为探究浙江省高速公路隧道内及其路面结构温度场分布规律， 对浙江省代表性高速公路上的隧道内温度进行调研， 同时依托工程隧道采用埋设温度传感器的方法来研究路面结构内温度场随着深度变化规律， 并采用相同方法对隧道外路面结构温度进行实测。 对所得数据进行对比分析， 结果表明： 浙江高速公路隧道内部温度受外部大环境影响， 呈现北部低， 南部高； 隧道内部温度低于隧道外， 其温度差异程度与隧道长度呈正相关， 冬季年最低温度附近时， 隧道内外温差约为 2℃ ~ 3. 5℃ ， 最低温度约为 10 ℃ ， 夏季隧道内外温差约为 0. 9℃ ~ 2℃ ， 最高温度约 36 ℃ ； 隧道路面结构内温度场整体由上往下逐渐递减， 10cm 以下温度场的递减率大幅降低。 本文的研究结果对浙江省高速公路隧道路面设计、 施工、 运营具有较好的指导意义。     

基于ANSYSWokbench的车轮热容量分析

为了真实模拟地铁车辆在整个运营时踏面制动过程中温度场的分布情况,采用ANSYSWorkbench软件建立某地铁车辆的车轮热容量计算模型,采用热流密度法,分析地铁车辆在一个往返运行过程中车轮的热容量情况．结果表明,地铁在频繁启动制动过程中造成热量积聚,从而导致车轮温度升高,车辆运行至6457．7s时,车轮最高温度达到446．88℃;并给出最高温度时刻车轮的温度场分布,分析结果为车轮安全性设计以及进一步研究提供依据．     

高速铁路接触网腕臂系统的力学特性

为了解决高速铁路接触网腕臂疲劳裂纹及零部件脱落的难题进行了腕臂系统的力学特性研究. 建立了腕臂的实体有限元模型,研究了腕臂系统在风环境和覆冰影响下的静力学特性;采用模态分析,获得腕臂的固有频率和振型;基于变形方程,推导出腕臂系统载荷的传递函数,获得了腕臂上载荷的分布规律;通过台架试验验证了腕臂实体有限元模型的正确性. 研究结果表明:腕臂系统的最大位移均在定位线夹处;当覆冰载荷作用时,腕臂系统的最大应力点在斜腕臂和套管双耳连接的螺栓处;当静风荷载作用时,腕臂系统的最大应力点在定位线夹处.      

公路桥梁超薄导电磨耗层除冰系统试验研究

利用超薄导电磨耗层对路面进行融雪化冰是一种有效的道路抗冰技术。制作了600 mm×600 mm×380 mm的桥梁试件,通过低温人工环境室对超薄导电磨耗层除冰过程进行了模型试验。结果表明:采用超薄导电磨耗层除冰,电阻越小,磨耗层表面加热时温度分布越均匀,3Ω的磨耗层比5Ω的磨耗层除冰效果要好;当试件上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-4.1℃融冰时,磨耗层的融冰功率需要370 W/m~2。当磨耗层的发热功率为334W/m~2时,对上表面风速为8.0 m/s、环境室温度为-3.7℃的工况勉强能防结冰。     

采用间接耦合法分析斜拉桥索塔瞬态温度应力场

针对混凝土斜拉桥索塔,将以传热学原理为基础的温度场分析与采用有限元法的应力场分析间接耦合,准确分析了结构内瞬态温度场和应力场的分布。以实桥为例,求解了索塔上温度应力分布,表明：用有限元法求解瞬态温度场能准确模拟索塔的温度场分布;间接耦合法能准确、有效地处理温度-应力耦合问题,能将温度荷载与其他荷载作用应力场有效组合,从而得到结构上准确的应力分布;对比了瞬态温度场分布与采用温差分布经验公式的不同,证明采用温差分布经验公式计算索塔面板上温度产生的拉应力时误差不大。     

面向公路主动式防冰处置的行业信息物理系统

针对面向智能交通的行业信息物理系统（CPS），以公路冰雪灾害防治作为应用目标，基于信息物理融合理论设计了公路主动式防冰处置的CPS模型，形成由一系列跨越信息世界、物理世界的节点相互耦合而成的巨型分布式反馈控制系统。围绕该CPS模型，提出了基于热力学规律的 路面温度短时预测算法，并基于风险理论设计了主动式防冰控制策略。对实测数据的实验分析和实际路段的系统应用表明，由于在预测算法中考虑了空气温度与路面温度的耦合变化关系，该 CPS 具有较高的预测精度，30min 的平均路面温度预测误差约为±0.2℃；该CPS 的融冰处置能够覆盖高速公路约3/4 的有效行车区域，可以预先避免凝冰和积雪的形成或是主动降低其危害性。     

高速接触网零部件失效问题研究现状及展望

接触网零部件的失效会严重影响接触网系统的运行安全,接触网系统的服役可靠性是列车和线路安全运营的重要基础.为促进高速接触网装备技术的发展,在结合大量现场调研结果的基础上,系统分析并总结了我国高速铁路接触网零部件服役过程中出现的铝合金定位钩与定位支座磨损、吊弦线疲劳、螺栓连接松动、终端锚固线夹抽脱以及零部件腐蚀问题等五类典型失效问题及其产生的原因,指出微动损伤（微动磨损与疲劳）与恶劣的服役环境是导致接触网零部件典型失效的主要因素;介绍了国内外学者对微动磨损、微动疲劳、螺栓松动、应力腐蚀等相关失效机理的研究现状;展望了高速铁路接触网零部件的失效机理研究,冲滑复合磨损、多股绞线结构微动疲劳、螺栓松动、载流条件下疲劳和腐蚀疲劳这几个方面是今后需要重点研究的领域,并指出研究载流条件对疲劳损伤影响的重要性.      

杨木粉无胶温压成形复合材料环境友好性评价

在运用热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)联机技术分析杨木粉末无胶温压成形复合材料在4,60,90和160℃等4个环境温度点的挥发物总离子流图的基础上,采用色谱峰面积归一化法鉴定出杨木粉末基复合材料在各温度下的保留时间及峰面积,进而评价杨木粉末基复合材料的环境友好性。结果表明:在不同温度下,杨木粉末基复合材料挥发物中的有益成分含量明显多于有害成分,在40,60和160℃时,有益成分含量为有害成分含量的6倍以上,90℃时有益成分为有害成分的29倍,环境友好性良好;杨木粉末基复合材料总挥发物种类及有益成分种类、有害成分种类与杨木原粉相应种类大致相当,但有益成分明显增多,有害成分减少,增减幅度较大。说明这类杨木粉末基复合材料不仅无胶温压成形工艺具有环境友好性,且其制品的制备和使用过程都具有环境友好性。     

大跨径钢筋混凝土拱桥拆除施工及力学分析

采用大型通用工程软件ANSYS模拟一座等截面悬链线钢筋混凝土箱形双肋拱桥的拆除施工过程,并对整个施工过程的施工工艺以及施工要点作简要介绍,着重对各拆除阶段的结构受力情况进行了分析,结果表明该方案安全、快速、经济,可以解决实际施工问题。     

废气再循环(EGR)冷却器钎焊工艺试验研究

本文研究了影响镍基钎料钎焊不锈钢接头性能的主要工艺参数。测量了不同条件下钎焊接头的拉伸强度 ,经对试验结果分析表明 :钎焊温度对接头的强度影响最大 ,保温时间次之 ,加热速率影响较小 ;最佳的工艺参数为 :钎焊温度 1 1 0 0℃ ,保温时间 1 0 min,加热速率 8℃ /min- 1。     

电气化高速铁路接触网微风振动特性

为评估接触线微风振动现象对接触网运营的的影响,计算不同风速下的接触线风振幅值,基于模态分解法推导了电气化高速铁路接触网垂直方向上的微风振动方程.首先求解出接触网的固有频率与振型,然后推导作用在接触线上的微风激振力,最后计算接触网在发生微风振动时,不同风速作用下各频率对应的振幅.分析风速、频率与振幅的对应关系.结果表明,接触线微风振动的最大幅值一般在1 mm以内,不会产生输电线微风振动时类似的振动幅值;文中算例接触线微风振动最大幅值出现在风速为1.44 m/s时,仅有0.96 mm,不会对电气化铁路的实际运营造成显著影响.      

不同结构类型接触网动态特性

对弹性链型悬挂接触网以及对应的简单链型悬挂接触网分别建立有限元模型 ,计算得出它们的固有频率及相应的振型 ,分析了两种不同结构接触网的刚度特性。在此基础上 ,建立接触网的振动方程 ,并与受电弓的线性化模型一起 ,建立受电弓 /接触网系统垂向耦合动力学模型。最后 ,通过动力学仿真计算 ,对两种不同结构接触网对受电弓受流性能的影响进行了技术分析 ,并得到结论 :简单链型悬挂接触网通过合理弛度设置 ,能适应中国提速铁路运行的需要 ,但 2 5 0 km/h以上的高速铁路需采用弹性链型悬挂接触网     

宽温域下高速轮轨界面粘着与车轮表面损伤行为

搭建了高低温服役环境轮轨滚动试验台，在实验室条件下成功再现了哈大线等高寒铁路冬季车轮表面剥落和麻点严重、夏季异常光滑的季节性损伤特征；研究了宽温域(-50 ℃~60 ℃)下高速列车轮轨界面粘着和车轮损伤行为，系统探讨了不同服役温度下轮轨滚动接触界面的粘着系数演变规律，分析了车轮表面磨损形貌和表层材料塑变行为等重要特性。研究结果表明:随着服役温度的提高，轮轨界面粘着系数总体呈下降趋势，同时，车轮表面的凹坑尺寸减小，在高温60 ℃时，凹坑特征消失，磨损表面变得较为平整；在低温-40 ℃时，车轮表面最为粗糙，算术平均粗糙度为3.74，而随着服役温度的上升，磨损表面粗糙度显著下降，在高温60 ℃时，车轮表面算术平均粗糙度较小，为0.97；随着服役温度的升高，轮轨接触界面的磨损区域内Fe元素含量与O元素含量之比逐渐减小；低温低湿环境抑制了轮轨界面的摩擦氧化作用，增强了摩擦剪切作用，加剧了车轮表面的剥落、严重的塑性变形和表面疲劳裂纹的萌生与扩展，因此，磨损表面较为粗糙；而高温环境加速了轮轨界面的摩擦氧化作用，氧化磨屑的形成一定程度上起到了固体润滑作用，从而降低了轮轨界面间的粘着，车轮表面相对光滑；磨损机制由低温(-50 ℃~-20 ℃)服役工况下的疲劳磨损逐渐转变为常温(20 ℃)工况下的磨粒磨损和氧化磨损与高温(40 ℃~60 ℃)工况下的粘着磨损。      

基于图像处理技术检测弓网接触力的新方法

接触网和受电弓是电气化铁路供电系统中的重要组成部分,其中弓网之间的动态接触又是保证电力机车良好受流的关键条件,所以寻求良好的弓网关系是铁路供电系统设计的一个重点.考虑到目前弓网接触力大多采用接触式检测手段,对于非接触检测的研究方法较少,故提出了一种基于图像处理算法检测弓网接触力的新方法.简化受电弓弓头结构,分析了弓网接触力与弓头位移之间的关系,建立弓网接触力计算模型;并在弓网混合模拟试验台进行地面验证实验：首先,利用图像处理模块对采集到的图像进行标记点的目标跟踪与特征提取;然后,通过数据处理模块对得到的位移信息进一步分析得到弓头加速度等信息,修正得到加速度信号;最后,对经过惯性力和阻尼力修正后的接触力结果进行分析.结果表明：通过图像处理检测得到的弓头位移最大测量误差仅为1.3 mm,精度较高;同时检测得到的弓网动态接触力的最大值、平均值和标准差的最大相对误差仅为5.46%、5.15%和4.58%,测量误差较小.结果证实此方法检测弓网接触力是可行的,且检测精度满足要求.     

Nonlinear Modeling and Neuro-Fuzzy Control of PEMFC

The proton exchange membrane generation technology is highly efficient, and clean and is considered as the most hopeful “green” power technology. The operating principles of proton exchange membrane fuel cell （PEMFC） system involve thermodynamics, electrochemistry, hydrodynamics and mass transfer theory, which comprise a complex nonlinear system, for which it is difficult to establish a mathematical model and control online. This paper analyzed the characters of the PEMFC; and used the approach and self-study ability of artificial neural networks to build the model of nonlinear system, and adopted the adaptive neural-networks fuzzy infer system to build the temperature model of PEMFC which is used as the reference model of the control system, and adjusted the model parameters to control online. The model and control were implemented in SIMULINK environment. The results of simulation show the test data and model have a good agreement. The model is useful for the optimal and real time control of PEMFC system.