北京地铁大兴线钢轨电位限制装置瞬动原因分析与优化设计

随着城市轨道交通的迅速发展,地铁在城市交通中发挥着不可替代的作用。地铁供电牵引系统为电力机车的运行提供持续不断的直流电源动力,其安全可靠的运行是地铁安全运营的重要保障。北京地铁大兴线自开通试运营以来,总是出现钢轨电位Ⅱ段多站同时瞬动的异常现象,通过分析轨电位Ⅱ段保护动作的规律特征,查找轨电位升高的原因,提出了解决问题的方案并优化了轨电位二次保护回路的设计,提高了运营效率,保证了运营安全。     

基于集肤效应的地铁短路时间常数研究

在充分利用广州地铁实测数据基础上,通过建立恰当的短路计算模型,证明了在地铁短路过程的发展阶段其短路电流的时间常数是不断变化的;同时,对集肤效应进行了深入的理论分析,通过对实际情况的适当简化,进行了相关仿真研究;在仿真结果的基础上,总结了地铁走行轨在集肤效应的影响下电阻和电感参数随频率变化的情况。     

地铁再生制动能量回馈装置框架保护配置研究

对逆变型地铁再生制动能量回馈装置并网方案进行了介绍。通过分析牵引供电系统既有框架保护配置,提出了逆变型地铁再生制动能量回馈装置框架保护的独立配置方案,对该方案下框架保护动作影响范围和框架保护与轨电位限值装置的配合进行了详细分析。     

接触网弹性线夹在地铁刚性悬挂中的应用

鉴于地铁刚性悬挂接触网在关节等区段接触线磨耗异常,分析了受电弓和汇流排之间碰撞受力,提出采用弹性线夹方案降低接触线磨耗的措施。     

第三轨中间接头不平顺阈值研究

第三轨中间接头安装的平整度直接影响到整个第三轨受流系统的可靠性.以武汉地铁某线使用的第三轨受流系统为研究对象,通过靴轨动态特性试验探究了靴轨动态接触力的变化规律及第三轨动态冲击来源.结合靴轨动态接触的特点,建立了含中间接头的靴轨冲击模型,并利用实验数据验证了冲击模型的计算结果;基于验证后的该模型,分析了中间接头不平顺激励下靴轨系统的动力学特性,并明确了中间接头不平顺的阈值.分析结果表明:中间接头不平顺高度差控制在0.2 mm以内,能够满足地铁车辆在较高速度下运行,并能有效减小靴轨冲击峰值和降低离线率.     

基于通信的列车控制(CBTC)系统中轨旁控制子系统一体化研究

分析了国内外CBTC(基于通信的列车控制)系统的结构特点.针对典型CBTC系统存在的问题,着重分析了CBI(计算机联锁)和ZC(区域控制器)均采用同一硬件和同一软件的轨旁控制子系统一体化方案,给出了该方案下轨旁控制子系统为列车计算行车许可的方法.最后对一体化的CBTC系统与典型CBTC系统下开放信号机、关闭信号机、人工解锁进路、解锁保护区段及CBI采集列车包络占用区段延时检测等功能的实现方式进行对比.对比结果表明,采用轨旁控制子系统一体化方案的CBTC系统可以减少子系统间的接口,降低ZC和CBI间的功能耦合度,提高系统的运行效率.     

地铁列车最优黏着控制研究

潮湿、雨雪等轨面条件会导致地铁列车的黏着利用率低,从而降低列车的牵引和制动性能,进一步带来安全问题。为了使轮轨黏着力得到充分利用,建立了地铁列车的单轴牵引模型,设计全维状态观测器对黏着系数进行估计,并通过滑模变结构设计控制器来对电机转矩进行控制调整,基于MATLAB/Simulink进行模型仿真和结果分析。仿真结果表明,这种方法可以实时搜索出不同轨面条件下的最优蠕滑速度,黏着系数保持在最大值附近,提高了黏着利用率。     

电气化铁路长大隧道区段牵引回流特性研究

由于电气化铁路长大隧道区段牵引供电系统特殊的电磁环境与电气拓扑结构,导致流经钢轨的牵引回流比例较大并产生过高的钢轨电位,因此需对隧道区段内牵引回流及钢轨电位分布规律开展深入研究。建立隧道区段直供带回流线方式下牵引网链式模型,计算接触网刚性悬挂方式下的牵引网导线阻抗参数,并推导多导体阻抗与导纳矩阵,利用Matlab/Simulink仿真平台建立长大隧道区段牵引供电系统仿真模型。在此基础上,分析机车运行时牵引回流在各回流通路中的分配规律,并研究综合接地系统对隧道区段钢轨电流、钢轨电位的影响。结果表明:电气化铁路长大隧道区段设置综合接地系统后,牵引回流经钢轨回流部分明显降低,并有效抑制钢轨电位抬升。     

地铁轨道系统电阻对杂散电流的影响分析

国内已开通运营的采用直流供电地铁线路,普遍存在轨电位异常问题,过高的轨电位将引发直流框架保护动作甚至导致接触网停电而影响运营。钢轨电位限制装置(OVPD)动作或长期合闸时,大量电流入地并形成杂散电流,对设备及金属构件造成电化学腐蚀,影响设备可靠性、耐久性及安全性。轨电位、杂散电流与土建、供电、轨道等专业密切相关,需系统性统筹考虑杂散电流腐蚀防护问题。而对于过渡电阻测试及杂散电流防护,国内相关标准及技术规程还不完善。成都地铁基于实测轨道系统各个电阻参数、专题研讨及专家论证等方式进行了一系列探索,重点研究轨道系统电阻对杂散电流的影响,并立足轨道专业对杂散电流腐蚀防护提出一些建议。     

地铁列车脱轨防护装置方案

[目的]在自然灾害、车辆或轨道关键部件失效、外部冲击等不可预知的复杂状态下,地铁列车仍有可能会发生脱轨。因此,对列车被动脱轨防护装置方案的研究十分必要。[方法]建立地铁列车多体系统动力学非线性仿真模型,采用典型的车轮踏面外形和典型钢轨外形匹配,根据地铁列车运行的线路特点,提出地铁列车脱轨防护装置的三种方案,对其进行了低速运行条件下的脱轨工况仿真。针对仿真结果,综合考虑防二次爬轨脱轨的效果、安装部位的强度,以及脱轨后铁轨与脱轨防护装置发生碰撞而对车辆造成的损害,提出了在构架下端安装防脱轨横向止挡作为脱轨防护装置的方案。针对该地铁列车脱轨防护装置,进行了动力学仿真分析,并与无防护装置工况进行对比。[结果及结论]地铁列车脱轨防护装置具有明显的防脱轨效果,且具有一定的可行性。地铁列车脱轨防护装置动态包络线符合某地铁线路的限界要求,不会影响列车正常行驶,可以进行工程应用。     

石长铁路动车组异响原因分析及治理

石长(石门—长沙)铁路开通运营半年以后,动车组通过上行线直线段某里程时存在异响,车体垂向振动较大。现场针对动车组异响区段轨面状态、钢轨廓形、平直度等进行了详细调查。调查结果表明,动车组异响区段轨面连续存在122 mm左右的不平顺,对应主频与车体垂向异常振动的加速度主频相符。随后依据现场的调查结果制定了个性化的廓形打磨方案,打磨后对异响区段进行了添乘检测。根据轨面状态、廓形观测结果和动车组车体加速度的测试结果可知,异响区段噪声强度明显降低,廓形得到修复,轨面的不平顺状态得到有效改善,轮轨关系改善明显,人体体感改善十分显著。     

钢轨打磨对动车组运行性能的影响

广深线部分大半径曲线和直线区段钢轨内侧存在明显的侧磨和动车组频繁水平加速度超限。通过对侧磨区段发生异常晃动车体的前后端、左右端加速度进行测试,结合侧磨区段钢轨廓型的测量结果,可以判断出现该型动车组频繁异常水平加速度超限区段存在不良轮轨接触关系。通过SIMPACK动力学分析软件中建立该型动车组单轮对、转向架、整车的动力学模型,分析了自由轮对仿真模型、弹性定位、完全刚性定位转向架仿真模型采用广深线打磨前后实测钢轨踏面时蛇行频率与车体固有频率的仿真结果。仿真结果表明当动车组以160km/h左右速度运行在打磨前实测廓形区段时,转向架蛇行频率与车体横向固有频率重合,造成车体平稳性和舒适性严重恶化。钢轨廓型打磨以后,改善了轮轨匹配关系,车载仪超限数量、添乘仪报警个数、轨检指标较打磨前均得到明显改善。     

地铁轨下胶垫参数对轨道垂向振动影响研究

以往地铁线路轨下结构研究过于简化,只考虑轨下弹性垫板单一变量对轨道动力学的影响,没有综合考虑刚度和阻尼参数对轨道结构动力学性能的影响。在车辆-轨道耦合系统动力学理论基础上,运用动力学软件SIMPACK建立地铁车辆-板式无砟轨道模型,分析轨下弹性垫板刚度在30~70 MN/m,阻尼在60~80 k N·s/m范围内变化对板式无砟轨道结构动力学性能的影响。研究显示,轨下垫片刚度敏感的动力参数顺序为轨道板垂向加速度、钢轨垂向加速度、轨道板垂向位移、钢轨垂向位移和轮轨力。     

基于轮轨动态测试的地铁列车运行平稳性异常问题分析

列车平稳性与车辆状态、线路状况、轨道结构及不平顺等因素相关。对某新建地铁线路试运行阶段开展了动态综合测试工作,发现列车在某些区段存在横向平稳性异常问题。通过轮轨动态测试及现场调查等方式对列车平稳性问题进行分析,确定轨向异常是导致列车平稳性异常的原因,并对轨向进行针对性精调及整治。结果表明,列车运行平稳性复测结果满足标准要求。同时阐述了列车平稳性异常问题发现、治理、验证的过程,证明了地铁新线开通前开展轮轨动态测试的必要性。     

郑西高铁K921段无砟轨道上拱整治方案研究

郑西高铁修建在大面积湿陷性黄土地区。论述和分析灵宝西—华山北区间K921+000—208区段线路轨道结构、线路设备、地质勘察和地基处理。针对K921+000—208区段线路病害,分析产生原因并进行研究,提出病害区段无砟轨道结构局部重新施作、局部挖除及重植轨枕、道床板落道整治、打磨轨枕承轨台和道床现浇承轨台方案;建议采用局部挖除及重植轨枕方案。     

地铁车辆接地回流性能动态分析与优化

本文分析地铁车辆在牵引供电系统中的回流性能，并提出车辆接地优化设计方案。针对常用时域仿真分析方法无法准确连续反映车辆整体运行过程的不足，提出一种用于地铁车辆接地回流性能分析的车网联合动态仿真技术方案。以车体采用经保护电阻接地和直接接地两种技术方案的实际车型为研究对象，在通用仿真环境下建立包含车体、车辆接地电路、牵引负荷、钢轨回流电路以及供电网络的综合模型。基于地铁线路和车辆关键参数获得牵引计算结果，并将其导入仿真模型，实现车辆牵引功率、受流位置持续动态刷新，从而模拟车辆运行过程接地回流分布特性。仿真分析表明，在同一线路采用相同牵引控制策略时，经保护电阻接地车型较直接接地车型有更小的钢轨至车体回流以及车体间电流，但车体电位略有抬升；并进一步基于电阻接地电路提出了两种优化接地设计方案，仿真结果证明这两种方案均兼顾了整车的车体回流与电位抑制。该仿真方法对校验地铁车辆接地方案性能具有实用性，所得仿真结果对接地设计具有一定的参考价值。     

城市轨道交通第四回流轨牵引供电技术

基于当前轨道交通牵引供电系统利用走行轨作为回流系统存在的问题,提出了在普通地铁线路采用四轨回流技术的必要性。结合目前运行的三轨和第四接触轨技术方案,研究和分析,提出普通地铁线路四轨技术实现方案,并提出正极采用架空接触网线路,采用四轨回流技术的可行性。此外,目前国内四轨技术的采用,需要对常用的普通地铁车辆回流接线方式做出...     

钢轨综合摩擦控制对于轮轨磨耗的影响研究

减小轮轨磨耗是提高轮轨使用寿命、降低运营成本的有效方法,而轮轨摩擦系数是影响轮轨磨耗的重要因素。在SIMPACK软件中建立C80多体动力学车辆模型,利用计算机仿真研究方法对轮轨综合摩擦控制对于轮轨磨耗的影响进行研究。结果表明,在直线区段不建议采用轮轨润滑作业,而在曲线区段建议采用轨顶、轨侧综合摩擦系数控制方法进行涂敷作业,且轨顶、轨侧适当摩擦系数配比的异步润滑模式具有较好的轮轨减磨效果。     

大铁路与地铁系统并行段接触轨轨枕配置研究

简要介绍大铁路和地铁系统轨枕的类型,通过分析机车的授流和回流,确定并行区段采用接触轨作为授流方式。详细分析了接触轨绝缘底座各种安装方式的优劣,提出绝缘底座优先采用加长轨枕合架的安装方式。在对大铁路机车和地铁机车的基本限界进行分析后,首次提出在大铁路与地铁并行区段接触轨与走行轨的相对尺寸参数;并结合相关工程案例,介绍了加长轨枕的特殊设计。     

钢轨打磨对动车组运行性能的影响

在广深线部分大半径曲线区段和直线区段,钢轨内侧存在明显的侧磨,且动车组水平加速度频繁超限。通过对钢轨侧磨区段发生异常晃动车体的前后端、左右侧加速度进行测试,结合侧磨区段钢轨廓形的测量结果,可以判断出在该型动车组频繁水平加速度超限区段存在不良轮轨接触关系。采用SIMPACK动力学分析软件建立该型动车组单轮对、转向架、整车的动力学模型,分析了自由轮对仿真模型和弹性定位、完全刚性定位转向架仿真模型采用广深线打磨前后实测钢轨踏面时蛇行频率与车体固有频率的仿真结果。分析结果表明:当动车组以160 km/h左右速度运行在打磨前实测廓形区段时,转向架蛇行频率与车体横向固有频率相同,造成车体平稳性和舒适性严重恶化;钢轨廓形打磨以后,改善了轮轨匹配关系,车载仪超限数量、添乘仪报警个数、轨检指标较打磨前均得到明显改善。