电子开关过分相装置控制策略研究

在高速、重载铁路以及一些长大坡道铁路,列车过分相时由于机车断电造成牵引力和速度损失较大,制约铁路运输能力提升及铁路供电的稳定性。电子开关地面自动过分相装置采用晶闸管器件,通过控制晶闸管的开断实现两供电臂与中性区之间的供电切换,具有断电时间极短、使用寿命长、供电可靠性高等特点,实现列车过分相时牵引力和速度几乎无损失,显著提高了铁路运输能力,提升了牵引供电技术水平。本文研究电气化铁路电子开关地面自动过分相装置的应用及控制方法。     

交流传动列车地面自动过分相控制策略

地面自动过分相技术已成为提升高速、提高重载铁路运输效率和能力的有效手段,如何发挥地面自动过分相技术优势列车采取的过分相控制策略是关键。文章在分析机械开关地面自动过分相过程中的列车控制过程及问题的基础上,提出了一种匹配适应性较优的列车控制策略,重点阐述了四象限的失电检测算法、逆变器的直流电压控制算法、整体控制逻辑与保护策略等。通过电子开关地面自动过分相机车适应性试验,验证了该控制策略的有效性,实现了列车带电过分相,辅助系统不断电,牵引力和速度基本无损失,并且在分区所无感知过分相。     

基于PSCAD的动车组过分相时车载牵引变压器励磁涌流仿真分析

在列车车载自动断电过分相过程中,动车组空载合闸时车载主变压器一次侧励磁涌流现象频繁发生,容易引起差动保护误动作,影响列车正常运行。针对以上问题,分析过分相时励磁涌流产生机理及实测电流谐波分量构成特点,利用PSCAD软件建立具有饱和特性的单相变压器仿真模型,考虑了剩磁、合闸角度对变压器励磁涌流的影响。结果表明,励磁涌流中高次谐波以二次谐波为主,且其比重超过基波分量的60%;变压器剩磁越大,合闸瞬间励磁涌流现象越严重;合闸角为0°时励磁涌流最大,合闸角为90°时涌流最小。     

电子开关带电过分相对PETT的影响及其抑制措施

分析了电子开关带电过分相的电气暂态过程,搭建了仿真模型并进行仿真。在电子开关带电过分相方式下,短时失电对电力电子牵引变压器造成了输入冲击电压、冲击电流以及直流侧电压波动的影响,且由于过分相前后输入电压的相位存在突变,其影响将会加剧。根据相应影响,整流级采用优化后的锁相策略,提高了相位跟踪速度,隔离级采用虚拟直接功率控制策略,减小了直流侧电压波动。最后在分相区前后相位差不同的工况下进行仿真,降低了过分相带来的影响,验证了措施的有效性。     

神华号HXD1型电力机车的新型自动过分相控制

针对神朔铁路的供电分相区多数处于长大坡道,电力机车传统过分相方式存在速度损失大和通过分相区时间过长等问题,电子开关过分相作为一种新型的带电过分相技术,首次在神朔铁路得到了应用。为适应电子开关快速换相,神华号电力机车的控制方式进行了相应的优化,在重载试验中,列车牵引、制动、惰行等工况均能实现带电、快速无故障通过电分相区。试验结果表明,神华号电力机车能适应基于电子开关的带电自动过分相的方式,速度几乎无损失,提高了重载铁路的运输能力。     

动车组电子开关过分相电磁暂态研究

使用电子开关的过分相方案可在一定程度上消除传统方式过分相导致的列车降速问题,提高列车通行能力,然而动车组在过分相时产生的暂态过电压不仅会威胁到车顶设备,而且可能会损坏分相设备。文章以某型号动车组构建了详细的主电路模型,包括高压系统及牵引变流器等;针对电子开关过分相的具体方案,设计了采用并联阻容装置预防过电压的技术措施,并针对不同的过分相死区时间开展了研究。仿真分析及实测数据对比表明,详细的动车组主电路模型能更准确地描述过分相的电压和电流暂态过程,暂态过电压幅值与死区时间有直接关系。试验验证了所提并联阻容保护装置用于暂态过电压抑制的有效性。     

地面自动过分相系统过电压抑制建模仿真研究

介绍了电子开关地面自动过分相系统工作原理,进行了接触网、牵引负荷、过分相装置电气参数计算和系统仿真建模。建立了基于电子开关地面自动过分相的机车带载通过分相区的等效模型。从抑制感应电压、阀组续流等方面综合设计了中性区RC支路关键参数。最后通过仿真验证了本方法抑制过分相过电压的有效性。     

基于电子开关的地面自动过分相装置技术研究

列车安全可靠地通过电气化铁路分相区是国内外很多专家和学者一直致力于研究的问题,其中基于高压大功率半导体电子开关的地面自动过分相技术是近年来的研究热点。本文研究电气化铁路电子开关过分相系统的系统构成、工作原理以及不同工作电压适应性问题,最后通过现场试验证明电子开关过分相技术的有效性。     

城市轨道交通运行中的车钩力最优控制策略

通过建立多质点城市轨道交通仿真模型,以深圳地铁1号线为研究背景,将优化列车之间车钩力作为控制目标,在列车达到某一恒速运动和恒力启动加速运动2种工况下,分析车钩力与牵引力之间的关系,进而依据车钩力仿真结果,提出列车评价车钩力标准,得到列车合理控制策略。其间,采用2种模型并行试验、牵引力合理分组和数理统计的方法,得出试验结论。并基于列车计算以及仿真结果对比分析,验证仿真试验的合理真实性。试验结果表明:在满足地铁车辆运行标准前提下,列车在恒力启动加速以及恒速运行2种工况下,可验证最优控制策略并非列车牵引力平均分配控制策略,进而可得到列车最优控制方式。     

基于KH算法的高速列车ATO控制策略优化研究

针对传统高速列车自动驾驶(ATO)控制策略优化时简化线路参数、列车牵引计算采用单质点模型等问题,将列车通过牵引供电分相区断电惰行纳入运行工况,建立动车组多质点模型。在满足列车运行图固定运行时间条件下,以能耗、准点性、停车准确性及舒适性为指标建立高速列车ATO控制策略优化模型。利用磷虾群(KH)算法对高速列车ATO控制策略进行优化。以兰新高速铁路某区间线路数据为例,仿真测试表明KH算法可以在较少的迭代次数下获得较粒子群算法更优的ATO控制策略,且列车过分相区断电惰行会对优化结果产生影响,验证了所提算法在优化高速列车ATO控制策略中的优越性及将列车过分相区断电惰行纳入运行工况的合理性。     

新一代地面自动过分相在市域铁路工程的应用探讨

市域铁路采用传统的交流25 kV供电制式,接触网上存在电分相即中性无电区,列车运行通过电分相时出现速度损失、带电闯分相引起弓网拉弧使弓网设备受损以及过电压等问题.本文提出一种地面电子开关自动过分相装置,该装置具有响应速度快、断电时间短、无暂态过程等特点,可有效解决列车过分相问题,且实施性强,具有一定的工程应用推广价值.     

电力牵引去电分相技术探讨

结合动车组辅助供电系统的特性分析了去分相的前提条件,以标准动车组为例,利用Matlab搭建仿真模型,分析了电力电子自动过分相装置中间电压的波动情况,检验了利用电力电子开关自动过分相的适应性。     

GSM-R网中一种基于中继站辅助的切换策略

GSM-R(GSM for Railway)网是铁路运输所专用的GSM无线通信网络。与普通GSM网中移动台的低速移动不同,GSM-R网中列车的高速移动会使接收信号产生严重的多普勒频移,另外接收信号还会受到电力牵引等其他干扰。因此对这些质量不佳的信号进行检测将导致移动台的切换误判,造成列车越区切换成功率较低,从而削弱GSM-R网的安全性和可靠性。本文对GSM-R网传统切换策略进行建模,并且分析其切换中断率。为减小GSM-R网切换中断率,提出一种利用中继站辅助列车进行越区切换的策略。在该策略中,移动台在切换时不仅要检测相邻基站的信号,还将对重叠区中的中继站信号进行检测。仿真结果表明:本文提出切换策略的切换中断率明显小于未使用中继站时的情况,能够提高列车越区切换的成功率。     

地面自动过分相系统应用于重载列车的研究

比较了常见的3种自动过分相方式,在此基础上提出了利用晶闸管代替真空负荷开关作为开关器件的地面自动过分相系统。为验证新型地面自动过分相系统的正确性,搭建了地面自动过分相系统以及电力机车的仿真模型。对电力机车通过分相区的暂态瞬间进行仿真,得出合理的晶闸管开关切换时间。     

一种新型地面开关过分相技术的系统方案研究

首先阐述了电气化铁路过分相的来由,简要介绍了地面开关过分相技术优势。在满足安全性、可靠性、可用性、可维护性等设计原则的基础上,分析并阐述了一种新型地面开关过分相技术的列车位置检测(计轴信号)、逻辑控制、开关执行、继电保护等4个核心子系统的技术设计方案,以及中性段长度的计算过程和方法。该新型地面开关过分相技术完全适应中国电气化铁路,解决了接触网中性区快速带电,列车持续保持动力的难题,有效提高列车运行速度,提升运营效率、节约旅行时间;同时也解决了在长大坡道或重载线路上采用传统过分相方案可能造成列车非正常停车或滑坡问题,具备推广使用条件。     

一种新型地面自动过分相系统研究

简要分析了中国客运专线的特点以及目前机车过分相方案存在的缺点。然后从系统构成、系统功能、工作原理以及运行试验等方面详细介绍了一种新型地面自动过分相系统。通过运行试验表明:该新型地面自动过分相系统能够保证动车组在各种运行工况条件下,切换开关合分闸引起的过电压不会造成绝缘破坏,合闸电涌不会造成保护误动;动车组进出中性段与切换开关合分闸瞬间不会影响对信号脉冲的判读,通过后能够自动恢复正常运行状态。     

关于电力变压器励磁涌流引起的保护跳闸的分析

本文针对不明原因的跳闸情况,进行了深入的原因分析和理论计算,并对电力变配电所在开关合闸瞬间,由于电力变压器励磁涌流引起的“后加速”保护动作的异常现象提出了具体的预防措施和解决方案。     

列车节能控制的优化分析

为研究列车节能控制问题，采用带有非线性约束的微分方程描述列车运行过程，用牵引力积分形式描述节能优化目标，并将最大值原理应用于模型求解。在确保安全运行、满足线路限速约束、机车性能约束和运行时间约束的条件下，充分利用线路坡道，以能量消耗最小为控制目标，得到列车优化控制的策略。针对由于模型奇异性而使控制策略还不能确定出列车所有工况转换点的问题，结合列车操纵经验给出列车节能控制算法。在列车运行仿真平台上验证了优化控制方法与算法的正确性。     

复杂艰险高原地区铁路双边贯通供电工程适应性探讨

复杂艰险高原地区铁路建设面临极端的自然环境和复杂的工程条件，为牵引供电系统带来众多挑战难题。在长大坡道处设置电分相存在安全隐患，复杂艰险高原地区铁路对牵引供电提出更高可靠性要求。本文研究了三种带电过分相装置：机械开关切换式地面接触网带电过分相、接触网电分相连续供电系统、电子开关地面自动过分相，但在严苛环境下过分相结构缺乏工程适应性，因此需进一步研究能够取消电分相的双边贯通供电技术。传统双边供电存在较大的穿越电流，不能被电力系统接受。组合式同相贯通供电、全交-直-交同相贯通供电方式通过变流器控制使牵引网电压处于同一相位，提高了电能质量，但整体可靠性一般。最终基于复杂艰险高原地区铁路工程技术条件选择单相牵引变压器同相贯通供电技术，可在工程适应性上达到较优权衡。     

列车自动监控仿真系统中列车运行模拟的设计与实现

将牵引计算、牵引控制策略应用到列车运行模拟中,着重从闭塞分区、道岔、临时限速3个方面完善行车模拟。以目前普遍采用的混合控制策略为基础,针对不同行车环境设计相应的列车工况切换策略,再依据牵引计算公式,利用迭代算法获得列车运行数据。最后,利用VC++软件平台实现了列车运行模拟功能。