基于能量守恒的弓网电弧建模研究

按照弓网电弧能量守恒微分方程,建立简单有效的弓网电弧确定性模型。在对牵引供电系统各组成部分进行参数计算的基础上,建立了牵引供电简化电路模型。将提出的弓网电弧模型以电流控制电压源形式直接接入牵引供电测试系统,对弓网电弧引起的电压波动问题进行仿真分析。仿真结果与实际系统动态特性完全相符,从而验证了模型的正确性。该仿真模型的建立,为理解弓网电弧非线性时变特性,研究弓网电弧导致的电力机车受流质量问题,进行谐波治理与弓网电弧抑制研究提供了研究基础。     

受电弓降弓过程弓网电弧等离子体动态特性研究

以磁流体动力学(MHD)理论为基础,对Fluent流体软件进行二次开发,配合动态网格技术,建立弓网电弧仿真模型。仿真分析受电弓降弓过程中电弧温度场和气流场分布,同时计算分析在不同降弓速度下弧柱电压随间隙的变化规律,并且利用弓网电弧模拟试验平台测试降弓过程电弧电压随间隙的变化规律。研究结果表明,在受电弓降弓过程中,弧柱伸长,受电弓与接触网附近发生气流运动,弓网间隙间逐渐形成2个旋转方向相反的漩涡,电弧在气流的作用下发生热收缩效应。降弓速度越大,电弧电压随间隙的变化率越大。通过对比分析得知仿真结果符合试验结果的变化规律。     

高速铁路弓网电弧模拟装置的研制

弓网关系是目前制约我国高速电气化铁路发展的瓶颈之一,而弓网电弧问题是弓网关系中需要解决的核心问题.由于现场勘察、测量弓网电弧有相当大的难度,为此依据弓网电弧产生机理,研制出一套弓网电弧模拟装置,可在实验室对这套模拟装置产生的电弧进行测量、数据采集,为研究解决弓网电弧问题打下基础.     

基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析

弓网离线电弧对受电弓滑板和接触网导线具有烧饬作用,严重危害列车的运行安全。首先介绍Mayr电弧模型,并基于能量平衡理论和横向吹弧理论,对弓网离线电弧弧柱的能量过程进行数学分析,研究高速气流对电弧耗散功率的影响。确立电弧耗散功率Ploss和车速v、电流I和离线间距l之间的函数关系,对Mayr电弧模型进行改进。然后运用Simulink仿真软件,搭建改进的Mayr电弧模型。最后对比分析弓网离线电弧仿真波形和实验波形,验证搭建的弓网离线电弧模型的合理性。结论如下:随着列车运行速度提高和离线间距的增大,气流对电弧的吹弧作用更加显著,电弧耗散功率增加,燃弧尖峰电压和熄弧尖峰电压增大。     

弓网离线电弧电磁干扰机理及防护

在铁路电气化区段中,弓网离线电弧产生的高频振荡脉冲是电气化铁道电磁干扰噪声的主要来源。针对电力机车高速运行时受电弓与接触线分离所产生的离线电弧,建立弓网电弧仿真模型,分析弓网电弧的频谱特征,在此基础上使用高频电磁仿真软件CST对机箱的电磁屏蔽性能(SE)进行仿真分析,旨在寻求更为有效的电磁防护措施。     

高速铁路弓网电弧抑制方法的研究

弓网电弧问题是制约电气化铁道提速的主要原因之一,为此本文提出了一种弓网电弧的抑制方法.通过在车载变压器高压侧并联一个适当大小的电容,降低电源及回路电感中能量在电弧中的消耗.基于MATLAB/Simulink仿真工具提供的通用模块,建立了牵引供电系统产生电弧的模型,并进行仿真分析.最后表明,当并联到车载变压器高压侧电容值取为8.3μF时,可以使弓网电弧的能量消耗降低40%,过电压降低30%.     

城市轨道交通弓网离线电弧特性研究

为了研究弓网电弧产生机理,基于实验室条件搭建弓网离线模拟试验平台,通过改变离线间距、电流、负载等参数,研究不同离线状态下弓网直流电弧特性。     

弓网电弧模型及其电气特性的研究进展

为防止弓网电弧侵蚀受电弓和接触网,避免其对机车设备和环境的电气干扰,保证机车可靠受流,针对电气化铁路及城市轨道交通的弓网电弧问题,从电气特性角度进行研究进展综述。首先,讨论弓网电弧的产生机理,归纳电弧的各种数学模型和弓网电弧特点。同时,从高速铁路弓网电弧的电气特性入手介绍当前国内外弓网电弧的电气侵蚀、电弧能量、电气干扰和电弧检测的最新研究进展。最后从电气特性角度,指出弓网电弧研究存在的问题和未来发展趋势。     

升弓过程中弓网电弧及接触线温升特性分析

当高速列车在站点启动升弓时,车体本身处于静止状态,此时受电弓与接触网(简称弓网)之间发生空气击穿产生的电弧会定点长时烧蚀接触网导线材料,弓网电弧的热侵蚀作用会严重影响接触网导线的服役性能,严重时可导致接触网导线断线故障.因此,研究升弓过程中弓网电弧的燃弧过程中接触网导线的温度分布特性,对减轻弓网电弧对接触网导线的烧蚀,...     

电力机车受电弓发展综述

电力机车速度不断提高导致弓网电弧加剧,已经严重制约了高速铁路的发展.本文从受电弓的结构和滑板材料角度阐述国内外电力机车减小弓网电弧危害的现状以及发展,并分析了受电弓滑板的发展趋势.最后从电气角度分析了弓网电弧的产生机理,指出在现有的机械手段的基础上还应结合弓网电弧的电气特性进行研究,从而找到抑制和消除弓网电弧的方法.     

高速铁路弓网电弧试验系统

高速动车组通过弓网电接触获取电能。随着动车组运行速度的提高,受轨道不平顺、接触网波动以及受电弓弓头振动等因素的影响,弓网电接触状态恶化,使得弓网电弧频繁发生,弓网电弧对接触网导线、受电弓滑板侵蚀严重,影响受流质量,制约动车组速度进一步提升,因此有必要对弓网电弧进行系统研究。本文分析弓网滑动受流过程,研制一套弓网电弧试验系统。该系统能够模拟弓网柔性平直接触、滑板"Z"字形运动及垂向沉浮运动等弓网运动状态。并利用该系统对弓网接触电阻和电弧电气参数、形貌特征进行试验研究。     

弓网电弧的能量特性探讨

牵引供电是高速铁路关键技术之一,弓网关系是牵引供电的关键组成,而弓网电弧是弓网关系的突出问题。深入全面地了解弓网电弧的能量特性具有非常重要的意义,发现弓网电弧能量大小与电路结构及参数的关系,找到弓网电弧能量在时间和空间上的分布规律,揭示弓网电弧的腐蚀机理;从电气上找出减小弓网电弧危害的措施和弓网电弧危害的评估方法,提高牵引供电质量。文章从经济有效地解决弓网电弧问题的角度展开探讨,从弓网电弧的电气本质入手,在弓网电弧能量与电路结构和参数关系研究的基础上,找出弓网电弧能量大小与电路结构和参数关系,描述弓网电弧能量在时间和空间上的分布规律。     

基于LSSVM的地铁弓网系统广义动态建模与仿真

提出基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的弓网系统广义动态建模方法,并对弓网模型进行辨识及仿真研究。首先对离散化后的弓网系统动力学模型的线性部分和非线性部分进行分析,构建ARX Hammerstein弓网系统模型,然后根据LSSVM的方法对模型参数进行辨识,最后利用弓网实际检测数据对该弓网模型进行弓网接触力的建模预报试验。试验结果表明,LSSVM-ARX Hammerstein弓网模型可以有效地逼近弓网系统接触力的动态行为,具有较高的预报精度,从而验证了所提方法用于弓网系统广义动态建模的有效性。     

弓—网高速动态受流仿真研究

弓－网动态受流是高速电气化铁路的关键技术问题之一。为了深入了解弓－网受流的动态特性，本文用有限元法建立了弓－网动态受流的仿真模型，采用纽马克法作为仿真算法，对动态受流进行了数值仿真，并根据仿真结果对影响受流的弓－网系统各主要参数进行了讨论。     

高速铁路弓网电接触研究综述

针对弓网电弧产生机理、电弧能量损耗、载流摩擦磨损规律、弓网材料的选取等方面,综述了国内外对弓网电弧和载流摩擦的研究现状,指出了弓网电接触研究过程中存在的问题,提出了该领域今后可能发展的方向,为更深入的研究打下基础.     

基于弓网电弧动态模型的高速列车弓网电弧产生机理

分析了高速列车弓网电弧产生的机理,结合受电弓和接触网间的离线时间、材料缺陷、电腐蚀等问题,解析了弓网电弧与高速列车安全的关联机制。依据电弧理论的动态模型算法,推导了Cassie模型和Mayr模型的理论公式,并论述了这两种模型的适用条件和应用范围。提出了高速列车弓网电弧方面目前仍存在的问题及未来电弧研究的展望。     

负载特性对弓网电弧能量的影响

随着列车运行速度的提高,弓网离线现象愈来愈严重,弓网电弧频繁发生,弓网电弧烧蚀受电弓滑板和接触网导线,其烧蚀程度与弓网电弧能节的大小密切相关.利用弓网电弧模拟试验系统研究不同负载功率因数、牵引电流时弓网电弧的电压电流,分析弓网电弧的平均燃弧时间与牵引电流和负载功率因数的关系、弓网电弧能量与负载功率因数的关系.研究结果表...     

高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数，建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型，进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型，并通过与实测升弓过电压进行对比，验证有限元模型的可靠性；将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上，调整列车运行速度和弓网离线时间，分析其对弓网电弧发展的影响，研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明：当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时，易发生弓网完全离线，并产生较高车体过电压；车速为300 km·h^-1时，弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV；车底主要区域对地电位高于2 kV，磁感应强度峰值为3.8 mT；通过增加3车保护接地数量，提高车体过电压的泄放能力，使车顶-轴端过电压降至5.47 kV，最大磁感应强度降至2.6 mT，车底区域磁场分布更加均匀，有效地抑制了车体过电压，改善了车载设备的电磁工作环境。     

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。     

弓网系统电弧的产生及其影响

弓网系统电弧的产生与弓网接触电阻、电动列车的取流量大小有关.电弧能维持电动列车取流的连续性,但对弓网系统产生电气磨损,并对环境带来电磁干扰.通过改变弓网系统的振动特性、选取合适的弓网接触压力、合理匹配滑板与接触线的材料、改进接触线的生产工艺、提高接触网的施工质量等,能有效减少弓网系统电弧现象.可以根据列车一定取流量及运行速度时的电弧次数与持续时间对弓网接触特性进行评价.