高铁牵引供电系统PHM与主动维护研究

随着我国高速铁路进入全面运营维护期,针对牵引供电系统与设备状态只能进行二元判断、故障诊断采用故障后处理方式以及维修维护只能采用被动模式等种种不足,提出将故障预测与健康管理(PHM)和主动维护应用于高速铁路牵引供电系统中,结合高速铁路牵引供电系统的多时空尺度性、动态性与随机性的特点,运用多尺度变换、时空联合分析以及随机过程等方法,实现故障的预测预警、系统健康状态的综合评估、全寿命周期可靠性的分析和风险的评估以及维修策略的决策与优化.研究结果表明:PHM与主动维护理论与方法的引入,能有效处理牵引供电系统的大量数据信息、综合表现从设备级到系统级的健康状态、在故障发生前及时预测预警并制定最优的主动维修维护策略;PHM与主动维护技术途径的实现,能在牵引供电系统处于不健康运行状态时及时做出应激反应,通过健康监控与智能维护系统一系列的感知、评估、预测、诊断与决策过程恢复牵引供电系统健康运行.      

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

AT牵引供电对电力电缆感应电压仿真分析

高速铁路电力贯通线一般采用全电缆敷设,牵引供电系统工作电流作用于电力电缆金属护层时将会产生感应电压。随着机车运营速度的提高,牵引供电系统工作电流的提高对电力电缆金属层感应电压是否会危及人员、设备的安全是亟需解决的问题。通过对牵引供电作用于电力电缆感应电压展开分析,将牵引供电系统和电力电缆利用统一链式网络模型对其整体建立仿真模型,仿真计算牵引供电系统工作电流不同情况下对电力电缆感应电压的情况,计算结果与理论分析较为吻合。计算数据表明,牵引供电系统工作电流的提高对电力电缆感应电压影响并不明显,仿真模型和仿真数据能够为铁路电力专业人员提供相关设计施工参考依据。     

高速铁路接触网研究进展

接触网与受电弓之间动态性能是影响列车运行的重要因素之一,高速铁路中接触网的不良状态直接影响牵引供电系统对动车组的供电安全.论文系统地讨论了高速铁路接触网研究的4个方面,即接触网的初始平衡态求解、接触网动力学建模、接触网非接触检测和接触网静态动态评估,并给出了目前高速铁路接触网研究的最新进展:针对接触网的初始平衡态求解精度不高的问题,通过引入多目标约束的结构找形方法和非线性有限元过程进行求解;在接触网动力学建模方面,考虑环境风对接触网影响的问题,通过环境风模拟和风洞实验获得气动力系数,建立沿线风场进行接触网风振特性分析;对于接触网非接触检测算法的精度不高问题,基于深度学习理论的检测技术和实时图像检测算法是今后发展方向;针对目前接触网动态评估方法缺乏的问题,现代谱估计、时频分析和大数据技术及其融合将是今后接触网评估的重要手段.      

高速铁路桥梁-轨道体系检测监测与行车安全研究进展

为了提升桥梁-轨道结构服役安全性能,保证复杂环境条件下高速铁路结构适应性和行车安全舒适性,研究了高速铁路桥梁-轨道体系检测监测装备的改进与优化,分析了桥梁-轨道结构服役性能动态演变规律,总结了复杂条件下桥上行车安全评价与预测方法,展望了未来研究重点与方向.研究结果表明:在桥梁-轨道体系检测监测技术方面,现有研究聚焦于传...     

高速铁路运营安全风险管理研究

截止2014年底,中国高速铁路运营里程已达1.6万km,"四纵"干线基本成型,中国高速铁路运营里程稳居世界首位,占世界高铁运营里程的60%以上。鉴于高速铁路设备运用、管理、维修的标准不同于既有铁路,有必要对高速铁路运营安全风险管理指导流程展开研究。从人、设备、环境、管理四个方面对高铁运营安全风险因素进行辨识分析,明确高速铁路安全运营的根本在于管理。运用风险概率/后果评价方法,结合高铁运营安全工作特性,建立了概率/后果综合评估表,以此对危险源展开评价并根据不同的风险等级制定不同的控制措施。研究结果将对提升我国高速铁路运营安全管理水平发挥积极的作用。     

高铁行车调度应急处置安全风险管理研究

以非正常情况下高速铁路行车调度应急指挥典型案例为基础,分析了高速铁路行车调度系统的"人-机-环-管理"结构。针对实际案例,运用WBS-RBS风险辨识法对高速铁路行车调度应急处置过程的风险源进行辨识。在此基础上,归纳分析应急处置过程中的人、机、环、管理四个方面的风险因素,并提出相应对策。实践证明WBS-RBS能够全面辨识高速铁路行车调度工作中存在的风险源,从而为高速铁路行车调度安全风险评估提供一个行之有效的方法,并为安全风险防范奠定了基础。     

基于威胁分析的高速铁路信号系统风险评估方法

高速铁路信号系统是实现列车安全运行的关键基础设施，一旦发生设备或系统功能性故障极易导致安全事故. 为此，提出了一种功能安全视角下用于高速铁路信号系统风险评估的模糊综合评价方法. 该方法在改进模糊综合评判和层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）的基础上，加强系统威胁场景分析，并建立各场景下风险因素耦合关系. 首先，分析高速铁路信号系统中影响行车安全的5类44个威胁场景，以系统功能安全事故为分析准则层、威胁类别为因素层，构建递阶层次结构；然后，根据主观评价确定结构中各要素权重，结合评语集对风险进行综合评估，并根据各场景风险值变化动态调整各层级和因素的权重，使评估结果更为真实，且能在安全风险和信号业务间建立映射关系. 最后，通过评估某客专真实安全数据，得到信号系统风险等级较低的结果，与其他方法测评结果基本一致，验证了该方法的有效性.      

基于Simulink的高速铁路牵引供电系统仿真建模

按照已建高速铁路牵引供电系统的构成,将整个牵引供电系统抽象成由外部电源、牵引变压器、牵引悬挂系统和电力机车等部分组成的电气系统。在MATLAB/Simulink软件中,建立以上各部分模型,通过仿真实验,验证了模型的正确性,为高速铁路的设计工作提供了一定的参考依据。     

基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐振特性

为研究高速列车与AT供电系统之间电气耦合（简称车网耦合）引起的谐波谐振,构建了基于节点导纳方程的高速铁路AT供电系统数学模型和基于高速列车功率源特性以及等效阻抗的谐波源模型,提出了基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐波谐振评估算法,研究了3种AT供电模式、3种AT牵引网运行方式以及不同AT变压器漏感大小对系统谐振特性的影响,分析了系统阻频特性与相频特性,指出并联和串联谐振点及其变化规律.仿真分析表明:列车位于不同AT段时3种AT供电模式下并联谐振点和串联谐振点均存在差异,牵引供电系统运行方式的多变性也造成了串联和并联谐振点的偏移,AT漏抗越大则谐振点数目越多而第1个串联谐振点频率越低.      

基于多Agent的贯通同相供电系统协调控制

为满足高速和重载列车对牵引供电系统在电能质量、电分相等问题上的需求,提出了构建基于多智能体的贯通同相供电系统的思路,探讨了系统的基本框架和实现途径与方法,设计了系统中各级Agent的结构功能,并讨论了多Agent之间的通信、协调和协作方法.设计了变电所之间的协调控制策略,以解决贯通同相供电系统中牵引变电所并网运行和变电所之间的潮流调度问题.最后,以京沪高速铁路为例进行了仿真.仿真结果表明,采用协调Agent参与分区协调的2级自治控制策略明显优于其他方式,能实现牵引变电所之间的潮流调度,并将受扰后的节点电压恢复到初始值,确保供电系统的整体电压水平.      

轨道交通牵引动力传动系统动力学研究综述

为了提升轨道车辆牵引动力传动系统的动态服役性能，保障服役可靠性与安全性，分析了牵引动力传动系统的动力学研究现状与发展趋势，研究了齿轮动力学、滚动轴承动力学和机电耦合效应的分析理论与研究方法，探讨了其未来的研究重点和发展方向。研究结果表明:在牵引动力传动系统动力学研究中，主要采用集总参数法进行耦合动力学建模，重点考虑齿轮时变啮合刚度和轮轨激扰等动态激励，分析齿轮传动与车辆系统的耦合振动特性；在轨道机车车辆滚动轴承动力学研究中，主要分析了轴箱轴承、电机轴承、电机抱轴承、齿轮箱轴承4种不同滚动轴承的动态特性；正在逐步深入开展基于转子动力学和机电耦合效应的机车牵引电机控制策略、谐波转矩抑制、故障激励机理及特征的研究；牵引电机、齿轮传动、轴承等关键部件的研究相对独立，未充分考虑彼此间的动态耦合关系，尚未揭示动力学相互作用机制；在前期研究基础上，今后重点关注的主要研究方向是进一步考虑整车服役环境影响，深入研究牵引动力传动系统关键零部件的动态特性、载荷识别、疲劳寿命、故障机理、故障诊断、性能演变规律与状态监测，探索新型牵引动力传动系统动力学特性。      

高速铁路供电维护系统的研究

通过高速铁路、客运专线供电系统维护管理体制的研究,探讨在我国高速铁路大规模建设的过程中,供电系统维护管理体制、机构分布、管理方式等。理论确定供电维修机构的最大管辖范围,同时对电气设备“状态修”的检修模式进行分析。     

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.      

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.     

牵引供电监控系统数据库设计初探

牵引供电监控系统的各项功能都是建立在数据库基础上的。数据库系统是牵引供电监控软件最重要的组成部分,其性能 大大影响牵引供电监控系统的性能。针对牵引供电监控系统运行的特点,分别讨论了牵引供电系统的数据模型,牵引供电监控系统的数据库结构和牵引供电监控系统的数据库设计及生成。