赵震[1]2001年在《不同供电方式铁路电牵引系统工频电磁场计算与分析》文中认为随着现代化铁道的发展，越来越多的新建线路采用了电力牵引设计，许多旧线路的电气化改造工程也不断实施。目前，全国50％以上的铁路实现了电气化。然而，我国人口众多，铁路分布广阔，许多线路穿过人口密集地区，电气化铁道产生的电磁场不可避免地对人们的生活造成影响。此外，城市地铁和轻轨系统的建设也给沿线电磁环境研究带来了新的课题。准确地计算电气化铁路、地铁和轻轨周围的工频电磁场，有助于确定沿线电磁环境受污染的程度，并有助于对沿线居民身体和生活受工频电磁影响的状况进行初步的评估。 过去对电气化铁路周围低频电磁场的研究常常把各种复杂条件都进行了简化处理，计算模型与铁路实际差别较大，计算结果的应用有很大的局限性，不能满足实际的需要。论文应用镜像法对我国投入运行的各种供电方式电气化铁道产生的电磁场进行了计算，每种供电方式的计算考虑了全部金属导线的作用，因此与实际更为接近。论文同时用有限元法对电气化铁道隧道内的工频电场进行了探索性的研究和分析。论文最后把理论计算值与现场实测数据进行了对照，给出了理论研究的结论及其在实际中的应用。
苏立轩[2]2016年在《高速电气化铁路牵引供电系统对信号电缆的瞬态电磁影响研究》文中研究说明作为铁路运输的基础设施,信号系统承载着保证调度指挥和控制列车运行的重任,其在运行过程中的安全性非常重要。在高速电气化铁路不断快速发展的背景下,牵引供电系统尤其是牵引回流系统对信号设备的强电磁干扰的研究,特别是对于列车特殊运行工况以及牵引网故障条件下的瞬态电磁影响研究具有迫切性和必要性。本论文以此为背景,围绕我国高速铁路牵引供电系统以及列车特殊运行工况对信号电缆的瞬态电磁影响进行研究和讨论,主要研究内容如下:从理论角度对牵引网故障状态下接触网短路的暂态过程原理以及列车过分相时暂态过程的产生原理进行了研究。分析了短路电流的状态及传播途径,以及骚扰信号设备的机理和方式;利用数学模型分析了列车运行特殊工况下的暂态过程产生瞬态骚扰的机理。根据高速铁路牵引供电系统及轨旁信号电缆的特性,建立了基于多导体传输线的瞬态电磁影响分析模型,采用更适用于瞬态干扰计算分析的时域有限差分法对多导体传输线方程进行了数学推导,结合高速铁路牵引供电系统及线路条件的实际特点,基于Carson理论推导了包含频率相关损耗的差分近似公式,得到更符合实际情况的单位长度传输线一次参数。采用仿真模型,分别对列车正常运行工况、牵引网短路故障条件以及列车过分相特殊工况下,牵引网及列车产生的各种暂态过程在牵引回流各途径中的传播,和对信号电缆的瞬态电磁影响进行了计算和分析。并结合我国新建高速铁路及客运专线的联调联试及运行试验,采用实测方式获得的牵引回流以及信号电缆受瞬态电磁影响的测试数据对计算结果进行了详细的对比分析和验证。针对信号电缆平行接近长度与列车运行所处位置和短路发生位置,电缆屏蔽接地方式,大地导电率以及暂态过程合闸相位角等影响因素对信号电缆的瞬态电磁影响计算结果的影响规律进行了深入的分析,得到了信号电缆芯线感应电动势计算结果随平行接近长度变化关系;列车运行位置以及短路位置变化与对应长度信号电缆芯线感应电动势之间的关系;分析得出了信号电缆芯线感应电动势计算结果随大地导电率变差而增大;双端接地方式对骚扰的抑制效果优于单端接地方式,尤其对列车过分相暂态过程引起的高频率骚扰分量抑制的效果更明显;合闸/分闸时刻在电压过零点时,可以有效防止暂态过程对信号电缆产生瞬态骚扰的一系列重要结论。本文紧密结合高速铁路运营中出现的瞬态电磁干扰引起的安全问题,通过建模仿真计算和现场实测研究得出了丰富的结论。研究成果对于高速铁路信号系统干扰防护设计、施工和运营维护提供了参考依据和重要数例,对于保证信号设备正常工作、从而保障铁路运营安全具有重要意义。同时,成果对新建高速铁路动态验收阶段接触网人工短路实验及线路电磁兼容测试的测试断面选择和设置、以及测试数据的评判也具有指导意义。
慈明洋[3]2014年在《城市轨道交通搭载高速铁路大胜关桥过长江电磁感应影响研究》文中提出随着我国干线电气化铁路和城市轨道交通的发展,不可避免的出现交、直流电气化铁路相邻且并行运行的情况。宁和城际轨道交通在大胜关桥段与京沪高铁、沪汉蓉客专共桥面并行运行,使得高铁交流牵引网通过电磁感应在邻近城轨直流牵引网导体上产生危险感应电压。为此,必须对高速铁路与轨道交通间的电磁影响进行有效评估,提出合理有效的防护措施,从而保证直流列车的正常运行,为直流电气化铁路运营检修人身安全提供保障。本文结合现场调研结果介绍了大胜关桥段交直流线路分布情况以及相关电气参数。研究并分析了大胜关桥段交直流电气化铁路电磁影响产生的机理以及感应电压可能造成的危害。根据大胜关桥现场情况建立交直流线路等值电路模型,利用TRANAS仿真软件进行仿真计算。通过处理分析仿真结果,得到了京沪高铁与沪汉蓉客专在不同运行工况以及T-R短路情况下,在直流牵引网导线上产生的感应电压和感应电流曲线,并总结了感应电压变化规律。对架空地线和大胜关主桥钢桁架的屏蔽效果进行了仿真分析。将现场测试数据与仿真计算结果对比分析,验证仿真模型的准确性。结合现场测试和仿真结果,对高速铁路与轨道交通间的电磁影响进行了评估。研发了一种直流电气化铁道感应电压吸收装置,可以有效地降低交流牵引网对直流牵引网的感应电压影响。提出了保证直流系统正常运行以及保障运营检修人员人身安全的技术措施。
林国松[4]2012年在《高速铁路AT供电牵引网故障测距研究》文中研究说明近年来,我国铁路运输需求增速强劲,供需缺口进一步扩大。2001年以来,我国的铁路货运增速逐步提高,至2010年末,铁路完成货运量36亿吨,货物周转量27644亿吨公里,同期全国铁路完成旅客运量16.8亿人次,周转量8762亿人公里。根据既有统计数据,截至2010年中国高速铁路接近9000公里,并在未来的几年里,我国高铁的发展仍将持续。规划和已建成的客运专线包括京沪、京广、京哈、沈大、陇海、沪汉蓉通道等"四纵"、"四横"的高速干线;建设
张桂南[5]2017年在《电气化铁路多车—网耦合系统的电压波动问题研究》文中进行了进一步梳理随着我国电气化铁路的飞速发展,越来越多的动车组、和谐大功率机车(无特指情况下,文中统称为机车)接入牵引供电系统,车网电气耦合性问题日益严重,如多区域机车大面积出现牵引封锁现象。牵引供电系统网络结构、相关电气量的动态特性,负荷的非线性及多车-网系统复杂的电气耦合关系等构成了多车接入牵引供电系统的核心问题。本论文以多车接入牵引供电系统引发的机车牵引封锁问题为研究对象,依据“不稳定电气量再现—>车网系统稳定性分析—>系统电气量的时变特性分析与不稳定模态提取—>计及非线性控制策略的负荷特性优化与动态无功补偿”的研究路线,开展了多车-网系统电气量不稳定问题产生机理及抑制方法研究,主要工作如下:1)结合机车出现牵引封锁路段的实际情况,建立了“机车-牵引网”系统(车网系统)的联合仿真模型。考虑实际牵引供电系统存在高架桥、隧道等特殊路段,结合四周无限隧道模型及电磁场理论,计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容,并求取牵引网供电回路和高架桥桥墩间的耦合系数,实现了牵引供电系统的仿真建模,并通过分析短路阻抗、网压水平及钢轨电位验证了模型的正确性;基于瞬态电流控制搭建机车整流器模型;实现车网系统的联合仿真,再现了多车接入牵引供电系统电气量的不稳定现象,分析了主要影响因素。2)针对机车牵引封锁问题,研究了车网系统的稳定性。建立了车网耦合系统的数学模型,推导了造成车网系统不稳定的主要影响因素为车网系统的阻抗比;分析了Nyquist稳定性判据存在的缺陷,基于Bode图分析提出了牵引网电压波动抑制方案:通过改变机车整流器控制回路反馈信号的采样周期,即改变负载模块阻抗,使其与源模块阻抗匹配。3)针对车网系统不稳定电气量的时变特性,辨识了引发牵引供电系统电气量不稳定的模态成份。采用调制理论推导了调制信号在整流器中传播机理,通过模态分析与信号重构,明确了该电气量不稳定问题为电能质量电压波动问题;针对等幅-变频、变幅-变频调制下牵引网电压的时变特性,基于ELMD(Ensemble Local Mean Decomposition)对牵引网电压信号包络进行准确提取;采用Teager能量算子对信号包络线变频时刻进行了精确划分;采用EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)对各分段信号进行模态分解实现了电压波动细节的详细分析和频率估计,仿真、实测信号分析结果表明该方法能够较好的评估不稳定电压信号发生的时刻、持续时间、调制幅值及频率。4)针对机车的非线性电气特性,设计基于ADRC(Auto Disturbance Rejection Control)的非线性控制器达到优化机车的负荷特性的目的。在建立车网电气耦合系统数学模型的基础上,基于ADRC理论,从控制器结构、性能分析和参数整定角度,提出了机车整流器电压外环控制器设计方法,并设计了用于状态观测和扰动估计的非线性状态观测器,构建了一个新的非线性状态误差反馈控制律克服了传统ADRC的抖动问题。仿真结果表明ADRC能够很好处理PI控制器超调和快速性的矛盾;此外,相比于多变量控制器,ADRC能够从本质上抑制牵引网的电压波动现象。5)针对机车短时、集中式接入引发的牵引网电压波动问题,采用MMC_STATCOM(Modular Multilevel Converter STATCOM)动态补偿了牵引供电系统无功缺额。建立其单桥臂的数学建模,分析了主回路电流频率成份;分析了 MMC_STATCOM子模块电容电压控制策略,并利用Hurwitz判据对其进行稳定性分析;随后,分析了适于MMC_STATCOM的dq交叉解耦控制策略;利用Matlab/simulink搭建了MMC_STATCOM仿真模型,通过接入阻感负载确定了该模型稳压控制及单位功率因数控制的有效性;最后仿真分析MMC_STATCOM接入多车-网系统后系统的整体动态性能,验证了该动态补偿方案对多车接入牵引网引发电压波动现象抑制的有效性。
汪可[6]2013年在《电气化铁路对油气管道的影响及防护措施》文中指出传统的经验普遍认为交流电产生的交流干扰不能对油气管道的腐蚀造成影响,其主要危害来自于故障电流对人身安全造成的威胁。但是,近年来人们已经察觉到交流电气化铁路对地下金属管道的交流腐蚀影响和对相关设备的干扰影响日渐增大。由于交流电流所产生的干扰是一个研究相对较少,且相对较新的现象,而且由交流干扰在油气管道上产生的干扰电压电流所影响的腐蚀行为比通常的介质中的腐蚀反应要复杂得多,这些交流干扰主要来源于电气化铁道牵引网等对金属管线的感性耦合影响,以及大地回流中的阻性耦合影响,因此研究交流干扰有重要意义。本文针对交流干扰,主要从以下几个方面进行研究和分析：(1)为了确定电气化铁路在附近空间的电磁影响,本文建立了不同供电方式(包括AT和直供)的牵引网周围电磁场分布模型,并通过计算得到其在规定限值内的等值曲面分布情况。(2)给出了电气化铁路对油气管道叁种影响的感应电压计算方法。包括平行接近的磁感应电压计算,提出直线交叉时,感应电压的新计算方法；以及地电位影响时,埋线金属管线的电位计算方法。(3)并对埋地管道(包括管道交叉和平行敷设)磁感应电压的相关参数进行分析；给出单线和复线错车时,不同地电位影响在管道上产生的电位全分布,为工程设计施工提供理论计算依据。(4)对比分析,提出了相应的防护措施,即防腐涂层和牺牲阳极排流保护相结合的防护措施,以及相关参数的计算方法。
周敏[7]2015年在《锚段关节电分相的谐振过电压及抑制研究》文中认为我国的电气化铁路采用单相工频25kV交流电作为牵引供电电源，为平衡电力系统的各相负荷，从电力系统对称取流，在不同相位的供电区交界处，需要设置电分相装置。我国的准高速以及高速电气化铁路，电分相装置多采用锚段关节的过渡形式，但是锚段关节式电分相在应用中也出现了一些问题，例如机车过分相时产生的过电压现象，造成牵引变电所跳闸、车顶保护间隙绝缘击穿、避雷器爆炸等问题，因此需要针对电力机车通过锚段关节式电分相这一暂态过程，进一步研究过电压机理和抑制方法。本文针对牵引网和锚段关节式电分相的具体结构，分析了机车过分相的暂态过程中，处于动态变化的电路形式；建立机车过分相时的等效高阶电路，使用龙格-库塔方法对机车过分相时中性线上的电压进行求解。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，通过时序开关的配合和控制，建立了机车-牵引网-电分相联合仿真模型，对所建高阶电路模型以及理论分析进行验证。为确定机车通过锚段关节式电分相时，产生过电压的类型和机理，基于机车-牵引网-电分相联合仿真模型，对机车过分相的整个暂态过程进行仿真实验，捕捉到中性段线上的电压振荡区间和时序，通过拉丁超立方抽样-蒙特卡洛模拟，获得了电压谐波分布的规律，为之后研究抑制过电压的方法提供参考和实验依据。最后，从消耗谐振能量和破坏谐振条件的角度提出了抑制过电压的方法。在锚段关节式电分相结构中采用中性段双边加阻容装置的隔离抑制措施，可有效减弱中性段的电压振荡；通过控制机车过分相时接触线的电压相位，铁磁谐振过电压可以得到有效抑制。结果表明：通过在七跨锚段关节式电分相中性线双边加装阻容装置，可使过电压最大值降为68.10kV，抑制效果明显；采用八跨双中性段隔离抑制法，可以将合闸暂态电压与振荡电压隔开，从而减小过电压对牵引网系统和机车车顶绝缘的冲击。
张旭[8]2013年在《重载条件下铁路信号电缆对电磁干扰防护的研究》文中研究说明摘要：在很多铁路线路,尤其是重载线路,发生了多起信号电缆烧毁事故,然而调研国内外研究,发现针对信号电缆烧毁的问题都尚无系统的明确的机理分析和结论。在国外如巴西和澳大利亚,重载运输多采用内燃牵引,所以不存在电磁干扰问题。而在国内研究人员大多对电力电缆的烧毁进行研究,而对于信号电缆的烧毁研究很少；虽然已经有研究人员对电缆受强电干扰的影响作了一些研究,尤其是电缆芯线受强电影响的纵向感应电动势(LEF)的理论分析。但是最终都未提出桥梁和隧道区段电缆烧毁的解决方案。论文对信号电缆受电磁干扰的影响进行了详尽的理论分析和数学计算,并对电缆芯线的纵向感应电动势分别在在单端接地和双端接地的情况下的进行仿真分析：除此之外,我们安排和实施了多次测试,主要包括重载线路的现场测试和室内模拟测试,现场测试是为了更好地了解电气化铁道现场的各种电气参数；室内模拟测试主要为了验证芯线感应电动势的理论计算是否正确。最后,本文提出了电缆的改造方案,主要是针对在桥梁和隧道位置,并且对改造方案的效果进行了初步的验证,当然改造的合理性和科学性还需经过时间的检验。主要研究内容如下：第一,对电缆芯线受强电线电磁干扰影响进行严谨的理论分析,并对其中的重要参数的进行分析计算。第二,由理论分析得出的结论对电缆芯线受电磁干扰的影响进行仿真分析,并对两种接地方式给出评价。第叁,完成对电气化铁路现场的测试,以及对无法现场测试的内容进行室内模拟测试,现场测试选择在大秦线茶坞段郑重庄特大桥,对于室内测试,我们主要进行了电缆外皮的耐压测试和电缆铠装和铝护套的通流量测试,以及电缆芯线的LEF的模拟现场测试。第四,根据研究成果,提出电缆改造的具体解决方案,为了降低改造成本,其改造方案主要针对桥梁和隧道等特殊区段。最后,对提出的信号电缆防护牵引电流干扰的系统措施和解决方案进行验证测试,此次验证测试在朔黄铁路进行,分两次测试,目的就是验证改造方案的效果。
安义岩[9]2016年在《便携式轨道移频信号检测仪的研发》文中研究说明从“十一五”提出加速发展铁路和城市交通规划至今,中国逐步跨入“高铁时代”,高铁的出现加快了铁路客运和货运的流动速度,提高了铁路运输的总体效率,为我国的经济发展和社会进步贡献了新的力量。但高速铁路列车运行速度的逐步提升以及列车运行密度的不断增加,也给铁路部门对列车的控制和调度提出了更高的要求。轨道电路是铁路运输系统十分重要的组成部分,肩负着对列车运行控制和信息传递的重任,而在轨道电路中,轨道移频信号是铁路电务与机车交流的“语言”,通过轨道移频信号不仅可以判断出列车的位置,也可以检测出列车的运行速度,向列车传递控制信息。因此,研发一款满足目前高速铁路移频信号检测要求的便携式轨道移频信号检测仪,能够快速、准确、便捷的检测出轨道移频信号的特征参数,及时发现移频设备故障,对维护移频设备稳定工作,保证列车安全运行,具有重要的现实意义。本课题以目前国内铁路客运普遍采用的ZPW-2000A型轨道移频信号为研究对象,通过查阅大量相关技术文献,结合现场调研,制定了便携式移频信号检测仪的设计方案,设计了检测仪的硬件电路,编写了检测仪的软件程序,通过实验室和现场测试证明了设计的检测仪满足轨道移频信号的检测要求。本文的主要研究内容如下:根据《铁路信号维护规则》及铁路部门对便携式轨道移频信号检测仪的实际需求,制定了检测仪的技术指标和设计方案;提出了基于磁阻效应的轨道移频电流检测方法,通过对磁阻传感器各项性能的分析及铁轨外围磁场分布的仿真,总结出磁阻传感器输出电压与铁轨外围磁场的映射关系,论证了基于磁阻效应的轨道移频电流检测方法的可行性。阐述了移频信号的表达和干扰来源,对信号在时域和频域的特性做了深入的分析研究;提出了基于带通采样的FFT轨道移频信号解调算法,利用MATLAB进行解调算法仿真,仿真结果表明该算法实现了轨道移频信号频率参数的精确解调,分辨率达到0.01Hz。以稳定性、可靠性为前提,以高能化、小型化、节能化为设计理念,设计了以C6748 DSP为核心的检测仪硬件电路,包括:微处理单元外围电路、传感单元电路、自动选择量程电路、AD转换电路、WIFI通信电路、电源电路、LCD屏幕接口电路、复位电路。设计了检测仪的软件流程,在CCS5.5开发环境下,编写了各个功能模块程序,包括:数据采集程序、FIR滤波程序、FFT算法程序、移频信号频率参数计算程序、均方根算法程序、WIFI通信程序、显示程序。在实验室和现场对设计的检测仪进行了功能验证实验和性能测试,包括:传感器线性输出验证实验、温度特性验证实验、置位和复位输出验证实验、传感单元抗扰性能现场测试、轨道移频信号检测性能测试、电压和电流检测性能测试、WIFI通信性能测试。验证实验和性能测试结果表明,设计的检测仪可以稳定、准确、快速、便捷的检测出轨道移频信号频率参数,为便携式轨道移频信号检测设备的发展奠定了基础。
王洪峰[10]2009年在《牵引变流器电磁兼容技术分析》文中研究说明随着牵引变流器和计算控制系统在铁路传动中的广泛应用,电牵引传动系统的电磁兼容问题越来越引起重视。电力机车对环境的电磁污染已受到国内外机车车辆制造业的高度重视,而牵引变流器是严重的电磁干扰源之一,因此对牵引变流器电磁兼容技术的研究显得尤为重要。通过分析逆变器的谐波产生机理,高频谐波干扰途径以及高次谐波的危害。提出了常用的一些抑制电磁干扰的措施,如增加滤波器、屏蔽、接地、隔离等。分析逆变器供电时电机共模电压、轴电压和轴承电流的产生机理,研究轴电压、轴承电流与电机共模电压之间的本质关系。PWM脉冲作用下,电机内分布电容的电压耦合作用构成系统的共模回路,从而引起电机轴电压和轴承电流。轴电压的大小主要与共模电压和电机内各部分耦合电容有关。轴承电流主要由3种电流组成:EDM(Electric Discharge Machining,EDM)电流、d v/dt电流和环路电流。采用SVPWM调制策略比采用SPWM调制策略所产生的共模电压更小;提出叁相四桥臂逆变器和PWM逆变器输出前馈有源滤波器来抑制共模电压。以电磁场理论为基础,分析推导了四种典型连接回路的线路电感,给出了导线结构参数变化时不同连接回路的电感的公式。分析比较了四种典型回路对空间电磁干扰影响后,从理论上说明了在功率变换器设计中采用的连接回路的导体厚度和回路间的绝缘层都是越薄越好。通过主电路的合理布局,减小变流器换向回路的杂散电感和特征阻抗,能有效地减小换向过电压、电磁干扰能量,以及电磁干扰能量的传播。
参考文献：
[1]. 不同供电方式铁路电牵引系统工频电磁场计算与分析[D]. 赵震. 铁道部科学研究院. 2001
[2]. 高速电气化铁路牵引供电系统对信号电缆的瞬态电磁影响研究[D]. 苏立轩. 中国铁道科学研究院. 2016
[3]. 城市轨道交通搭载高速铁路大胜关桥过长江电磁感应影响研究[D]. 慈明洋. 北京交通大学. 2014
[4]. 高速铁路AT供电牵引网故障测距研究[J]. 林国松. 学术动态. 2012
[5]. 电气化铁路多车—网耦合系统的电压波动问题研究[D]. 张桂南. 西南交通大学. 2017
[6]. 电气化铁路对油气管道的影响及防护措施[D]. 汪可. 西南交通大学. 2013
[7]. 锚段关节电分相的谐振过电压及抑制研究[D]. 周敏. 华东交通大学. 2015
[8]. 重载条件下铁路信号电缆对电磁干扰防护的研究[D]. 张旭. 北京交通大学. 2013
[9]. 便携式轨道移频信号检测仪的研发[D]. 安义岩. 太原理工大学. 2016
[10]. 牵引变流器电磁兼容技术分析[D]. 王洪峰. 西南交通大学. 2009