高速磁浮列车长定子轨道几种故障情况的分析

与轮轨交通不同,高速磁浮列车轨道是一种同步直线电机的长定子,其因长距离露天铺设,有可能会出现定子电缆下挂、定子电缆绝缘层破损、铁芯环氧层老化破裂以及定子段间大错牙等故障情况,这些故障将直接影响列车的安全高效运行。为了实现上述故障的快速检测,以磁场为研究对象,对高速磁浮长定子电机及其轨道进行建模,仿真分析上述故障情况下的行波磁场,探讨主漏磁场与故障之间的规律,其中电缆下挂和铁芯环氧层老化破裂故障对应行波磁场的减弱,极端情况下减弱程度为25%;绕组绝缘层破损造成三相短路故障对应行波磁场强度增大近5倍,5和7次谐波也更加明显;轨道不同方向错牙故障对应行波磁场幅值的不同大小变化,当上下偏移3 mm时,变化程度约为10%,这些规律为后续的轨道故障检测工作提供理论依据。     

基于阶跃激励响应的牵引电机定子早期匝间短路故障诊断方法

为了实现对牵引电机定子绕组匝间短路早期故障的可靠诊断,文章提出了一种基于阶跃激励稳态响应电流的故障诊断方法。首先根据牵引电机三相定子绕组匝间短路模型,对定子绕组任意两相施加阶跃激励,推导出3种情况下的响应电流表达式,并依据响应电流稳态值的变化特征提出新的故障特征分量;然后,搭建故障电机仿真模型,分析短路电阻和短路故障严重程度对响应电流的影响,研究故障特征分量对早期匝间短路故障诊断的有效性与可靠性;最后搭建试验平台,分析当电机固有不对称时,匝间短路故障对故障特征分量的影响。仿真与试验结果表明,该故障特征分量可以表示早期的匝间短路故障及其严重程度,并且能滤除电机固有不对称的影响。基于阶跃激励稳态响应电流的诊断方法操作便捷,结果可靠性高,对保护牵引系统的安全具有极大意义,且具备极大的工程应用价值。     

高速铁路接触网行波传播特性研究

基于高速铁路接触网线路参数推导相模变换矩阵,并对接触网线路进行电磁解耦,计算得到行波各模量的衰减系数和相位速度。通过对衰减系数和相位速度频率特性研究发现,不同的频率分量和传输路径会造成不同的衰减和传播速度,因此,行波会在传播过程中出现色散现象,这给故障行波的准确提取带来困难。大地电阻率的变化对线模分量的衰减系数和相位速度影响不大,地模分量的衰减系数和相位速度随大地电阻率的增大而减小。在电磁暂态程序(EMTP)中建立基于频率相关参数的J.Marti线路模型。仿真结果表明故障行波的模2分量在故障点奇异性明显,适用于各种短路故障的行波故障测距。     

高速常导磁悬浮车辆对轨道平顺性要求的探讨

该文从常异磁悬浮车辆转向架在轨道不平顺激扰下的振动分析入手，分析了悬浮电磁铁悬浮气隙的变化特征。分析结果认为，常导磁悬浮车辆悬浮电磁铁吸力的调整范围有限，对轨道状态的跟随性较差，因此，必须对轨道梁的不平顺幅度和动态挠度进行非常严格的限制,睹能保证高速运行状态下悬浮电磁铁不与长定子铁芯相撞，实现车辆的安全运行。迭加的综合轨道不平顺的最大限值就是名义悬浮气隙（即8mm-10mm)，分析结论可为制定轨道梁的施工和养护维修的平顺性标准提供必要的参考。     

基于行波理论的10kV自闭/贯通线路故障测距技术

由于线路长、环境恶劣,10 kV自闭/贯通线路故障频繁发生,传统阻抗测距原理和基于线路监控终端的定位方法尚不能可靠、准确的确定故障(特别是小电流接地故障)位置,故障查找费时费力。利用故障产生的行波信号测量故障距离的方法已在输电线路获得成功应用。本文将行波测距原理应用到自闭/贯通线路,分析了自闭/贯通线路在接地及短路故障时产生的行波及其传输特征,并针对其线路结构的特殊性,提出了利用故障产生的电压行波信号线模分量、基于双端原理测量短路和接地等故障距离的模式,分析了实际应用中面临的行波信号获取等关键技术及故障初始相角、接地电阻、混合线路等对检测可靠性的影响。应用该方法的测距系统已在现场进行人工接地试验,并投入试运行,效果良好。该方法有望解决自闭/贯通线路故障定位这一难题。     

片间短路时变压器铁芯涡流场的三维建模与分析

由于变压器铁芯每级叠片的尺寸不同等原因,当前用于电机定子铁芯故障的二维方法难以适用。为得到故障时变压器铁芯局部磁通及涡流分布的变化,进而为优化设计提供相应的仿真依据,本文提出故障时变压器铁芯故障点的等效电导率,且基于此建立牵引变压器三维有限元故障模型;其次利用该模型对故障时变压器铁芯内部的磁通分布、涡流分布以及涡流损耗进行仿真研究;最后采用较精确的涡流损耗计算方法——等效电路法对涡流损耗的仿真结果加以验证。结果表明:该有限元故障模型对涡流损耗的仿真结果与等效电路计算结果相近,证明该模型对变压器片间短路故障仿真的有效性。     

改进技术管理,提高牵引电机可靠性

近年来,东风型内燃机车牵引电机的故障趋势,主极绕组、换向极绕组的接地和断线等定子故障正在逐年减少,而电枢绕组匝间短路或接地、均压线短路和断线、换向器接地和断片、铁心端板断裂、后支架断裂等电枢故障却逐年增多。就以我段为例,1984年须进行大修的牵引电机电枢达64台,加之随机车入厂大修及段内进行的单项大修的牵引电机,总计达130多台,约占全段配属机车牵引电机的三分     

中低速磁悬浮列车导向能力分析

采用Ansoft有限元分析软件对悬浮电磁铁的磁场进行计算．对中低速磁悬浮列车悬浮电磁铁导向力进行了研究，得出电磁铁发生偏移后，磁力线的总体分布并没发生很大变化．只在气隙处发生了扭曲；列车在直道正常运行时并不受导向力作用的影响；在气隙和偏移值一定时．悬浮电磁铁产生的导向力和悬浮力之间的比值基本上不随线圈中电流的变化而变化，该研究对列车在运行过程中出现偏航、列车在弯道运行过程中的导向能力考核有实际意义。     

常导高速磁悬浮列车电磁场的分析与测量

常导高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机驱动,依靠电磁场进行悬浮和推进。由于定子齿槽和材料不连续性的影响,其电磁场的分布情况很难通过解析的方式进行精确的描述。采用有限元方法对列车内的悬浮磁场和推进磁场进行了系统的研究,得到了气隙内的磁场分布,计算出了悬浮力和推进力,并发现了6倍频的波动。最后,采用霍尔传感器对气隙磁场进行了测量,验证了分析的正确性。     

高速磁浮轨道不平顺检测系统去噪算法

针对搭载式高速磁浮轨道不平顺检测系统,分析系统输出测量信号的噪声来源,除包括普遍存在的高频噪声外,还包括轨道梁接缝和定子接缝及定子面齿槽结构引入的结构噪声、车辆悬浮振动引入的低频悬浮振动噪声。根据噪声特点设计去噪算法,轨道梁接缝引入的结构噪声可用于里程定位校准,在对该结构噪声予以保留的基础上,首先采取对测量值进行阈值判断的算法去除其他结构噪声;然后,采用改进经验模态分解的自适应阈值去噪算法,去除残留结构噪声和高频噪声;最后,根据惯性基准法原理,采用频域积分法去除低频悬浮振动噪声。仿真计算结果表明:采用去噪算法可有效去除系统测量过程中由于轨道结构和系统搭载环境引入的噪声,信噪比增益提高约1倍,验证了算法的有效性。