交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

交直流双制式牵引供电系统中机车过分相前、后工作于不同供电制式，造成了牵引回流特性的差异，影响不同区段钢轨复合电位分布. 采用CDEGS软件建立了交直流双制式牵引供电系统仿真模型，并验证模型正确性和有效性. 计及交流区段和直流区段之间牵引回流的相互干扰，提出了适用于交直流双制式牵引供电系统的钢轨复合电位限值，研究了影响钢轨复合电位分布的主要因素及其敏感度. 结果表明:当无电区不设置钢轨绝缘节时，无电区段长度增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度降低，导致无电区钢轨复合电位减小；土壤电阻率增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强，导致无电区段钢轨复合电位增大；直流区段过渡电阻越大，则直流区段钢轨复合电位越高. 交直流区段之间的无电区设置绝缘节能够改变回流结构，避免钢轨复合电位超标，以国内首条双制式线路为例，设置绝缘节后可以使钢轨复合电位直流分量从103.92 V降至60.20 V，保障了人身安全.      

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.     

腐蚀钢轨剩余疲劳寿命研究

钢轨表面始终与空气直接接触,在空气中各种腐蚀因素、轨道泄漏的杂散电流影响下很容易发生腐蚀.钢轨受到腐蚀会加剧其应力伤损,使钢轨强度和结构稳定性都受到不利影响,甚至危及线路运营安全.分析钢轨腐蚀机理,揭示钢轨自然腐蚀及杂散电流腐蚀的本质,采用疲劳寿命预测软件,研究腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的有关问题.在此基础上,建立带有腐蚀伤损的在役钢轨剩余寿命分析模型,进行应力疲劳试验和破坏疲劳试验验证模型准确性,并利用模型分析底部腐蚀量、纵向腐蚀长度、轴重、表面粗糙度等因素对腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的影响.     

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.     

直供方式下综合地线对牵引回流的影响

为探讨高速、重载运营条件下牵引回流的分布规律,通过分析钢轨和综合地线电路,获得了钢轨和综合地线的等效阻抗,进而得到牵引电流在钢轨和综合地线之间的分配比例.根据遂渝线无砟轨道试验段典型参数计算出综合地线上最大电流为牵引回流的19.7%,与实际测量结果吻合.     

重载运输中扼流变压器容量配置预算的理论基础

在电气化铁道中，钢轨既是机车牵引电流回流的通道，又是自动闭塞系统传输信息的通道，两者之间存在着电磁兼容性的问题，本文首先介绍了一种现场模拟产生大牵引电流的方法，然后在实测数据的基础上，分析了钢轨回流随牵引电流的变化关系。根据轨流在一定范围内随牵引电流呈线性变化这一关系，可以在已有测试数据的基础上预测出重载运输牵引电流下，钢轨回流的大小，确定定沿线扼流变压器容量的配置。这为扼流变压器容量的预先配置计     

整体道床轨道扣件刚度对钢轨声功率特性的影响

为了研究整体道床轨道扣件刚度对钢轨垂向振动声功率特性的影响,建立了平面半轨道模型,利用谱元法计算了钢轨导纳,建立了轨道周期子结构模型,利用谱传递矩阵法计算了轨道衰减率;结合钢轨导纳和轨道衰减率计算结果,得到了单位简谐点激励作用下的钢轨声功率级,分析了扣件刚度对钢轨相对声功率级的影响. 研究结果表明:在单位简谐点激励作用下,中低频范围内的钢轨声功率级随着频率的增大而提高,在1/3倍频程中心频率800 Hz处,钢轨声功率级出现峰值;钢轨声功率级随着扣件刚度的减小而增大,但主要影响的频率范围为400 Hz以下;扣件刚度减小越多,钢轨声功率级增大越显著;扣件刚度的减小使得钢轨声功率级在钢轨弯曲共振频率处增加量最大,这是因为在该频率下钢轨导纳幅值增加量和轨道衰减率减少量均较大.      

基于最大输出功率的高效钢轨交流闪光焊工艺

针对目前国内大量使用的К型交流钢轨闪光焊机,根据焊接主回路等效电路建立了最大功率输出和高效焊接控制的数学模型,编制了过程控制程序.采用К900钢轨焊机设置不同的高压阶段焊接电流进行试验,以测量在相同烧化量时的高压阶段时间.试验表明,当高压阶段焊接电流接近设备最大功率输出的焊接电流时,高压阶段焊接时间较短.在高压阶段和低压阶段的前期,采用基于最大输出功率的高效焊接控制模型,可以快速加热钢轨,缩短焊接时间,提高焊接生产率.     

轮轨共形接触的有限元分析

建立了机车在曲线通过时,车轮轮缘贴靠钢轨过程的轮轨共形接触计算模型,采用有限元参数二次规划法求解轮轨接触问题,得出了不同接触位置、不同载荷工况下的轮轨接触力,详细分析了轮缘贴靠钢轨过程中接触力的变化规律,为解决轮轨磨耗问题提供了理论依据.     

高速铁路综合接地效果评价系统

以钢轨电位的降低程度为评价综合接地效果的指标,分析了钢轨电位与综合地线接地阻抗和分流系数的关系,开发了综合接地效果评价系统,研究了影响综合地线接地阻抗和分流系数的主要因素,对比了综合接地效果评价系统的理论结果与现场测试结果。分析结果表明：钢轨电位随着综合地线接地阻抗的增大而增大,随着分流系数的增大而减小;综合地线的选材...     

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城市轨道交通网络客流时空分布特征是网络化协同运输组织的基础与核心.本文在系统分析城市轨道交通乘客出行行为的基础上,基于Multi-Agent建模技术,构建了网络客流分布动态仿真模型,应用该模型模拟乘客的网络出行过程,统计分析得到路网的客流分布特征.该模型既能反映乘客网络出行行为全过程,又能满足大规模路网仿真需求.最后,开发了城市轨道交通网络客流仿真系统,通过北京市轨道交通网络的实际数据对模型和算法进行验证.     

考虑换乘时间影响的城市轨道交通路径选择行为研究

研究乘客路径选择行为有助于掌握城市轨道交通网络客流分布规律.本文在分析城市轨道交通乘客路径选择行为影响因素的基础上,重点考虑换乘时间对乘客换乘费用感知的影响.实际调查表明,乘客感知的换乘走行时间与实际的换乘走行时间符合幂函数分布.本文将换乘走行时间惩罚系数设定为换乘走行时间的幂函数.在此基础上,本文构建了乘客出行广义费用模型,采用改进的深度优先算法搜索两点间的有效路径,并利用Logit 随机路径选择模型计算各有效路径的选择概率.最后,以北京市轨道交通网络的数据对提出的模型和算法进行验证,案例分析结果验证了本文提出的模型的合理性.     

两种典型公交站点候车时间模型对比研究

乘客候车时间可直接反映公交运输系统的运营状态和服务水平.将常规公交站点分类为是否与轨道交通有衔接,对27路、111路白石桥东站,以及运通105路和87路城铁西直门站进行实地调研,获取各线路晚高峰的乘客候车时间数据,对数据进行拟合与分析.结果表明,客流到站时间分别服从对数正态分布和伽马分布.基于客流到站时间分布函数,反推出乘客候车时间模型,同时对模型进行对比分析,并得出相应结论.     

基于乘客路径选择的多制式轨道交通客流分配

为量化换乘对乘客出行路径选择的影响程度,在单层网络中添加虚拟换乘站,构建无隐性连接的三层多制式轨道交通拓扑网络模型。基于时间、换乘节点衔接性,计算线网间衔接性系数;利用Dijkstra法搜索模型各起讫点间的 K 短路径,以乘客感受到的线网复杂度及乘客出行计划确定时间,建立乘客对线网的熟悉度函数;根据乘客路径选择影响因素构建广义出行费用,利 用Logit函数对每条路径的选择概率进行计算;最后设计客流分配算法进行求解,实现对多制式轨道交通网络的客流分配。以成都地铁、成灌、成贵高铁等线路建立多制式轨道交通网络仿真模型,对其客流分配实例分析表明,客流的分配结果与实际数据基本吻合,证实了客流分配算法的真实有效性。     

改进的动态规划算法在轨道工程系统中的新应用

在分析当前轨道交通工程建设安全现状基础之上,提出了利用轨道交通工程安全管理系统进行数据采集和整理的新方法;运用改进的动态规划模型对数据进行分析,计算出轨道交通工程建设的最优化工期。该改进的算法能够在一定程度上节省轨道交通工程建设成本,具有一定的创新性和实用价值。     

我国城市轨道交通故障车停车线布局设置的模型与算法

故障车停车线的布局设置对城市轨道交通线路工程的造价和建成后的运营均有重要影响. 本文从建设和运营两方面对城市轨道交通故障车停车线的布局设置方案的优化进行了研究,介绍了城市轨道交通中故障车停车线设置研究的现状,从城市轨道交通系统运营角度分析了故障车处理及救援的基本流程;参考地铁设计规范及运营要求,建立了以考虑故障救援效果和工程造价二者为优化目标的故障线布局设置多目标0-1规划模型;并结合模型实际背景设计了隐枚举求解方法;运用某条城市轨道交通线路的设计数据对模型和求解算法进行了验证. 结果表明,该方法能够快速、合理地得出故障车停车线的布局设置方案.     

北京市轨道交通站点周边区域共享自行车运行不均衡性研究

共享自行车是解决短距离出行和“最后一公里”交通问题的有效手段,但也引发了一些交通问题,尤其是在局部区域车辆淤积现象对其他交通出行方式产生了影响.本文将共享自行车骑行的租、还空间位置对应为出行的起讫点,基于出行OD分析了其整体时空运行特征和在轨道交通站点周边区域运行特性.本文还分析了共享自行车在轨道交通站点周边区域出现不均衡性的外部和运行特征因素,基于此提出了不平衡性量化值的计算模型.通过模型计算了典型轨道站点周边区域的不均衡性数值.该模型能够评估共享自行车在轨道交通区域运行的差异,以支持重点区域调度和监管.     

基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型

基于客流时空分布规律，考虑列车平均发车间隔、运行时间、最大载客量等约束条件，将列车在车站的停站时间与上、下车客流量相关联，建立城市轨道交通高峰时段基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型，对乘客平均旅行时间及列车发车间隔平均偏离值进行协同优化。以某城市轨道交通线路实际运营数据验证模型的有效性。结果表明，优化后乘客在各个车站平均等待时间较优化前减少幅度为0.4%~13.1%，其中全线客流量较大的第7、8、9站优化幅度较为明显，分别为 11.7%、13.1%、11.9%。优化后列车在各个车站最大满载率较优化前降低幅度为1.8%~8.5%，且所有车站站台均无滞留乘客，体现了优化后列车运输能力与客流需求的良好匹配。灵敏度分析讨论了目标函数权重系数及列车平均发车间隔值对模型的影响，表明本模型具有良好的可用性及稳定性，能够为城市轨道交通列车时刻表优化提供参考。     

考虑土地利用性质匹配度的城轨客流分布预测

传统城轨站间客流分布模型较少考虑起讫点土地利用对客流分布的影响,当 站点周边土地利用发生改变时适用性变差,无法保持较好的预测精度,因此有必要构建 考虑站点土地利用及其站点间土地利用性质匹配度的客流分布预测模型.首先,基于站点 聚类分析土地利用性质与客流分布之间的关联性,构造性质匹配度指标;其次,综合考虑 站点土地利用、性质匹配度、终点站吸引量、运行时间等因素建立效用函数,结合客流数 据进行参数估计,构建基于目的地选择的轨道交通客流分布模型;最后,利用广州市轨道 交通客流量数据对其进行精度分析.结果显示,在站点土地利用性质未发生改变与改变情 景下全网站间客流分布量的平均绝对误差仅为29.30 和29.52 人,表明模型具有较高的预 测精度.