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。     

地铁弓网电弧对机场仪表着陆系统影响研究

为了从理论上研究地铁弓网电弧对机场仪表着陆系统的影响。基于电波传播理论并结合GB/T 24338相关要求,选取国内地铁线路,在地铁满载全级牵引工况下,分别对地下线路和地上线路的电磁辐射进行测试。地下区段选取绝缘锚段关节为测试点进行地下屏蔽效能测试;地上区段选取分段绝缘器、绝缘锚段关节、非绝缘锚段关节等几个发生电弧较为频繁的位置,获得标准10m测量方法处的电磁辐射特性,并结合GB/T 6364相关保护率要求,对电弧辐射进行电磁兼容影响分析,给出了保护距离与弓网辐射强度的关系。研究结果表明:地下区段的电弧辐射不会对机场导航设施造成影响;地上区段绝缘锚段关节处的电磁干扰最大,在航向信标处峰值检波数据达到68.47dBμV/m;当地铁线路与跑道下滑线的距离大于63.96m时,该地铁线路电弧辐射不会对机场仪表着陆系统造成影响。本文的研究结果可为地铁线路和机场选址的合理性和可行性提供技术依据。     

地铁弓网系统受流试验及评估分析

地铁列车通常采用电力驱动,弓网系统是地铁列车获取电能的主要方式,弓网系统的受流性能对地铁列车的安全运营起关键作用。因此,新建地铁线路开通或新车上线运营之前,通常需对弓网系统的受流质量进行线路试验评估。文章首先介绍弓网系统的试验内容、试验方法和评价指标,然后,基于先期积累的弓网线路试验数据,对弓网接触压力、弓网燃弧、受电弓垂向加速度等评价指标提出合理化建议,以期为地铁弓网系统的受流质量评估提供参考。     

基于PMT电压一次积分值的城轨弓网电弧检测系统

为了能有效地检测出城市轨道交通列车运行中发生的弓网燃弧现象,设计了一种基于弧光中紫外波段日盲特性的城轨弓网电弧检测系统。首先,确定275～285 nm波段作为弧光日盲紫外检测法弓网电弧检测的特征光波段;其次,通过对光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)等效电路的分析,确定其阳极输出电压的一次积分值作为衡量弓网电弧强弱的特征量;最后按要求对系统各部分结构及主要参数进行了设计。该系统在兰州市轨道交通1号线进行了电弧检测试验,试验结果表明:该燃弧检测系统能够有效检测出燃弧现象、线性反应电弧的强弱,且不受自然光及列车运行方向的影响。     

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。     

地铁非接触式弓网电弧检测参数分析

基于弓网离线时刻电弧产生的机理,提取电弧发生时刻弧光特征量——(250±10)nm波段的紫外光作为在线检测目标,研制出了一套非接触式弓网电弧检测装置。通过现场检测采集广州地铁2号线弓网电弧数据,利用Matlab软件对检测数据进行分析。结果表明,电弧的发生导致列车牵引电流中0~50 Hz谐波含量明显增加。     

弓网电弧对机场终端全向信标台电磁骚扰的影响

选取高速电气化铁路电分相、锚段关节和普通点3个典型位置,采用点频测试和峰值、准峰值、平均值检波方式,在机场终端全向信标台(TVOR)的工作频段内开展弓网离线电弧电磁辐射测试;以某电气化铁路线路垂直下穿机场跑道为例,研究弓网离线电弧对TVOR的电磁骚扰影响。结果表明:电分相处的弓网离线电弧电磁骚扰最大,在频率为110 MHz时峰值检波的10m法值达89.4dBμV·m-1;普通点和锚段关节处的弓网离线电弧电磁辐射不会对TVOR产生影响,即便拉弧点位于铁路线路与机场跑道交叉点处,仍能满足防护率的要求,而电分相处拉弧点距铁路线路与飞机跑道交叉点的距离大于236m时,才能满足防护率要求。研究结果能够为机场区域轨道交通和机场航空的电磁兼容性设计提供依据。     

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。     

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。     

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。     

弓网电弧对航空器仪表着陆系统的电磁干扰影响研究

为探究电气化铁路产生的弓网电弧对航空器仪表着陆系统的电磁干扰,选取达成铁路复线电分相、锚段关节、普通点等典型位置,针对仪表着陆系统的工作频段,开展了弓网电弧的辐射测试。考虑环境因素,通过距离换算获得各典型位置10m处的弓网电弧辐射强度;应用电磁传播理论,推得电气化铁路垂直穿越航空器下滑道时的电磁骚扰最强点;以信号防护率为评估依据,结合弓网电弧实测数据,进行电磁兼容预测。结果表明,电分相处的电磁骚扰最大,在110MHz处电场强度的峰值检波数据达89.3dBμV/m;航向信号与骚扰场强之差只有9.2dB,低于防护率要求4.8dB。测试结果可为电气化铁路选线和机场选址的合理性和可行性提供技术依据。     

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...     

基于弧声信号特征的弓网电弧检测方法

文章提出了一种基于弧声信号分析的弓网电弧检测方法。列车运行声信号中包含着较多的环境噪声干扰声音,因此先经过降噪滤波处理,突出弓网离线电弧声音,然后通过对处理后声信号的傅里叶分析和能量计算,得到弓网电弧声信号的频率特征和能量特征。研究结果表明,电弧声频带较宽,分布在5~17 k Hz,在短时平均能量的计算中,弧声能量与刹车声能量、背景噪声能量有明显差异。弓网电弧的弧声可反映弓网电弧的发生时刻、持续时间、离线率、燃弧强度等信息,实现对弓网电弧的有效检测。     

基于弓网电弧模拟试验装置的电弧研究

设计了一套弓网电弧模拟发生装置,该装置通过旋转轮盘与碳刷相对运动,产生旋转电弧,能够模拟受电弓与接触网的相对运动。系统试验最高电压80 V,负载电流8 A,试验测试了电弧对系统的电压、电流的影响,并采用LABVIEW软件对其进行了谐波分析。     

弓网电弧磁流体动力学模型

弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,建立弓网电弧数学模型。通过对流体力学计算软件FLUENT进行二次开发,计算了静态弓网电弧弧柱区域和两极板表面的温度分布。结果表明:电弧极板表面温度低于电弧弧柱温度,受电弓滑板表面温度高于接触网导线表面温度;提高滑板材料的热导率能够有效降低电弧发生时受电弓滑板表面的温度。     

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。     

列车运行速度对弓网电弧电气特性的影响研究

列车速度的提高加剧弓网电弧的产生,影响高速铁路的安全稳定运行。基于经典的Cassie和Mayr电弧模型,考虑电弧长度、列车速度对电弧横向吹弧耗散功率的影响,对Cassie-Mayr串联电弧模型进行改进;通过模拟实验和仿真结果对比,验证模型的正确性。建立牵引供电系统实际参数模型,分析离线时间和列车运行速度对电弧电压、电流的影响;对比列车速度为100、400 km/h时的弓网电弧伏安特性曲线。结果表明,弓网电弧电压随离线时间、列车速度的增大而增大。当燃弧时间0～100 ms内、运行速度为100 km/h时,起弧电压幅值从35 V增大到137 V;当速度增大至400 km/h,起弧电压从37 V增大到386 V。     

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.     

弓网分离时刻牵引电流相位对弓网离线电磁骚扰影响研究

弓网离线电弧引起的电磁辐射，是列控系统主要的电磁骚扰源之一。为研究弓网离线时刻牵引电流相位对弓网离线电磁辐射特性的影响，在实验室中搭建弓网分离时刻电流相位可控的低压大电流弓网离线拉弧模拟试验平台，同步采集不同离线相位下的电弧电压、电弧电流及电磁辐射的时域波形数据，通过对电磁辐射时域信号进行快速傅里叶变换（FFT），分析离线相位对电磁辐射信号频域特性的影响规律。结果表明：弓网离线拉弧放电过程中，起弧和熄弧时刻的电磁辐射通常大于稳定燃弧时的电磁辐射；离线拉弧电磁辐射主要频段的中心频率约为4,7,15和25 MHz左右，且不同频段电磁辐射强度与弓网分离时刻的牵引电流相位相关，4和7 MHz骚扰信号峰值出现在270°相位发生离线时，15 MHz骚扰信号峰值出现在234°相位发生离线时，25 MHz骚扰信号峰值出现在306°相位发生离线时；离线时刻相位的随机性是导致弓网离线干扰故障随机性的重要原因之一。试验结果对于搭建测试平台进行故障复现、研究过分相区断路器的分合闸控制策略以降低电磁骚扰，具有一定的借鉴和启发。     

城市轨道交通弓网燃弧现象分析及试验研究

阐述了弓网电弧的产生过程及其危害,对目前的检测方法进行了对比分析,提出了一种基于弓网电弧紫外特性的检测方法,并通过现场实测,验证了该方案的可行性。