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针对我国电气化高速铁路中存在接触线不平顺状态评价困难的关键问题,课题采用“弓网模型与仿真->风阻尼影响与实验->弓网数据处理->接触网线谱构造->弓网非接触式检测”的研究思路。首先,理论推导和有限元软件建立了接触网-受电弓系统动力学方程及有限元模型,计算并验证了弓网耦合模型仿真结果的正确性。接着,推导并修正了计及空气阻尼情况下的接触线波动速度公式和弓网动力学方程;模拟接触网空间随机风场并将风载荷施加到弓网有限元模型中,分析了风载荷造成的接触网振动及其对弓网动态特性的影响;使用计算流体力学软件仿真了典型接触线及其覆冰情况下的气动力参数,通过风洞实验测量了典型接触线的气动力参数,并对仿真结果进行了验证;推导了考虑接触线气动力参数的接触网风载荷模型,仿真了接触线在覆冰及无覆冰情况下的风振响应。接着,提出了针对接触压力实测数据超标点的数据预处理方法,并使用实测数据及仿真数据分析了接触压力数据的平稳性,对比不同方法提取接触压力趋势项的效果并提出使用二阶差分标准差评估接触压力质量。然后,阐述并明确了接触网线谱的含义,对比分析了接触压力AR谱对不同线路、车速、弓网匹配和风场影响的量化作用,进而提出了基于动态抬升谱的弓网匹配评估方法和接触网线谱构造方法,采用实测及仿真数据验证了方法的合理性和有效性。最后,对弓网非接触式检测结果,使用现代信号处理的方法提出了对受电弓滑板裂纹、接触网绝缘子破损及片间夹杂异物情况下的故障识别方法;并利用QT及C 语言开发了弓网动态特性高级谱特性分析软件。课题提出的接触网线谱的构造及相关分析方法为评估接触线不平顺状态和弓网关系提供了有效的新思路,也为今后我国电气化高速铁路接触网的安全运行和有效评价提供重要的技术支持。
针对我国电气化高速铁路中存在接触线不平顺状态评价困难的关键问题,结合轨道交通电气化与自动化关键技术、现代信号处理的理论知识和计算机仿真建模技术,通过系统研究影响电气化高速铁路接触线不平顺的因素,划分接触线不平顺状态,利用大量的电气化高速铁路接触网实测数据和仿真模型,借鉴轨道谱经验,尝试构建电气化高速铁路接触网线谱,并进行工程实测数据和仿真数据的相互验证。进一步研究电气化高速铁路接触网线谱与接触线不平顺的关系,以及接触线不平顺状态对弓网受流质量的影响,为评估接触线的不平顺状态和弓网关系提供一条有效的新思路,也为今后我国电气化高速铁路接触网的安全运行和有效评价提供重要的技术支持。
在高铁的整个系统中,接触网是最容易出现问题的环节。接触网是高铁的牵引供电系统,从铁路上方架设的接触网上取得高压电流,从而获得持续充足的动力。柔性的接触网,最易受到外力的影响发生位移,在遭到雷击后发生短...
电气化铁路接触网是在电气化铁道中,沿钢轨上空“之”字形架设的,供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架,是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、...
电气化铁路最高的客运机车和车辆是160km/h 货运是120km/h 动车组200km/s高速铁路看车型 动车最高250 高铁300
浅谈电气化铁路接触网线谱研究
基于现代信号处理中谱分析理论,通过对采集的接触网相关数据进行统计分析,建立合适的接触网线谱作为衡量接触线不平顺状态的参考是一种新的思路。通过对国内外研究现状及发展动态进行分析,提出电气化铁路接触网线谱概念,阐述了构建线谱的意义,最后对其相关研究内容进行了论述。
a高速铁路接触网的研究
112| 电气时代 ?2011年第 10期 供配用电产品与技术 PRODUCT & TECHNOLOGY 「电力系统」 高速铁路及客运专线的接触网是专线电气化铁 路的牵引供电系统的主体和关键,它直接关系到高 速铁路和客运专线的可靠性、稳定性和安全性。 高速铁路接触网 高速铁路接触网与普速铁路接触网主要的区别 是外部环境发生了变化。在普速铁路中,机车的负 荷主要是牵引负载和克服线路阻力,因此牵引特性 表现为负荷小和非均匀性;而高速铁路的牵引负荷 主要是列车克服高速行驶下空气阻力所需的动力, 而牵引负载及线路状况所占的比例较低,因此高速 牵引负荷的特点是负荷大(是普速牵引负荷 3~4 倍),并具有持续性。为保证大负荷持续供电,接触 网的载流量要求有大的提高,因此高速铁路接触网 与普速铁路接触网在材质、工艺、技术含量和结构 参数方面都有质的区别。 1. 材料和零部件的区别 普速铁路与高速铁路
X射线谱仪X射线谱仪和太阳监测器分别安装在卫星顶板和侧板上。其中,X射线谱仪用于探测月球表面元素受太阳X射线或宇宙射线激发产生的荧光X射线,如Mg、Al或Si元素等。其飞行方向与卫星轨道成45度角,正对月面。太阳监测器正对太阳,监测太阳活动,从而得到入射的太阳X射线能谱,结合X射线谱仪,获得到相关元素的绝对丰度。在月表向阳面,当太阳X射线射到月表,发生光电效应,产生X射线荧光;这些荧光被X射线谱仪某个(些)探测器单元探测到,经过后级电子学系统处理,将所探测信号转换数字信号后,以1024道能谱的方式被记录, 并经1553B总线传到地面。
太阳监测器采集太阳X射线,将所探测信号转换数字信号后,并以1024道能谱的方式被记录,并经1553B总线传到地面,探测器单元的硅介质与一定能量的X射线荧光产生光电效应,至少产生一个电子空穴对,由此产生的电信号反映月表不同元素或天然放射物质发生的特征X射线能量不一样,将被观测信号以不同能谱方式记录,根据这些能谱,依据定标曲线推算对应的元素。
X射线谱仪设计有21路探测器,是此次载荷中探测器路数最多的系统,为有效预防多路探测器之间相互干扰,在硬/软件设计中还专门设计了"隔离"探测器单元功能及对太阳监测器计数率的调阈指令,以提高探测器在轨长期工作的可靠性。
研制者介绍,通过分析、融合和归纳X射线谱仪探测器与太阳监测器的观测结果,可以绘制各元素的全月球分布图,发现月球表面资源富集区,鉴别新的类型,为月球的开发利用提供资源分布的数据,以及检验月球形成与演化的模型,为月球演化的深入研究提供重要信息和有用数据。
据了解,X射线谱仪是我国绕月探测工程实现月球资源探测、研究月球组成预演化等的重要手段和有效方法之一。"在我国探月工程分三步走的进程中,通过一期嫦娥一号卫星有效载荷绕月工程在轨观测,我们将获得月球表面元素的种类及其含量、分布。有了月表元素分布图,就能为探月二期工程利用月球车登月后进行资源探测和进一步的科考研究提供依据,为研究月球的形成、演化模型和未来资源开发利用提供更进一步的验证信息。"
20世纪70年代,美国Apollo-15、Apollo-16从环月轨道上各发射了一颗环月运行的科学卫星,卫星上就有荧光X射线探测器,首次在环月轨道上探测月表X射线荧光,进而研究月表的地质化学组成。2003年,欧空局发射的SMART-1卫星在0.5~10keV能区探测了镁、铝、硅的绝对分布;今年9月日本发射的月亮女神也对月球元素进行了探测。印度2008年将发射探月卫星, 对月球低能X射线进行探测。
研制者表示:"总之,20世纪90年代后,国际上兴起的新一轮探月热,这不仅因为月球是地球的天然卫星,更重要的还在于月球宝贵的资源和月球位置的价值。因为通过元素探测,我们可以知道月球上分布着哪些资源,将来开发月球时可选择在资源富集的地区,通过开采月球资源,满足人类社会的需求。"因此,对月球元素探测是一项很重要的科学研究。
当谈到X射线谱仪的应用时,研制者介绍,近期一些天文卫星上都会应用X射线探测器。今后,星载探测器发展的趋势是高性能、低功耗、小体积、轻重量。在探月二期工程中,我们将在一期的研制基础上,使X射线探测器设计更简化、更小巧、更可靠、更高性能,可把它安装在月球车机械臂上,在月球上行走,实现近距离元素探测。
嫦娥一号卫星探测工程在国防科工委月球探测工程中心、航科集团探月卫星总体及中科院有效载荷总体部的领导下,用不到4年时间完成一项复杂而庞大的工程,开创了我国航天史上研制时间最短的先例。X射线探测器作为中科院承制的有效载荷之一、我国深空X射线探测能段首例,在研制进程中遇到不少困难。
X射线谱仪太阳监测器
太阳监测器:指向太阳,监测太阳X射线辐射,配合月表X 射线观测,获得元素的绝对丰度分布。
电控箱
电控箱:含数据获取、数据采集、数据管理及星上软件,实现对所观测数据的获取、编采、管理及传输等功能。
X射线谱仪探测器采用先进的Si-PIN半导体探测器技术,具有低功耗、高分辨的特点,主要由3台单机组成。
其一是X射线探测器:由Si-PIN组成的半导体探测器阵列,包括4路1~10keV的低能探测器,探测面积为1cm2,16路10~60keV的高能探测器,探测面积为16cm2。在轨观测时探测器始终对着月面。
其二是太阳监测器:由于月表元素受激发产生的荧光X射线与太阳X射线的辐射强度有关,所以X射线谱仪系统设计了太阳监测器。利用太阳监测器监测太阳X射线辐射状态,获得射入到月球的太阳X射线能谱、流强等信息,为X射线谱仪数据处理提供参考依据。太阳监测器探测能区为1~10keV,有效面积为0.25cm2。
位于卫星顶部,对着太阳,观测太阳X射线,可配合月表X射线观测,进而获得元素的绝对丰度分布。同时可以利用太阳监测器监测太阳活动,做出太阳X射线连续谱。
其三是电控箱,内含数据获取系统、数据管理系统及软件等,它负责电源供给,在轨观测元素信号的处理、数据管理、数据传输等,并将信号传到卫星有效载荷的大容量存储器,通过卫星传到地面控制中心。