H型高速地铁列车弓网离线数值测试与分析系统的研究

文章提出了一种H型的弓网离线数值测试与分析系统。通过对两弓间跨线电缆电流、主逆输入电流、网压、车速、牵引工况、受电弓燃弧视频监控等信号的测试,软件程序可以现场对高速地铁受电弓弓网离线进行测试与数值分析,得到受电弓的最大离线时间、离线率、离线峰值电流、离线地理位置等信息。     

基于图像处理弓网燃弧检测研究

电力机车通过受电弓碳滑板与接触网动态滑动接触而获得电力。由于线路不平顺等原因,会造成弓网脱离接触,产生离线火花,即燃弧现象。进行燃弧检测对受电弓和接触网的日常维护都十分重要。基于燃弧的光学特性,利用图像处理处理技术判断燃弧并计算出燃弧单次持续时间和区段的离线率。研究结果表明,采用图像处理的方法可以有效的计算出较为准确的燃弧持续时间和离线率。能有效地评价弓网受流质量地性能。     

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。     

负载特性对弓网电弧能量的影响

随着列车运行速度的提高,弓网离线现象愈来愈严重,弓网电弧频繁发生,弓网电弧烧蚀受电弓滑板和接触网导线,其烧蚀程度与弓网电弧能节的大小密切相关.利用弓网电弧模拟试验系统研究不同负载功率因数、牵引电流时弓网电弧的电压电流,分析弓网电弧的平均燃弧时间与牵引电流和负载功率因数的关系、弓网电弧能量与负载功率因数的关系.研究结果表...     

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。     

弓网燃弧电流扰动的HHT(希尔伯特黄变换)分析

地铁线路接触网的弓网具有良好的受流质量是保障列车运营安全的前提,弓网燃弧则是评价弓网受流质量最直接的指标,而不同的燃弧强度会伴随着不同程度的牵引电流扰动。改进了HHT(希尔伯特-黄变换)中的EMD(经验模态分解)算法及EMD能量熵,并用于牵引电流扰动分析。通过对广州地铁2号线、3号线的数据分析发现,EMD能量熵能有效提取到牵引电流的扰动特征,且牵引电流扰动越严重,信号就越复杂,能量就越分散,对应的EMD能量熵也越大。     

基于紫外脉冲原理的地铁弓网燃弧枪测系统研究

在国内外弓网燃弧检测技术研究的基础上，研究分析了弓网燃弧的光谱特性，成功研制了基于紫外脉冲原理的非接触式弓网燃弧检测系统。利用该检测系统对广州地铁3号线北延伸段频繁出现弓网拉弧现象进行实时检测，并对检测数据进行分析，探讨了刚性悬挂条件下建立弓网关系评价体系的思路，为以后的线路维护及改造提供理论参考。     

车载式弓网实时监测系统

弓网系统是地铁车辆牵引供电系统最重要的关键环节之一,车载式弓网实时监测系统能在线监测受电弓与接触网跟随、燃弧等主要特征信息,并对特征信息进行综合分析处理,及时预报故障,以提高运营安全可靠性。     

基于LabVIEW图像处理的弓网拉弧在线监测研究

拉弧现象会造成供电质量降低、影响乘坐舒适性以及加剧离线率等一系列危害。为了提高电气化铁路供电系统的安全性和可靠性,基于拉弧的光学特性,利用紫外相机对弓网进行跟踪拍摄,并在Lab VIEW软件中结合图像预处理、边缘提取、直线提取等一系列数字图像处理技术,在列车运行过程中判断拉弧的产生并且实时计算单次拉弧的持续时间以及燃弧率。研究和试验结果表明:该方法能够有效检测拉弧的产生,精确计算拉弧持续时间及燃弧率,实现弓网拉弧的实时在线监测。满足电气化铁路工程运营及发展的需求。     

市域轨道交通牵引供电制式的选择与优化

市域轨道交通的车站间距、设计速度目标值等介于干线铁路和城市轨道交通之间,其供电制式的选择直接影响到所建线路的技术和建设标准。不同的供电制式具有不同的特征及故障处理方式,这对市域轨道交通的运营服务水平和可靠性会产生影响。结合不同牵引供电制式的技术特点,对市域轨道交通牵引供电制式选择进行了分析,并从弓网关系、供电故障影响、设备可靠性等方面开展探讨,提出了市域轨道交通牵引供电制式的优化方案。交流牵引供电与刚性接触网的组合,应成为市域轨道交通隧道区段牵引供电制式的发展方向之一。     

刚性接触网下120km/h地铁列车弓网燃弧分析

针对广州地铁3号线北延段刚性接触网下120 km/h地铁列车弓网连续燃弧问题,分析了燃弧产生原因,建立弓网系统仿真模型,从受电弓、接触网两方面进行仿真计算,提出适合120 km/h地铁列车运营的受电弓和接触网参数。通过运营线路试验验证,取得良好效果。     

基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析

弓网离线电弧对受电弓滑板和接触网导线具有烧饬作用,严重危害列车的运行安全。首先介绍Mayr电弧模型,并基于能量平衡理论和横向吹弧理论,对弓网离线电弧弧柱的能量过程进行数学分析,研究高速气流对电弧耗散功率的影响。确立电弧耗散功率Ploss和车速v、电流I和离线间距l之间的函数关系,对Mayr电弧模型进行改进。然后运用Simulink仿真软件,搭建改进的Mayr电弧模型。最后对比分析弓网离线电弧仿真波形和实验波形,验证搭建的弓网离线电弧模型的合理性。结论如下:随着列车运行速度提高和离线间距的增大,气流对电弧的吹弧作用更加显著,电弧耗散功率增加,燃弧尖峰电压和熄弧尖峰电压增大。     

城市轨道交通车辆牵引系统高速断路器应用研究

城市轨道交通车辆牵引系统作为复杂大系统,对安全性、可靠性及实时性要求高,其主回路保护器件选择应能保证系统安全、可靠且能有效保护主回路设备,因此保护器件工程计算应考虑总体线路极限工况。为得到各工况下相对准确的主回路电流,对牵引系统主回路进行了简化,并建立了近似等效模型。通过主回路等效模型进行计算得到主回路在弓网离线时的最大电流,为牵引系统设计及主回路保护器件高速断路器选择提供了理论依据。MATLAB仿真及车辆上的测量验证了等效模型及计算的准确性。     

基于弓网检测数据的地铁刚性接触网膨胀元件烧蚀原因分析

对比旧滑板磨耗轮廓特征和膨胀元件几何及平面布置特征发现,滑板中心±30 mm区域过磨耗产生的滑板高度差是引起膨胀元件处弓网关系恶化的直接原因。通过对新旧滑板工况燃弧、弓网接触力和硬点数据对比分析,验证在旧滑板工况下膨胀元件处弓网关系恶化情况,最终得出膨胀元件的拉出值零点布置是引起碳滑板中心±30 mm区域过磨耗的主要原因,也是膨胀元件烧蚀的直接原因。     

160km/h市域车真实载客工况下的弓网关系研究

介绍广州地铁18、22号线路弓网试验研究项点,设计不同速度等级弓网关系试验,研究不同速度等级下接触网动态几何参数、弓网接触力、燃弧、硬点参数特性。为该线路开通运营提供依据,为以后类似线路建设及运营提供借鉴和参考。     

160 km/h市域车真实载客工况下的弓网关系研究

介绍广州地铁18、22号线路弓网试验研究项点,设计不同速度等级弓网关系试验,研究不同速度等级下接触网动态几何参数、弓网接触力、燃弧、硬点参数特性.为该线路开通运营提供依据,为以后类似线路建设及运营提供借鉴和参考.     

弓网接触状态光纤传感监测技术研究

在弓网检测的应用场景中,传统的测力传感器和加速度传感器依赖电源供电,且必须安装在高电压的受电弓上,从而增加额外的设备和复杂性。文章研究采用无源光纤布拉格光栅（FBG）光传感器,这种传感器无需额外安装供电电源和充电控制系统等设备。通过介绍光纤传感器的基本原理,并分析其应用场景,提出在弓网状态监测的高电压环境中,光纤传感器具有独特优势：不仅无需供电,减少额外设备,还能实现信号传输的高低压隔离,有效抵抗电磁干扰。针对受电弓检测的特殊需求,开发基于光纤传感技术的接触力和加速度传感器,其便于在受电弓上安装且对受电弓结构无影响。在列车受电弓上的实际安装测试中,成功实现对弓网接触力、硬点等参数的高精度检测。该弓网状态监测系统能够适用于专用检测车和运营动车组,大幅扩展弓网监测的应用范围。     

列车运行速度对弓网电弧电气特性的影响研究

列车速度的提高加剧弓网电弧的产生,影响高速铁路的安全稳定运行。基于经典的Cassie和Mayr电弧模型,考虑电弧长度、列车速度对电弧横向吹弧耗散功率的影响,对Cassie-Mayr串联电弧模型进行改进;通过模拟实验和仿真结果对比,验证模型的正确性。建立牵引供电系统实际参数模型,分析离线时间和列车运行速度对电弧电压、电流的影响;对比列车速度为100、400 km/h时的弓网电弧伏安特性曲线。结果表明,弓网电弧电压随离线时间、列车速度的增大而增大。当燃弧时间0～100 ms内、运行速度为100 km/h时,起弧电压幅值从35 V增大到137 V;当速度增大至400 km/h,起弧电压从37 V增大到386 V。     

市域(郊)铁路时速160 km接触网研究

市域(郊)铁路分为地下和地上两种安装方式,相应的接触网也需满足地下和地上的安装。通过分析接触网牵引供电制式及授流方式,结合国内运营线路的应用情况,确定时速160 km市域(郊)铁路接触网宜采用交流制式25 kV和架空方式授流。由于国内时速160 km市域(郊)铁路很少,在介绍地下段的接触网悬挂方式后,详细分析了地下段刚性悬挂接触网拉出值及平面布置、跨距和硬点等主要方面对弓网动力特性的影响,并分别提出了适应于高速市域(郊)地下区段的接触网措施。通过对地上段柔性接触网拉出值和刚柔过渡等影响弓网动力特性的问题进行论述,提出了对应优化方案。