电气化铁路接触网雷击过电压研究

在运用电气几何模型对接触网捕雷面进行分析的基础上,考虑地阻抗对导线参数及场线耦合的影响,利用修正的电报方程对雷击时接触网上的电压、电流分布进行求解。建立了绝缘子闪络模型,对雷击过电压下绝缘子闪络进行仿真,分析了支柱通过钢轨接地、支柱上架设避雷器等方式对接触网雷击过电压的影响。仿真结果表明,地阻抗会对接触网雷击过电压的幅值及波形产生一定的影响,应根据设备实际的绝缘配合水平来配置避雷器。     

高速铁路信号系统的雷电暂态模型研究

信号系统是高速铁路的控制中枢,也是容易遭受雷击的薄弱环节,为了实现信号系统防雷故障的定量分析,需要建立信号系统的雷击仿真模型。通过测试获得系统中设备的散射参数、进行导纳参数转换,采用矢量匹配法获得导纳函数的极点分布。利用电路综合理论建立系统的差模和共模雷电暂态仿真模型,并通过实验室暂态响应试验验证模型的有效性,仿真结果与试验结果误差在5%以内。基于该模型建立包括接触网在内的整个信号系统雷电暂态模型,分析雷击接触网时各信号设备的雷击过电压,并结合设备的绝缘耐受水平分析信号系统中雷电防护的薄弱环节,所获结果可以用于指导高铁信号系统的防雷设计和故障分析。     

南方某动车所雷击故障分析及建议探讨

深入分析现场雷击故障的发生原因、入侵途径,并结合现场实际环境进行仿真建模,仿真结果显示此处雷击会对信号电缆产生绝缘破坏,支撑雷击故障的整体分析。最后,提出动车所应提高建设标准,同时建议修订当前电缆引入室内成端的相关标准。     

异步电机定子绕组匝间短路故障建模与分析

在充分考虑短路绕组间磁路耦合的基础上,建立了异步电机定子绕组匝间短路故障在三相静止坐标系下的数学模型,并通过坐标变换得到其在两相静止坐标系下的简化故障模型,对该模型进行仿真研究,采用扩展Park矢量法分析电机定子电流故障频谱。仿真结果验证了模型的正确性和有效性。     

基于刚-柔耦合模型的高速机车齿轮传动系统断齿故障仿真分析

用三维建模软件SOLIDWORKS对DF4B型机车走行部传动系统进行建模,并利用有限元软件ANSYS对故障齿轮进行柔性建模,再将三维模型导入动力学仿真软件ADAMS中,建立刚-柔耦合模型并进行仿真,最后分析了不同测点处的振动仿真结果。结果表明:通过对不同故障齿轮的振动信号进行频谱分析可准确的判断出故障的发生频率及故障的严重程度。通过对同一故障的不同测点进行分析可知振动信号的传递性,从而为状态监测中传感器的布置提供了理论依据。     

铁路电子系统雷击试验耦合网络和去耦网络研究

针对当前铁路电子系统雷击试验中,由于耦合网络和去耦网络的选择不当导致试验波形失真、发生器放电回路过热损坏、受试设备无法正常工作等问题,基于GB/T 17626.5—2008《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》,分析试验系统中各部分的电路结构,利用计算机仿真方式调整耦合、去耦网络的元器件参数,找到参数的最优取值范围,为雷击试验的合理有效进行提供依据。     

列车牵引逆变器输出电能品质及其故障特征研究

列车牵引逆变器输出电能品质与牵引系统关键部件的工作状态紧密耦合。分析了牵引电机转子断条故障、电机定子匝间短路故障及逆变器IGBT开路故障状态下定子电流的特定谐波分量特性。针对定子电流故障特征,使用快速傅里叶变换(FFT)对故障特征进行识别,提取特定谐波分量,提出了以特定谐波分量含量与基波含量比值大小定位故障部件的故障诊断方法。搭建了牵引系统状态监测仿真模型,验证了提出的故障特征与故障诊断方法的正确性和有效性。     

高速铁路27.5kV电缆金属护层的雷击感应电压

在建立并验证高速铁路27.5kV电缆分布式参数等效模型的基础上,采用MATLAB软件仿真研究接触网避雷器经接地电阻接地、避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络2种工况下,雷电流波经接触网入侵电缆线芯导体时接地电阻和土壤电阻率对电缆金属护层雷击感应电压的影响,以及电缆长度、雷电流波陡度对电缆金属护层雷击感应电压的影响。结果表明:电缆金属护层的雷击感应电压最大值随避雷器接地电阻的增加而增加,呈线性关系,当接地电阻增加到10Ω时,入侵电缆线芯的雷电流最大值约为13kA,说明避雷器发挥的保护作用受限;避雷器故障导致绝缘子发生雷击闪络时,如果土壤电阻率大于800Ω·m,电缆金属护层的雷击感应电压最大值超出外护套冲击耐受电压,可能导致击穿外护套;长度为500m的电缆其金属护层的雷击感应电压最大值最小;电缆金属护层的雷击感应电压最大值随着雷电流波陡度的增大而增大,但增长率逐渐下降。     

高速铁路对信号电缆的磁影响研究

利用Matlab/Simulink对现有的3种AT供电模式牵引网进行仿真,模拟正常负载和短路故障的情况,得到不同供电模式下贯通地线电流的变化。再带入磁耦合计算模型,得到信号电缆的感应电动势。仿真结果表明:感应电动势均未超过规定值,但新模式下故障时信号电缆的感应电动势达到90 V,该值偏大,需加设防护装置。     

直埋光(电)缆的防雷措施

通过对大量雷击直埋光(电)缆故障的统计分析，找出了光(电)缆受雷击的主要途径、特点，分析了发生的原因，提出了一方面要提高光(电)缆自身的防雷能力，另一方面要在光(电)缆线路上采取外加各种防雷保护措施，双管齐下，以达到光(电)缆防止雷击的目的。     

基于分形理论的高速铁路高架桥接触网系统雷击率分布研究

高速铁路高架桥接触网系统的雷击率分布可作为其防雷要点的重要参考依据.基于分形理论,考虑高架桥接触网系统引入的边界条件,以超松弛法进行差分迭代运算,建立接触网系统雷击分形模型,通过每次改变模型中的特定影响参数进行仿真,分析AF线及T线工作电压、高架桥高度、雷电流幅值和下行先导起始位置对雷击率的影响规律,结果表明:高架桥高...     

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。     

24脉波整流器中故障信号的重构

24脉波整流器在出现故障时,产生的故障信号数据量大,稀疏度低,无法准确做到故障预警.为此提出一种基于压缩感知理论(CS)的故障信号恢复重构的方法.首先,在MATLAB中搭建24脉波整流器模型,仿真出故障信号;其次,利用冗余字典对原始故障信号进行稀疏表示,并提出一种基于Dice系数相似性匹配准则的分段正交匹配追踪(Dice-StOMP)算法,该重构算法用Dice系数相似性匹配准则来替代内积度量匹配性准则,从而实现对支撑集的优化并恢复出原始信号;最后,在MATLAB中验证模型的有效性与算法的优越性.仿真结果表明,搭建的模型可以正确仿真出故障信号,而且新提出的算法相对于其他恢复算法,具有更高的重构精度与更短的重构时间.     

基于CEEMD的无绝缘轨道电路调谐区故障特征提取

针对无绝缘轨道电路调谐区故障特征难以提取的问题,提出基于补充总体平均经验模态分解(CEEMD)的调谐区故障特征提取方法。采用四端网理论和传输线理论构建无绝缘轨道电路模型,仿真分析调谐区不同故障对轨道电路表面电压的影响;利用经验模态分解(EMD)、总体经验模态分解(EEMD)及CEEMD分别对电压信号进行分解,再提取故障特征向量。仿真结果表明:CEEMD方法抑制了EMD和EEMD引起的模态混叠和残留噪声现象,提高了运算效率,能够有效提取无绝缘轨道电路调谐区故障特征。     

一起车辆5T探测站雷击原因分析与整改建议

在对2018年7月26日郑州局大召营上行车辆运行品质轨边动态监测系统(TPDS)、铁路货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统(TADS)探测站遭受雷击原因进行分析的基础上,提出处理方法及改进建议。     

铁路供电线路防雷技术研究

基于对雷电形成的原理和发展过程的介绍,分析铁路供电线路的雷击水泥杆事故和雷击引起频繁跳闸故障的原因,结合铁路实际情况,针对这些雷击故障提出具体的防范措施。     

铁路货车轴承内圈故障动力学仿真分析

以我国铁路货运列车的主力轴承——197726型轴承为研究对象,开展故障轴承动力学建模和仿真分析,探索轴承动力学响应特性随故障尺寸的变化规律.综合考虑轴承内部结构、约束关系、摩擦润滑和载荷条件,建立了轴承内圈存在滚道损伤故障时的刚-柔耦合动力学模型,并通过轮对跑合实验及包络谱分析验证了模型的有效性.最后,通过一系列动力学...     

基于MEEMD-HT的无绝缘轨道电路补偿电容故障特征分析

为研究无绝缘轨道电路补偿电容断线故障模式下的故障特征,采用一种改进的集合经验模态分解-Hilbert变换(MEEMD-HT)方法。为分析单一补偿电容断线故障对分路电流的影响,利用传输线理论建立ZPW-2000A轨道电路模型并仿真。采用MEEMD方法对发生补偿电容断线故障下的分路电流幅值曲线进行分解,并且通过HT生成Hilbert谱、时频能量谱、边际谱,对谱线的特征进行分析,实现对补偿电容的故障特征分析。仿真分析结果表明,采用的MEEMD-HT方法得出的Hilbert谱中的故障特征明显,该方法可以用作补偿电容故障特征分析。     

雷击接触网高速动车组的车体过电压分析及抑制措施

我国高速铁路采用大跨度高架桥结构,接触网离地面较高,容易遭受雷击进而引发动车组故障,给列车安全运行带来隐患,因此有必要探究雷击接触网时高速动车组车体过电压及其抑制措施。本文基于接触网电气模型和高速动车组电路结构,利用Pspice建立雷击接触网时车体过电压仿真模型,定量分析车体接地电阻参数对过电压的影响,提出抑制过电压的措施。仿真结果表明:雷击接触网时,受电弓所在的车体过电压幅值可达43.45kV,距离受电弓越远车体过电压越低;接地电阻器的分布电感对各车体过电压影响较大,且与车体所在位置有关,对距离受电弓越近的车体,影响越大。将2~5车的接地方式改为直接接地方式或电阻器并联电容的方式均能有效抑制车体过电压,且当并联的电容值大于10μF时,二者对过电压幅值的抑制程度基本一致,并在电阻器并联电容的基础上,通过减少接地电缆长度能够进一步降低车体过电压,将各车体过电压抑制在2kV以内。本文研究结果为车体过电压的进一步分析提供了理论依据。     

高速动车组在直接转矩控制下的机电耦合模型

从牵引角度对高速动车组车辆动力学性能开展多学科研究,建立牵引系统在直接转矩控制(Direct torque control)下动车组运行的机械电气耦合模型。建立动车组的车辆动力学Simpack模型和牵引传动系统的直接转矩控制Matlab/Simulink仿真模型,通过接口模块将2个系统连接起来,从而实现机械电气系统耦合,并且给出仿真算例。研究结果表明:该模型能有效地揭示动车组运行中的机械与电气特征变化情况。