额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制(PWM)整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性,对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析.采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式;基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式,进而对串联、并联谐振进行了分析.在此基础上,对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析.结果表明:谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关,尤其是谐波电流的变化更大;特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振,且谐振位置随机车位置变化;谐波电流含量很小,主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带.     

全并联AT供电网络的电气特性分析及其故障测距方法的研究

全并联AT供电方式是我国高速铁路发展的主要供电形式.本文分析了全并联AT牵引网的电流分布规律和牵引网阻抗特性,并在全并联AT短路故障电流分布规律的基础上提出了适合于全并联AT的故障测距原理.仿真了电流分布规律和阻抗特性.结果表明,其特性曲线和实际的相符合,从而证明了牵引网模型的精确性.仿真了AT漏抗、上下行互感和钢轨漏导对故障测量精度的影响.结果证明这些因素对故障测距精度不会产生影响.     

全并联 AT 双边供电方式的故障测距方法

高速铁路已经成为我国铁路的必然发展趋势。介绍了适宜于高速铁路发展的双边供电方式,对双边供电方式下全并联AT供电系统的等值电路进行了分析和仿真,在等值电路的基础上研究了全并联AT双边供电方式的故障测距方法,并提出了基本的测距流程。     

新型电缆贯通供电系统载流机制

新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题. 但电缆牵引网（cable traction network, CTN）包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网. 为研究电缆贯通供电系统的载流机制,针对CTN的特殊拓扑结构,根据双口网络分析方法,建立了车网耦合系统等值电路;分析了CTN中的电流传输规律;利用仿真模型,研究了CTN中的谐波电流分布与中心变电所（main substation, MSS）的谐波电流含量. 研究结果表明:当系统内有8个短回路时,单车工况下,基波电流主要在列车所在的单侧供电区间传输;机车电流与MSS电流之比小于4 （牵引变压器变比）;MSS谐波电流含量较列车处最多降低了43.5%.      

综自系统保护在福厦客运专线上的应用

国内客专牵引供电系统普遍采用全并联的AT供电方式。但各条客专线在运行方式上都有所不同，本文主要针对福厦客运专线的运行特点，对变电所、AT所及分区所的保护配置进行讨论。     

基于AT等值电路的牵引网潮流计算方法

在自耦变压器（AT）等值电路的基础上,提出了牵引网潮流的改进算法.改进算法中将机车视作恒功率模型,考虑了AT的漏抗值,利用迭代法和叠加原理进行供电区间多列车运行的潮流计算.该算法能计算AT漏抗值对牵引网电气特性的影响.仿真结果表明,对单列车情况迭代5次左右即收敛,对4列车情况迭代10次左右收敛;算法对供电区间任意位置单列和多列车的情况均适用,且较AT等值电路的一般算法精确.     

牵引供电系统建模及其对电网谐波的影响

利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了AT牵引供电系统的车-网联合仿真模型,并多角度分析其对电网谐波的影响.首先建立了考虑阻抗和导纳影响的牵引网集中参数模型,在此基础上搭建了全并联AT牵引供电系统仿真模型,之后将搭建的SS9型、CRH2型牵引负荷仿真模型连接在AT供电系统模型中.利用该车-网联合模型,仿真分析牵引负荷在不同位置、数量及型号下电网的谐波电流、电压的总畸变率.仿真结果表明该模型能更精确得反映牵引供电系统对电网谐波影响的实际情况.     

基于能量比法识别波头的AT牵引网故障行波测距研究

针对AT供电方式牵引网的故障定位问题,提出了一种新的基于能量比法的故障测距算法,目标在于提高故障测距精度,缩短定位时间,满足高速铁路列车的应用需求.利用MATLAB软件建立了AT供电方式下的某牵引网结构的仿真模型,并对故障测距算法进行了仿真验证.仿真结果表明:与在变电所调研的故障测距结果相比,误差小于变电所中故障测录仪获得的故障测距误差,定位时间较短,故障测距精度提高,这为后续相关研究及探索奠定了重要基础.     

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势, 分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩, 建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论, 搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型, 分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明: 当高速列车以250 km·h-1的速度匀速运行时, 齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著, 在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大, 该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下, 牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%, 在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%;随着高速列车速度的增加, 齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加, 牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小, 在6倍基波频率处, 齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小, 在速度为250 km·h-1时达到极大值, 且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显, 而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。      

我国高速铁路列车运行图现状分析

高速铁路列车运行图的质量直接影响高速铁路运营效益,在高速铁路建成分布成网的新形势下,我国高速铁路列车运行图所存在的问题逐渐显现。结合高速铁路列车运行图的编制管理模式、类型及特点,论述我国高速铁路列车运行图所面临的一系列问题,提出构建标准化的编制管理体系,开发基于网络的一体化编图系统。     

混合动力列车电源系统控制策略

为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量, 控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.      

交流电气化铁路AT供电牵引网电气分析

为深入了解交流电气化铁路AT(自耦变压器)供电网络,明确物理概念,利用基于两相对称分量变换的 复合序网分析法,给出了牵引网、自耦变压器、牵引变压器、牵引负荷和电源等网络元件的序模型及AT 供电网 络复合序网的建立方法;定义了供电能力及其利用率,通过比较2X27.5kV AT供电模式与55kV AT供电模 式的特点和性能,说明了供电能力与负荷供电容量需求之间匹配的重要性.仿真结果表明,基于两相对称分量变 换的AT网络复合序网分析方法具有简单可行、物理概念清晰等特点.      

基于三角模糊数的高铁天窗施工实施效果评价

为提升高速铁路施工维修水平,减少列车运行延误,对施工计划的具体内容进行效果评价,能找出检修内容的薄弱环节,从而保证高铁设施设备质量状态及列车安全稳定的运行.以实际施工计划数据为基础,对现场施工计划进行影响因子提取,建立基于供电、控制设备、车站及线路及信号及通信设备等重点检修项目内容的评价体系;引入三角模糊数和模糊评价模型,建立施工项目内容的重要度判别矩阵,判断各因子在天窗施工计划中受到重视的程度;分析实际列车延误数据,提取合并与设备故障相关的延误致因,并证明了合并后因子间的独立性;以施工计划实施后仍产生的各类型设备故障及其导致的延误列车数为指标,评价施工计划项目实施效果;最后,以某铁路局实际天窗施工计划内容、列车延误数据为实例.研究结果表明:施工维修项目重视度与设备故障导致的列车运行延误数量、晚点程度成反比;对控制设备和供电设备的检修较为薄弱,这类设备的故障是列车运行延误和晚点多发源.      

高速铁路简支梁桥车桥系统随机响应

为探讨高速铁路简支梁桥车桥系统的随机响应,采用虚拟激励法,将轨道高低不平顺转化为一系列频率点处简谐荷载的叠加,使非平稳随机振动问题转化为确定性的时间历程问题.采用分离迭代法求解车桥系统运动方程,运用三倍标准差原理确定车桥系统响应的最大、最小值.最后,讨论了简支梁桥车桥系统的随机响应在不同列车运行速度下的变化规律.研究结果表明:车体竖向位移和加速度的随机性较大,桥梁跨中竖向响应及轮对受到的竖向轮轨力受确定性荷载的影响较大;列车运行速度对桥梁跨中竖向加速度最大值、车体竖向加速度最大、最小值的影响较大.     

无线电能传输技术及其在轨道交通中研究进展

用新型无线电能传输技术(wireless power transfer, WPT)为轨道交通供电能够降低牵引供电系统维护成本,提高安全性,是未来重点发展的新型牵引供电技术之一.首先阐述了辐射式、电场耦合式及电磁耦合式三种主要WPT技术的特点,并重点介绍了电磁耦合式WPT技术在轨道交通中应用原理.回顾了国内、外轨道交通WPT技术的研究现状,指出大功率高频逆变器、分段供电技术、电磁耦合机构设计、系统优化和控制、谐振频率稳定控制是WPT技术在轨道交通应用中的几大关键技术及关键问题,并对以上关键技术的现有研究成果进行了总结和分析.分析表明,当前对轨道交通WPT技术的研究应集中在研制大功率高频谐振逆变电源、分段供电技术及系统优化方面,对轨道交通WPT技术传输功率及效率的提高、系统稳定性的提升及工程应用可行性具有重要意义.