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高速动车组接地方式对接地回流分布的影响研究

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高速动车组接地方式对接地回流分布的影响研究

作者：刘耀银西南交通大学

学位级别：硕士

高速铁路因具有速度快、安全舒适、载重量大、环保等诸多优点在世界各国得到了迅猛的发展。高速动车组作为高速铁路系统的核心部分与高铁的安全运营息息相关。近些年来,随着我国动车组速度的不断提升,牵引电流的逐渐增大,由于动车组接... 详细信息

高速铁路因具有速度快、安全舒适、载重量大、环保等诸多优点在世界各国得到了迅猛的发展。高速动车组作为高速铁路系统的核心部分与高铁的安全运营息息相关。近些年来,随着我国动车组速度的不断提升,牵引电流的逐渐增大,由于动车组接地系统设置不合理造成动车组车体电势的抬升,传感器烧毁等现象常有发生。动车组接.地系统设计已成为保障动车组安全运营最为关键的技术之一。因此针对我国不同类型动车组接地方式设置的特点,对动车组的接地方式进行系统的研究已经刻不容缓。本文对我国现有动车组的接地方式做了系统的介绍,基于CRH380B动车组接地方式的特点,建立了动车组接地系统的理论分析模型,根据建立的理论分析模型,分析了接地电流的分配机理,并对接地电流进行了理论计算。利用PSPICE电路仿真分析软件建立了动车组接地系统的仿真模型,并确立了模型相关参数。基于搭建的高速动车组接地系统仿真模型,对CRH380B动车组的接地电流进行了仿真分析,并通过现场接地电流测试验证了仿真模型的合理性。根据我国动车组的工作接地方式,对动车组不同工作接地方式下的接地回流分布状况进行了仿真分析。研究表明,随着工作接地点数目的增多,最大工作接地电流幅值均呈现不同程度的下降。设置四点工作接地不仅能最大限度地降低工作接地电流,也能最大限度地平衡工作接地电流在各工作接地点之间分布的均匀程度。设置八点工作接地时,钢轨中的电流会通过工作接地点回流至工作接地装置;通过改变动车组的工作接地点位置,得出了变压器设置两路工作接地和三路工作接地两种情况下最优的工作接地方式。本文从两个方面研究了保护接地方式对接地回流分布的影响。一是探讨了同节车体两个保护接地点位置的改变对改善动车组保护接地电流分布均匀度的作用。二是基于CRH380B动车组的保护接地方式,研究了三种保护接地串联电阻器方案对动车组车体回流的抑制效果。基于三种保护接地串联电阻器的方案,探讨了接地电阻对保护接地电流分布和轴端-电位的影响,最后通过保护接地加装接地电阻器方案测试,证明了仿真结果的正确性。以上研究为动车组接地系统的改进以及动车组接地标准的制定提供了理论依据。

关键词：高速动车组工作接地保护接地均匀度接地电阻器车体回流

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高速气流场下列车弓网电弧动态模型

高电压技术 2016年第11期42卷 3593-3600页

作者：陈旭坤曹保江刘耀银高国强吴广宁长春轨道客车股份有限公司长春130062 西南交通大学电气工程学院成都610031

随着弓网离线率和离线程度的增加,弓网离线电弧现象频繁发生,而弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。因此基于横向吹弧和纵向吹弧理论,研究了高速气流场对弓网电弧耗... 详细信息

随着弓网离线率和离线程度的增加,弓网离线电弧现象频繁发生,而弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。因此基于横向吹弧和纵向吹弧理论,研究了高速气流场对弓网电弧耗散功率的影响。考虑弓网电弧的弧柱拉伸、压缩以及强气流吹弧的能量交换,得到弓网电弧在起弧阶段中,电弧单位长度的耗散功率P与车速vc之间为一次函数关系,且弓网电弧在燃弧阶段中,两者为近似一次函数关系。根据能量平衡理论,运用Matlab/Simulink仿真软件,建立了弓网电弧的动态模型,并对比分析了弓网电弧仿真波形与实验波形。结果表明:第1个燃弧周期内起弧电压峰值约为35 V,第2个燃弧周期内起弧电压峰值约为30 V,且起弧阶段均有小燃弧过程;仿真波形与实测波形在整体趋势上较一致,验证了弓网电弧动态模型搭建的合理性。分析结果为研究弓网电弧特性提供了理论基础。

关键词：高速列车弓网电弧 Matlab 弓网电弧动态模型电气特性弓网电弧耗散功率电弧吹弧

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工作接地对高速动车组接地回流的影响

高压电器 2016年第7期52卷 103-109,115页

作者：万玉苏刘耀银陈盼高国强西南交通大学电气工程学院成都610031

高速动车组工作接地方式对接地回流分配有显著影响,接地回流在各接地碳刷间的分配规律对于碳刷的影响乃至动车组的安全可靠运行有重要意义。为揭示工作接地对于接地回流的实际影响,笔者基于试验动车组实体及其工作接地方式,利用Pspice... 详细信息

高速动车组工作接地方式对接地回流分配有显著影响,接地回流在各接地碳刷间的分配规律对于碳刷的影响乃至动车组的安全可靠运行有重要意义。为揭示工作接地对于接地回流的实际影响,笔者基于试验动车组实体及其工作接地方式,利用Pspice建立高速动车组接地回流电路仿真模型,仿真分析了不同工作接地方式对接地回流分配规律的影响,对比分析了现场测试数据与仿真结果。结果表明,在改进工作接地方式前,牵引电流通过工作接地的电流最大达到300 A,改进后降低值达总牵引电流的13%~21%,左右轴差值仅占总牵引电流的2%。因此结论即增加工作接地点可以有效减小工作电流值,降低流过不同碳刷的工作电流差异。以上结论为制定标准动车组的接地方式提供了理论依据。

关键词：高速动车组工作接地方式接地回流

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高速动车组升弓浪涌过电压研究

高电压技术 2016年第9期42卷 2909-2915页

作者：高国强刘耀银万玉苏魏晓斌郑玥吴广宁西南交通大学电气工程学院成都610031

为了降低动车组在升弓过程产生的浪涌过电压对车载电气设备外绝缘频繁冲击的影响以及减轻过电压对列车控制通信系统的干扰,基于CRH2型高速动车组,利用Pspice电磁暂态仿真软件建立了CRH2型高速动车组升弓等效电路模型,仿真分析了车体浪... 详细信息

为了降低动车组在升弓过程产生的浪涌过电压对车载电气设备外绝缘频繁冲击的影响以及减轻过电压对列车控制通信系统的干扰,基于CRH2型高速动车组,利用Pspice电磁暂态仿真软件建立了CRH2型高速动车组升弓等效电路模型,仿真分析了车体浪涌过电压的分布特性、动车组的接地方式和接触网网压相位对高速动车组升弓过程车体浪涌过电压的影响。结果表明:高速动车组在升弓时最高车体浪涌过电压幅值可达6.73 k V,并在12?s内迅速衰减到<100 V;采用直接接地方式,车体浪涌过电压可减少至2.3 k V;通过改变动车组的保护接地方式,在接地电阻器两端并联电容器,车体的最大浪涌过电压下降<2 k V,并且并联电容值取5?F时最合适;在接触网网压相位为90°或者270°时受电弓与接触网接触,车体的浪涌过电压幅值达到最大值。以上结论为进一步研究降低高速动车组升弓浪涌过电压提供了理论基础。

关键词：高速动车组升弓接地方式网压相位浪涌过电压

高速动车组断路器操作过电压在车体的传播特性与影响机制

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高电压技术 2018年第2期44卷 655-663页

作者：高国强万玉苏刁超健魏文赋刘耀银吴广宁西南交通大学电气工程学院

高速铁路采用单相分段供电方式,为了防止带载过分相问题,在过分相过程中列车会频繁开关断路器,这将导致频繁的操作过电压冲击。该过电压一方面会造成车顶高压设备绝缘老化甚至击穿,另一方面该过电压会耦合到车体上,影响车载弱电设备正... 详细信息

高速铁路采用单相分段供电方式,为了防止带载过分相问题,在过分相过程中列车会频繁开关断路器,这将导致频繁的操作过电压冲击。该过电压一方面会造成车顶高压设备绝缘老化甚至击穿,另一方面该过电压会耦合到车体上,影响车载弱电设备正常工作。为分析断路器操作过电压在车体的传播特性,首先基于某试验动车组实际电气结构,构建高速列车操作过电压等效电路模型,在此基础上分析了操作过电压的产生机理和分布特性;进一步仿真分析了变压器励磁电感、高压电缆、接地电阻器对车体过电压的影响机制。结果表明：车体上操作过电压的峰值达到5.12 k V,并在7？s内迅速衰减到几百伏;变压器励磁电感越大,车体过电压越小;高压电缆单位电容为0.1 n F时,不同车体过电压幅值较小且分布均匀;接地电阻器寄生电感值越大,车体过电压越大。该研究为抑制车体过电压提供了参考。

关键词：高速动车组车体过电压励磁电感变压器高压电缆接地电阻器

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雷击接触网高速列车车体过电压仿真分析

高压电器 2017年第10期53卷 44-49页

作者：郑玥刘耀银万玉苏高国强曹保江西南交通大学电气工程学院成都610031

接触网沿线架设,因距地面较高而易遭受雷击,可能引发动车组事故,给车载电气设备的安全运行带来威胁,因此有必要对雷击接触网时的车体过电压进行分析。文中基于高速列车电路结构,利用Pspice软件建立了一个雷击接触网时动车组车体过电压... 详细信息

接触网沿线架设,因距地面较高而易遭受雷击,可能引发动车组事故,给车载电气设备的安全运行带来威胁,因此有必要对雷击接触网时的车体过电压进行分析。文中基于高速列车电路结构,利用Pspice软件建立了一个雷击接触网时动车组车体过电压分析模型,并定量分析了直接接地方式和电阻器并联电容接地方式对车体过电压的影响。仿真结果表明:避雷器动作,雷电流主要经车体分流,导致车体电位大幅上升,受电弓所在的3、6号车体过电压幅值最大,分别约为5.07、4.90 kV;电阻器并联电容接地方式和直接接地方式均能有效抑制各车体过电压,当并联电容大于1.5 m F时,二者对过电压幅值抑制程度基本一致,3、6车过电压幅值均降为1.90 kV,相比原接地方式分别降低了62.23%、61.4%,但是在电阻器并联电容接地方式下,各车体过电压波形更为平缓。以上结论为进一步研究雷击过电压提供了理论基础。

关键词：高速列车雷击接触网过电压接地系统

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高速列车弓网电弧模型及其电气特性仿真研究

高压电器 2017年第11期53卷 39-45页

作者：刘耀银陈旭坤万玉苏胡海星高国强西南交通大学电气工程学院成都610031 长春轨道客车股份有限公司长春130062

弓网电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重威胁列车的运行安全。因此,研究弓网电弧模型,分析弓网电弧的电气特性,对降低弓网电弧造成的危害很有必要。笔者运用MATLAB/Simulink仿真软件,考虑到列车... 详细信息

弓网电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重威胁列车的运行安全。因此,研究弓网电弧模型,分析弓网电弧的电气特性,对降低弓网电弧造成的危害很有必要。笔者运用MATLAB/Simulink仿真软件,考虑到列车在运行时高速气流场对弓网电弧模型参数变化的影响,建立了弓网电弧模型;通过弓网电弧仿真波形与实验波形的对比分析,验证了弓网电弧模型搭建的合理性。为了对比分析弓网静态燃弧和动态燃弧的差别,利用搭建的弓网电弧模型进行了列车在进行升、降弓操作过程和高速列车运行速度为200 km/h时3种工况下的弓网电弧仿真,最后通过弓网静态燃弧过程中和动态燃弧过程中电弧电气特性的对比分析,得到了相关结论。从而为研究弓网电弧的电气特性提供了理论基础。

关键词：弓网电弧 MATLAB 电气特性静态燃弧动态燃弧

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融合机理与数据的陀螺飞轮姿态测量方法

系统工程与电子技术 2025年

作者：赵昱宇刘耀蓬王雨潇中国民航大学电子信息与自动化学院

针对陀螺飞轮非调谐大倾侧运行工况下姿态敏感机理复杂、测量精度低等问题，提出一种融合姿态测量机理与深度神经网络补偿的姿态测量方法。以陀螺飞轮的径向动力学模型为基础，在考虑内部传感器配置约束的前提下，基于简化假设构建机理... 详细信息

针对陀螺飞轮非调谐大倾侧运行工况下姿态敏感机理复杂、测量精度低等问题，提出一种融合姿态测量机理与深度神经网络补偿的姿态测量方法。以陀螺飞轮的径向动力学模型为基础，在考虑内部传感器配置约束的前提下，基于简化假设构建机理测量模型。设计注意力机制与长短时记忆网络集成的深度学习回归模型，通过挖掘姿态测量误差与陀螺飞轮运行状态数据间的潜在关系实现测量误差补偿。提出基于机理与数据驱动的融合方法，使得陀螺飞轮以较高精度测量外部载体的角速度，并通过对比实验验证了其测量精度提升效果和优越性能。

关键词：陀螺飞轮姿态测量测量机理误差补偿深度学习

结构动力学自启动单解隐式积分器的分析与优化

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振动工程学报 2025年

作者：李金泽刘耀坤崔乃刚于开平哈尔滨工业大学航天学院

时间积分算法是分析大型航天结构动态响应的一种常用且高效的数值求解技术。在众多算法中，具有竞争性的隐式时间积分法通常需满足一系列严苛要求，包括自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度、数值高频耗散的可控性以及零阶超调。... 详细信息

时间积分算法是分析大型航天结构动态响应的一种常用且高效的数值求解技术。在众多算法中，具有竞争性的隐式时间积分法通常需满足一系列严苛要求，包括自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度、数值高频耗散的可控性以及零阶超调。为了深入探讨自启动单解隐式积分法的局限性，本文构建了一个具有普遍适用性的自启动单解时间积分算法框架，并详细分析了实现一致精度阶数、超调阶数和可控数值高频耗散所需的代数条件。基于这一框架，证明了在没有额外技术的加持下，自启动单解隐式积分法无法同时满足位移和速度的二阶精度、零阶位移和至多一阶速度超调，以及可控的数值高频耗散。鉴于这一限制，本文进一步设计、分析和优化了三类具有不同超调阶数的隐式积分算法。提出的算法均具备自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度和可控数值高频耗散（全历程变化），而不同之处在于加速度的精度阶数与超调的阶数。通过优化振幅与相位误差，提出的三类算法在性能上均优于已发表的自启动单解隐式积分法。性能比较和数值算例验证了理论分析，并充分展示了提出的三类算法在精度方面的显著优势。

关键词：自启动隐式算法单解时间积分方法振幅和相位误差最优化设计