基于虚拟观测的FastICA的坠砣位移的风荷载分量去除

通过检测坠砣位移、摇杆倾角以及环境参数可以得到接触网张力传递系统的运行状态,而风荷载会导致棘轮补偿器坠砣位移的变化。为准确提取接触网张力传递系统中的故障信息,需对风荷载作用导致的坠砣位移分量进行去除。考虑到风荷载分量是弱信号,提出基于虚拟观测的FastICA的去除方法,并针对ICA的不确定性,提出SS-MDP法消除分离信号的不确定性,并通过仿真验证该方法的可行性。仿真结果证明,该方法可实现坠砣位移信号中风荷载分量的去除。去除风荷载分量后的信号可用于接触网张力传递系统的故障状态的提取。     

基于风场模拟的接触网b值动态响应分析

接触网线索受风振动会造成b值变化,为了将风荷载引起的变化量剔除,对随机风场作用下的接触网进行仿真研究。利用ANSYS软件建立全补偿简单链形悬挂接触网模型;采用谐波叠加法模拟得到随机风场;分析b值风致变化的机理,仿真完成了接触网模型在不同随机风荷载作用下的动态响应分析。研究结果表明:接触网b值风致变化是线索受风偏移导致的结果,横向偏移起主要作用;脉动风场作用下接触网各跨会随机产生不同大小的补偿位移,随着风速提升补偿位移振幅相应变大且变化率呈增大趋势;对于半个锚段12跨接触网,当风速达到41m/s时,补偿位移振幅为60.61 mm,接近棘轮补偿装置断线b值变化量,说明识别断线事故时应考虑风振的影响。     

脉动风下高速铁路接触网抖振对弓网受流性能的影响

接触网系统在短周期脉动风的作用下,会发生抖振现象,从而引起弓网受流的恶化。本文考虑作用在接触网上的水平与竖直脉动风和静风载荷,推导作用在接触网系统上的抖振力模型;采用Davenport谱和Panosfsky谱,运用谐波合成法分别模拟水平和竖直方向上的脉动风时程;利用有限元分析软件MSC-MARC建立弓网耦合模型,将抖振力施加到接触网模型中,分析接触网在脉动风下的风振响应,对脉动风作用下的弓网系统进行动态仿真,研究脉动风下接触网抖振对弓网动态受流性能的影响。研究结果表明:脉动风引起的接触网抖振对弓网受流影响很大,在研究接触网风振响应和弓网动态特性时,应综合考虑静风载荷和脉动风载荷的影响;脉动风攻角的变化对弓网受流影响明显,风攻角是研究风载荷下弓网受流性能时不可忽视的因素。     

接触网张力影响因素分析与监测装置设计研究

分析了影响接触网张力的相关因素;采用位移传感器,以TMS320F28335处理器为核心,研究了接触网张力监测装置。模拟实验表明：对坠砣位移分辨的监控精度可达到0.1 mm,监测的相对误差小于千分之一,满足现场应用需要。     

基于馈线电流波形分析防止接触网断线的探讨

对铁路牵引供电接触网断线的主要原因进行了分析,认为接触网放电拉弧造成断线占大部分,其主要原因是没有对应的保护措施。本文提出基于电流高频分量时频特征的电弧故障检测方法,检测被保护回路电流的高频分量,进行FFT和数学形态滤波处理,提取出信号频谱的轮廓特征构造特征向量作为识别故障电弧的特征参数,在此基础上研究防止接触网因拉弧造成断线事故。     

强风地区接触网风振响应分析

接触网体系兼有高柔性、大跨度等特点,具有非常强的几何非线形,对风荷载非常敏感。强风地区因风载所致的损坏是接触网体系经常发生的破坏形式之一。以新疆强风地区某段接触网为研究对象,针对接触网的结构特点,利用通用软件Ansys建立了单个锚段的支撑结构与线耦合的有限元模型,并采用Davenport功率谱模拟了针对接触网结构特点的风速时程,采用非线形有限元法,获得接触网在不同平均风速下脉动风荷载作用的风振响应时程,并与利用传统的风荷载计算方法(静态方法)的风振响应进行了比较分析。结果表明:脉动风对接触网的风振响应影响很大,采用传统计算方法(静态方法)计算结果偏于不安全,在设计时应考虑脉动风的影响,采用动态计算方法。     

随机风场下高速铁路接触线风振疲劳分析

高速铁路接触网在随机风场的作用下产生短周期变化的应力循环,影响接触网的疲劳寿命。本文采用Davenport和Panosfsky功率谱分别模拟适用于接触网系统的水平和竖直方向上的脉动风时程,推导了作用在接触网上的气动力。在有限元分析软件MSC-Marc中建立高速铁路接触网有限元模型,通过非线性有限元求解得到随机风场下接触线各单元的应力时程。运用改进的雨流计数法对疲劳应力谱进行统计处理,并经Goodman直线修正,得到每个应力循环的等效应力幅值。基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,对接触线特征单元的疲劳寿命进行估计。研究结果表明:在强风地区,脉动风对接触网风振疲劳影响较为显著;接触线的风振疲劳不利位置出现在定位点和吊弦点处;风攻角决定了接触线风振疲劳不利位置的具体分布。研究结果可为强风地区接触网疲劳设计、日常维护及故障分析提供依据。     

高速铁路接触网棘轮补偿装置安装调整

正1棘轮补偿装置1.1用途棘轮补偿装置(见图1)适用于电气化铁道接触网正线或站线、地铁线路、城市地铁轻轨下锚处补偿调整张力,能确保接触网线或承力索承受正确和持续的补偿力,并具备断线止动能力,可防止断线后坠砣落地而损坏下部设施及造成其他伤害。     

高速列车过隧道时对接触网安全性的影响分析

为研究高速列车过隧道时对接触网系统安全性的影响,采用数值模拟的方法,利用滑移网格技术,对不同编组的高速列车以350 km/h的速度分别通过单线隧道和双线隧道的过程进行仿真,通过监测吊柱位置处的气流速度和气体压力,得到隧道内活塞风特性;基于气动特性仿真结果,对接触线风振响应进行模拟仿真,得到隧道内接触线位移偏量范围。结果表明,列车编组越多,隧道断面越小,列车车速越大,形成的列车风速度越大,气动特性越显著;列车进入隧道入口瞬间,接触线有最大正向位移偏量为2.92 mm。     

高速铁路覆冰接触线气动系数研究与风振响应分析

为分析高速铁路接触网线索覆冰对接触线风振响应的影响,首先采用流体力学计算软件Fluent对不同覆冰厚度的接触线进行绕流仿真,分析覆冰对接触线气动系数的影响,然后对作用在接触网上的平均风和脉动风载荷进行计算和仿真,用有限元分析软件MSC-Marc建立高速铁路接触网有限元模型。最后,分别将平均风和脉动风载荷施加到有限元模型中,研究不同覆冰厚度对接触线风致振动响应的影响。研究结果表明:接触线覆冰对其气动参数影响较大;高速铁路接触网风振主要由脉动风引起;线索覆冰厚度增加会导致接触线的风偏增大,也会改变接触线的风振形式;覆冰接触线的振幅随覆冰厚度的增加而增大。因此,应避免线索覆冰对高速铁路接触网系统的危害。     

高速铁路接触网风致振动与风偏的动态计算方法

利用ANSYS软件建立接触网弹链、简链风致响应有限元模型,从导线弛度、张力及弹性角度,验证有限元模型的准确性;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;计算系统在风荷载作用下的动态响应,利用空气动力学理论计算接触网平均位移,采用时程分析方法计算接触网动态位移,并将二者叠加得到接触网风致响应总位移。通过开展接触网气动弹性风洞试验,结果表明:提出的基于有限元的风致振动与风偏的动态计算方法与风洞试验结果基本吻合;该方法计算结果准确,具有较好的工程应用价值。     

高速铁路接触网系统气动弹性模型风洞试验研究

为研究高速铁路接触网系统的风振特性,按照气动弹性模型相似理论建立5柱4跨接触网系统的气动弹性模型,并进行其风洞试验;采用加速度传感器、激光位移计以及三维动态激光位移计,分别测量腕臂结构的加速度、位移以及接触线三维动态位移,研究均匀流场(试验风速级数范围为3~14m·s-1)和紊流度为20%的紊流场(试验风速级数范围为2~8m·s-1)条件下风攻角为90°和60°时,接触网系统腕臂结构和接触线不同位置的风振响应。结果表明:相同风速下,接触线在紊流场中的位移响应大于在均匀流场的响应;风攻角对接触网挂线点和接触线的影响不同,相比较而言,60°风攻角对挂线点更为不利,而90°风攻角对接触线更为不利;同一吊弦区段内接触线跨中的3点风偏位移基本相同。     

接触网下锚补偿装置参数监测系统

针对人工接触网下锚补偿装置参数检测中存在的效率低、测量间隔时间长、不能及时发现补偿器a、b值超限的问题,提出一种在线监测方案。该方案基于单片机、传感器和物联网等技术测量坠砣的底面到地面的距离、现场温度及绳索张力,并通过物联网将实时数据传输存储到服务器进行在线分析监测。监测系统减少了维护人员巡视频次,提高工作效率,提升故障预测能力,确保接触网处于良好的工作状态。     

高速电气化铁路接触网自振特性及横向风振动力分析

在电气化铁路接触悬挂上,导线偏离起始位置过大会导致钻弓事故,挂坏受电弓或拉断导线,这种运行故障会中断或影响行车,是接触网最严重的事故之一。通过大型有限元软件ABAQUS建立接触网模型,进行接触网自振特性和风荷载作用下的横向风振分析。得出并分析接触网结构的自振频率、振型特性。并且在模型上施加了由快速傅立叶变换(FFT)产生的随机风荷载,得到接触网中接触线的跨中及正反定位处的横向位移时程,接触线截面张力时程等。提出了防止由于接触网横向风振导致的刮弓事故发生的方法。     

强风地区接触网动力稳定性分析

以兰新线强风地区某段接触网为研究对象,根据接触网的结构特点,利用通用有限元分析软件ANSYS建立单个锚段的支持结构与线耦合的有限元模型。采用Davenport功率谱模拟了适用于接触网结构特点的风速时程,应用非线性有限元法获得接触网在不同平均风速下脉动风荷载作用的风振响应时程;根据特征响应点的风振响应时程,运用Budiansky-Roth准则和动态增量法分析比较接触网结构特性对接触网动力稳定性的影响。分析结果表明:由于兰新线百里风区的最大风速达到了74m.s-1,因此选用跨距小于50m、承力索张力大于15kN的接触网结构较为适宜;通过适当增加承力索张力、减小接触网跨距和降低接触导线高度等措施可有效改善接触网结构的抗风稳定性,而增加吊线数对提高接触网动力稳定性的效果较小。     

基于暂态残压计算的接触网故障性质智能辨识

为了避免接触网发生永久性故障时断路器因重合闸造成其二次受短路电流冲击而损坏,实现人工智能控制断路器的自动重合闸,根据接触网故障时电压、电流发展的物理过程和在变电所馈线断路器的跳闸至重合闸期间采集的接触网故障信息,分析接触网故障性质的辨识机理;按照接触网故障时上下行馈线断路器同时跳闸的实际情况,建立等值电路,推导接触网前半段、中间和后半段发生瞬时性故障时暂态过程中的残压(简称暂态残压)计算式。据此提出接触网故障性质的智能辨识方法:暂态残压趋近于0的接触网故障为永久性接触网故障,暂态残压超过某一阈值而且指数衰减曲线有拐点的接触网故障为瞬时性接触网故障。在某铁路专用线采用人工接地方式分别模拟接触网发生永久性故障和瞬时性故障的情况,验证基于接触网故障性质智能辨识方法控制断路器自动重合闸的有效性,并对比暂态残压的试验值与计算值。结果表明:暂态残压拐点处的计算值与试验值的相对误差为1.5%;提出的辨识方法能够正确判断接触网的故障性质,也没有人为的假设条件,具有普遍适用性,综合判据能够满足工程应用要求。     

基于深度学习的高铁接触网旋转双耳开口销钉缺失故障检测

针对高速铁路接触网支撑装置中旋转双耳开口销钉缺失故障检测的问题,提出一种基于深度卷积神经网络和集成学习的故障检测方法。通过Faster R-CNN网络对旋转双耳整体进行精确定位;在整体定位结果的基础上,进一步完成对开口销钉的精确定位,最大程度上降低背景对故障检测的干扰;通过多个深度卷积神经网络提取开口销钉图像的多种特征,最终由多个线性SVM构成的集成分类器实现开口销钉缺失故障检测。实验结果表明:本方法能在复杂的接触网支撑装置图像中实现旋转双耳开口销钉的精确定位,并且在销钉的缺失故障检测中表现出较高的可靠性。     

随机风场对弓网系统动态性能影响研究

基于有限元软件MSC-Marc建立弓网系统模型,对在随机风场中的受电弓-接触网动态性能进行仿真研究。模型中采用欧拉-伯努利梁模型模拟接触线和承力索,受电弓和接触网模型之间通过接触实现耦合,使弓网作为一个整体进行动态仿真;采用适合接触网随机风场计算的沿高度不变的Davenport谱,运用谐波合成法数值模拟风场。在此基础上,采用MSC-Marc软件完成弓网系统在不同随机风荷载作用下的动态性能分析。实验结果表明:模拟随机风的功率谱函数与目标谱结果非常吻合,随机风场对接触网风振响应及弓网间的动态性能影响很大,且沿风向定位器的第一吊弦退出工作时间随风速增大而增长。通过仿真结果比较分析,为进一步研究随机风场下弓网系统结构参数配合奠定了基础。     

小波消噪在电力电子装置故障检测中的应用

考虑电力电子装置中噪声因素对故障检测和识别的影响,用多尺度小波变换和小波包变换对信号进行消噪.小波变换是将信号分解成高频和低频成分,低频成分包含信号的主要性能,高频含较多的噪声,将高频平滑后再重建即可消噪.然后利用Matlab对电力电子装置故障暂态信号进行消噪处理,比较各种消噪方法的优缺点,并结合理论分析和模拟结果讨论了阈值的选取方法和原则.仿真结果表明,基于小波变换的消噪方法是一种提取有用信号、展示噪声和突变信号的实用方法.     

斜拉桥拱形钢塔的MTMD风振控制研究

以杭州之江大桥为例,研究斜拉桥拱形钢塔动力特性及多重调谐质量阻尼器MTMD风振控制方法。运用ANSYS软件,分析拱形钢塔施工及成塔状态的动力特性,确定钢塔MTMD风振控制振型及频率。采用改进谐波合成法模拟随机性良好的脉动风场,以拱形钢塔顶部位移及加速度风振响应减振率为优化目标,对MTMD系统的参数进行优化分析,设计可控制拱形钢塔面内与面外振动的调谐质量阻尼器TMD结构及其参数。研究结果表明:MTMD系统的控制效率与其参数有很大关系,MTMD系统存在最优参数组合,对于拱形钢塔施工未合拢阶段(风振最不利状态),MTMD系统应选择质量比为0.01,TMD个数为12,阻尼比为0.05,带宽为0.1的参数组合。MTMD系统中各参数对结构位移和加速度减振效果的影响较为一致,一般加速度的减振率大于位移减振率。