城轨钢轨电位与杂散电流动态分布

城市轨道交通普遍存在钢轨电位与杂散电流异常升高现象,已严重影响城轨供电安全.为阐明城轨钢轨电位与杂散电流动态分布规律,基于城轨供电系统结构建立供电系统动态潮流计算模型,分析多列车、多变电所并列运行下系统潮流动态变化,根据系统节点潮流参数建立钢轨电位与杂散电流的动态分布计算方法,基于列车牵引计算及系统实际参数仿真分析了多列车动态运行下系统钢轨电位、杂散电流分布规律.研究结果表明:列车运行功率重合度对钢轨电位与杂散电流有较大影响,当列车再生功率与牵引功率耦合较大时,回流安全参数会显著升高.为实际系统中钢轨电位及杂散电流控制提供支撑.     

直流牵引供电系统多站钢轨电位交互影响分布特性

为阐明城市轨道交通多个车站钢轨电位交互影响下分布特性,分析了钢轨电位限制装置（Over Voltage Protection Device,OVPD）等装置的动态接地特性,建立了直流牵引供电系统多站钢轨电位交互影响的仿真模型.基于该仿真模型,建立了牵引供电系统的节点电压方程组并通过迭代计算进行求解,从而得到线路的潮流参数以及钢轨电位、杂散电流的分布情况.基于国内某实际线路的参数仿真分析了多站钢轨电位及杂散电流的动态分布规律,从而首次阐明了系统多站钢轨电位交互影响的机理.研究结果表明：OVPD动作会造成泄漏电流增多并抬升其他位置的钢轨电位幅值,因而触发其他站点的OVPD接续动作,进一步抬升全线钢轨电位与杂散电流.此外,多站OVPD同时动作往往为泄漏电流构成回路,导致杂散电流水平激增.以上研究为OVPD动作特性的优化以及线路钢轨电位、杂散电流的控制提供了依据.     

基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型

地铁系统在中国城镇化建设过程中日益迅猛发展,其中的杂散电流腐蚀问题在保证系统安全可靠运行的过程中不容忽视.在杂散电流电阻网络模型和电流场分布公式的基础上,提出基于地表电位梯度的地铁杂散电流动态干扰范围评估模型,在模型中考虑了由于机车运行状态不同导致牵引电流的差异.使用现场测量的机车牵引电流变化曲线对模型进行了算例分析,并研究了过渡电阻对于电位梯度分布的影响规律.该模型能够根据国标GB/T 19285—2003中所规定的电位梯度阈值,进行考虑机车运行状态下的杂散电流干扰范围评估,并为地铁附近管线建设选址、腐蚀防护提供有效参考.     

城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂,在土壤湿度、运营损耗等因素影响下,走行轨绝缘往往存在不均匀的情况,对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法,利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割,并进行精确等效,参与多区间系统潮流计算,根据切面边界参数,计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律,并进行现场实测验证.研究结果表明:多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大,应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.     

埋地管道受地铁杂散电流干扰的缓解方法及效果数值模拟

埋地管道受地铁杂散电流干扰影响而在电流流出管段存在腐蚀风险,为有效缓解此类干扰,构建了具有多个牵引区间、排流网、地铁接地系统的地铁系统以及与其交叉的埋地管道及其阴极保护系统模型,选取了典型的以轨道泄漏杂散电流干扰为主和以局部集中接地泄漏杂散电流干扰为主的干扰情形主要缓解对象,分别设计了埋地管道侧、管轨连接方式以及地铁系统侧常见缓解方法的细化方案,基于数值模拟方法采用专业软件计算获得了不同缓解方案下埋地管道电位分布变化、地铁系统泄漏杂散电流分布等.基于此,分析总结了不同缓解方案的缓解效果.结果表明:设计的缓解方案均可有效缓解轨道泄漏杂散电流造成的干扰,而难以有效缓解局部集中接地泄漏杂散电流造成的干扰,应配合采取有效措施严格限制此类干扰累计出现时间,以满足埋地管道防护要求.     

液力变矩减速装置叶轮空转特性研究

液力变矩减速装置在不同工况下叶轮转速边界条件的确定是建立其CFD计算模型的基础,结合假设利用CFD模型确定了闭锁制动工况下导轮的状态,针对液力变矩减速装置牵引工况和制动工况下的叶轮空转现象,建立了CFD分析模型,应用析因设计与二次多项式拟合相结合的方法进行了叶轮空转转速的快速预测,确定了牵引工况下制动轮空转转速及制动工况下导轮空转转速边界条件,建立了液力变矩减速装置特性预测CFD模型,同时获得了泵轮转速与速比对稳态牵引工况下制动轮空转转速的影响规律,通过台架试验,验证了基于三维流动理论的牵引与制动特性预测仿真结果的准确性.      

抗剪栓钉对隔震桥梁地震响应的影响

目的研究抗剪栓钉对城市轨道交通隔震桥梁纵向地震响应的影响,分析考虑栓钉的摩擦摆支座组合刚度.方法以某在建城市轨道交通矮墩连续梁桥为研究对象,基于非线性时程分析方法,对比了不同工况下桥梁结构关键部位的地震响应,并分析了不同栓钉抗力对桥梁地震响应的影响.结果曲线、制动墩墩底纵向弯矩时程曲线及梁端纵向最大位移有较大影响;当栓钉剪断时,栓钉抗力对制动墩支座纵向最大位移几乎没有影响,制动墩墩顶纵向最大位移、制动墩墩底纵向最大弯矩随着栓钉抗力的增大而增大,抗剪栓钉的极限抗剪能力宜控制在竖向荷载的6%以内.结论对于城市轨道交通矮墩连续梁桥,进行摩擦摆支座减隔震设计时,要充分考虑抗剪栓钉抗力的影响.     

地铁车辆再生制动能量利用率影响因素

采用情景分析法,搭建了城市轨道交通车网仿真模型,对发车间隔、上下行发车时间差、载客量、行车密度、路况地理状态等因素对再生制动能量利用率及牵引变电站牵引能耗的影响进行了分析,给出再生制动能量利用率的主要影响因素.通过再生制动能量利用率较低的工况仿真,分析了站点列车制动电阻开启次数、低电压出现次数与该站点再生制动能量的利用以及电能质量间的作用关系.以上海地铁线路运营时段的发车间隔为例,运用仿真方法,探讨了地面储能系统容量配置与城市轨道交通发车间隔的取值控制策略.研究成果可为城市轨道交通节能提供理论指导.     

城市轨道交通杂散电流的成因与防护监测探析

介绍了城市轨道交通杂散电流产生的原因、腐蚀机理,针对性地提出了杂散电流的防护措施及监测方法。研究对于轨道交通车辆的安全运营、系统改造有一定的借鉴意义。     

城轨杂散电流与钢轨电位限制装置的关系探讨

在城市轨道交通系统中,会同时存在钢轨电位过高以及杂散电流过大的问题。一方面,当钢轨电位超过限定值时,钢轨电位限制装置就会通过接触器动作,将钢轨与大地快速短接,达到保障人身安全的目的。但同时由于钢轨电位限制装置闭合时,将会造成通过钢轨泄漏的杂散电流增大,对金属管线的腐蚀更大。另一方面,在杂散电流的防护过程中,虽然排流网的投入,可以有效地减少杂散电流的危害,但在泄漏杂散电流的时候,也会引起钢轨电位的增大,可能引发钢轨电位限制装置动作。所以,两者是互相影响的。     

基于灵活编组的轨道交通列车开行方案优化方法

针对城市轨道交通全日客流时间分布不均衡特性下的列车开行方案优化问题,从乘客广义出行成本和企业运营成本角度,考虑列车满载率对牵引能耗成本的影响,利用数学规划方法构建基于灵活编组模式下的多目标列车开行方案优化模型,并提出四阶段求解算法.以某城市轨道交通线路为对象进行案例分析,对比传统固定编组列车开行方案,基于灵活编组的列车开行方案使乘客广义出行费用和企业运营成本分别减少了14.6％和11.0％.结果表明:该方法能有效实现既有固定编组条件下,列车开行方案难以达到的乘客出行费用和企业运营成本双赢目标,可为我国城市轨道交通新型运输组织方案的制定提供新方法.     

基于改进符号聚合近似的柔性直流牵引供电系统馈线5G保护方案

基于电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的柔性技术是提高城市轨道交通直流牵引供电系统灵活性的新手段.为克服现有二极管整流的直流牵引供电系统能量流向单一和新能源并网困难的缺点,采用直流电压下垂控制策略对750 V柔性直流牵引供电系统建模,并研究该系统下的故障特性.针对远端故障电流和机车启动电流难以区分导致电流变化率和电流增量DDL保护不灵敏的问题,在5G通信实现馈线电流与供电区间机车启动电流数据交互的基础上,提出了 一种通过改进符号聚合近似(Symbolic Aggregate Approximation,SAX)算法实现电流数据符号化转换,并结合使用符号距离的动态时间规整算法(Dynamic Time Wrapping,DTW)建立保护判据的新型多端电流差动保护方案.仿真结果表明:所提出的保护方案在噪声为30dB,时钟抖动为200μs的情况下,仍可100％准确区分远端故障与机车启动状态,具有较高可靠性.     

钢轨电位分布模型及仿真

随着电力机车牵引电流不断增大,钢轨电位过高成为突出问题.本文通过建立直供方式下钢轨电位的分布参数模型,并用MATLAB进行仿真,得出了钢轨上电位和电流的分布情况.分析了主要参数对钢轨电位分布的影响;考虑机车本身的影响,引入了机车系数来修正钢轨电位峰值.最后给出了在通常情况下钢轨电位计算值和实际值的比较,验证了模型的正确性.     

起重机回转传动系统启动冲击载荷磁流变控制

针对起重机回转传动系统快速启动时冲击载荷容易导致设备损坏的问题,提出了一种基于磁流变技术的冲击载荷控制方法,即通过改变回转传动系统的传递刚度和阻尼特性,实现对快速启动时冲击载荷峰值和脉宽的控制.根据起重机回转传动系统启动工况的特点,建立含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,考察了启动工况下影响回转传动系统动态特性的磁流变联轴器刚度、阻尼等关键参数,预测了电流磁致效应对启动冲击载荷峰值的抑制效果.结果表明:采用磁流变联轴器的回转传动系统具有强大的动力传递能力,并可方便有效地调整启动冲击载荷特性,显著地抑制冲击载荷峰值.     

基于PSCAD/EMTDC软件的城轨交通单车电气特性建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真软件,首先采用面向对象的建模方法对城市轨道交通车辆进行了电气建模,所建模型包括主牵引系统、制动电阻、滤波电路、辅助系统、阻力计算、行驶控制等诸多单元;然后基于该模型利用上海轨道交通某车辆参数进行了仿真和校验,仿真结果表明所建立的仿真模型具有较高的仿真精度,仿真数据与实测数据一致,能够准确地模拟出车辆在不同状态的电气特性与行使特性.     

新型自减振行星传动系统动态特性分析

为了改善内、外部激励下机电传动系统的动态响应特性,提出一种新型自减振行星传动形式:TVD-PG(torsional vibration damper and planetary gear)传动系统,采用扭转减振装置取代传统行星齿轮中某一构件与箱体固连的方式.考虑传动轴扭转变形和行星齿轮时变啮合刚度,建立电机和适用于变速工况下的TVD-PG传动系统的耦合动力学模型.仿真分析了TVD-PG传动系统在启动和稳定工况时的动态响应特性,并与传统的行星齿轮传动方式进行对比.结果表明:在启动阶段,TVD-PG传动系统可快速减小电机电磁转矩波动,使电机和输出端转速快速平稳上升,同时改善了启动和稳定工况下行星齿轮系统的动态啮合力状况.由于机电耦合作用,在系统稳定时可清晰观察到齿轮系统内部激励参数对电机部分的影响.     

基于虚拟样机的转子式压缩机瞬态工况激励载荷辨识方法

针对封闭式压缩机瞬态工况下激励载荷测试困难的问题,文章通过测试启动过程等瞬态工况下压缩机排、回气口的位移响应,并结合压缩机的虚拟样机动力学模型,提出了一种压缩机瞬态工况下激励载荷的辨识分析方法。分析了转子式压缩机在启动阶段的载荷特征,明确了压缩机在启动过程等瞬态工况下的激励载荷具有较明显的脉冲激励特征,进而提出了对脉冲激励峰值出现时间以及峰值载荷的辨识算法,并通过实验测试验证了该算法可行,为压缩机-管路系统在启动过程等瞬态工况下的动力学响应特性分析奠定了一定的基础。     

基于路面识别的复合制动与ABS集成控制策略

为了使电动汽车在制动时既能充分回收制动能量,又能兼顾制动稳定性,针对四轮轮毂电动机驱动电动汽车,提出了一种基于路面识别的复合制动与ABS集成控制策略.以单轮制动模型为研究对象,利用Lagrange插值法估算当前路面的峰值附着系数和最优滑移率;通过比较目标制动强度与峰值附着系数,将制动工况分为常规制动和防抱死制动;针对常规制动向防抱死制动过渡的工况,通过一种在ABS触发前合理减少再生制动的方法,避免直接撤销再生制动带来的ABS频繁退出和启动.在MATLAB/Simulink环境下建立了仿真模型,仿真结果表明:路面识别算法识别准确度较高;复合制动与ABS集成控制策略能够合理地分配再生制动力与液压制动力,实现车轮的防抱死控制.     

2型高速动车组的制动力分配和可靠性建模

电制动力和空气制动力配合是当今高速动车组和新型城市轨道交通车辆制动系统的主要制动方式.2型高速动车组(CRH2)的电制动力和空气制动力以一动一拖的编组为单位进行协调配合,不同制动工况下电制动力和摩擦制动力的组成方式多样.通过分析其结构和制动力构成的特点,运用旁联结构建立了编组制动系统的可靠性模型.根据相似产品可靠性数据,对所建立的可靠性模型进行了定量计算.     

考虑车辆运动预测的AEB系统控制策略

针对自动紧急制动（autonomous emergency braking,AEB）系统弯道适应性差及舒适性不佳的问题,提出了一种基于高斯过程运动预测,考虑变曲率弯道和制动舒适性的AEB系统控制策略。基于三次样条曲线建立行车道路模型,对前车进行定位,并计算相对曲线距离。考虑车辆运动的非线性特性以及时间效应,建立基于高斯过程理论的车辆运动预测模型,设计了基于预测碰撞时间的分级预警与制动控制策略。联合仿真结果表明：提出的控制策略能够有效实现车辆的避撞,解决了AEB系统在复杂动态工况下的弯道适应性和制动舒适性问题。