接触网覆冰是影响我国高速铁路安全运营的重要因素之一,在线防冰法能够在不影响正常行车的同时进行防冰,已成为业内广泛关注的研究热点。为了构建有效的接触网在线防冰系统,制定防冰控制策略和控制方法,本项目进行了以下研究:1)基于接触网热平衡过程、兼具接触网链型多元结构、并行多类型导体特点,反映接触网整体和局部温度变化的热路模型;2)基于多应力分析的覆冰接触网及受电弓有限元耦合模型;3)直供和AT两种供电方式下的在线防冰方案及其现场实施。其特点在于: 研究了接触网覆冰的热平衡过程及增长规律,建立了接触网热平衡模型并进行了实验验证,考察了弓网电接触的暂态影响;建立了接触线、承力索、整体吊弦和接触网电连接等横向连接模型,采用有限元模拟的方式进行横向梯度温度场研究;纵向选取接触网典型点计算接触网各处电流,从而得到接触网的纵向温度分布。 针对应用最为广泛的简单链型悬挂接触网,采用附加冰单元法模拟雨凇,从而建立了覆冰后的接触网有限元模型;在国家轨道交通实验室150米接触网试验平台上进行脱冰模拟实验,覆冰脱落瞬间接触网的脱冰动态响应与有限元模拟结果对比吻合,验证了模型有效性;将弓网接触力作为移动载荷加载到接触线上,完成了弓网耦合模型,研究了弓网冲击作用下接触网覆冰的消除情况。 分析了直供和AT两种供电方式下防冰电流和机车负荷电流的综合分布,及电流与电压之间的关系;推导电流分布与供电臂末端电压的关系式,并基于牵引网网压要求,给出不同工况下允许的防冰电流动态范围;研究了接触网在线防冰的动态决策,提出了覆冰强度为控制目标的防冰开关决策、以接触网温度为控制目标的防冰电流决策方法;分析实际运行工况下在线防冰过程中的接触网温度变化,验证了接触网在线防冰方法的有效性。 取得成果:培养硕士3名,在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文10篇,SCI检索2篇,EI检索5篇,授权发明专利2项。 2100433B