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CEFR蒸汽发生器给水调节系统的设计与调试

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核动力工程 2024年第2期45卷 183-186页

作者：刘勇段天英冯伟伟张玮瑛中国原子能科学研究院北京102413

蒸汽发生器给水调节系统是中国实验快堆(CEFR)重要的控制系统,需要实现自动控制。根据该系统的控制需求针对性地设计了一套给水调节控制方案,并在CEFR实堆功率运行工况下验证了该控制方案。堆上试验结果表明,该控制方案能够在各种设计... 详细信息

蒸汽发生器给水调节系统是中国实验快堆(CEFR)重要的控制系统,需要实现自动控制。根据该系统的控制需求针对性地设计了一套给水调节控制方案,并在CEFR实堆功率运行工况下验证了该控制方案。堆上试验结果表明,该控制方案能够在各种设计工况下维持蒸汽发生器出口钠温稳定,具备抑制反应堆其他参数干扰的能力。本研究通过CEFR蒸汽发生器给水调节系统的设计与调试工作,实现了CEFR蒸汽发生器给水调节系统的自动化控制。

关键词： CEFR 蒸汽发生器给水调节系统自动控制

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基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 431-440页

作者：刘亚楠莫亚飞高付海李晓轩中国原子能科学研究院北京102413 中国机械科学研究总院北京100048

核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。... 详细信息

核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂“纵深防御”包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式。然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制。本文通过建立核级双层容器及支承结构轴对称有限元模型,使用非线性方法分析其在热-机循环载荷作用下温度、应力和应变的响应,研究棘轮效应分布的规律和特征。结果表明:热棘轮效应显著,是该类容器的主要失效模式;热棘轮敏感区域分布具有多点式的特点,在内外层容器不同部位均有涉及;危险区域的塑性应变累积行为主要出现在循环温度载荷的降温阶段,应变增量随循环次数的增加逐步稳定。结论指出热棘轮效应是核级双层容器结构设计必须关注的重点问题,所建立的非线性分析方法是解决该问题的有效手段。本研究可为核级双层容器热棘轮分析以及一回路工况参数优化设计和应变监测测点布置提供重要方法指导。

关键词：核级双层容器及支承结构热棘轮非线性方法多点式分布工况设计

基于均衡性和能力利用的高速铁路标杆车运行图编制方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2162-2171页

作者：夏铭泽李博张博张新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司中国铁路列车运行图技术中心北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司运输部北京100844

高速铁路标杆车的服务品质对于提高铁路客运产品的竞争力具有重要意义,在现场实际编图过程中,高速铁路标杆车须优先铺画,因此标杆车运行图的编制结果决定了整个列车运行图的框架。为了提高高速铁路标杆车的服务品质,考虑标杆车区间运行... 详细信息

高速铁路标杆车的服务品质对于提高铁路客运产品的竞争力具有重要意义,在现场实际编图过程中,高速铁路标杆车须优先铺画,因此标杆车运行图的编制结果决定了整个列车运行图的框架。为了提高高速铁路标杆车的服务品质,考虑标杆车区间运行时分约束、交路接续时间约束等编图基本约束,结合标杆车始发时间约束、成组约束等特殊约束,基于事件活动网络构建以OD服务均衡性和能力利用为目标的整数线性规划模型。设计分阶段迭代求解算法框架,嵌套商业求解器进行求解,第1阶段为不考虑安全间隔时间约束的标杆车分组问题,以OD服务均衡性为目标进行求解;第2阶段以求解得到的标杆车分组为输入,增加安全间隔时间约束,以能力利用为目标进行求解。最后以京广高速铁路为案例,使用实际编图参数,运用优化求解器ILOG CPLEX进行求解,验证模型的有效性和可行性。实验结果表明:优化模型可以在较短时间内高效求解,与实际图对比,上下行OD服务均衡性分别提升38.2%和51.7%,能力损失降低50%,针对不同规模的算例,在200 s内均能得到最优解。针对不同交路接续时间,得出限制标杆车在北京西站的交路接续时间在45 min以内,不会对OD服务均衡性和能力利用造成较大影响。研究结果可为高速铁路标杆车运行图编制及优化提供参考。

关键词：铁路运输列车运行图整数规划模型标杆车多目标优化

基于PSO-GA的ZPW-2000A型轨道电路调谐区性能感知方法

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铁道学报 2024年第8期46卷 89-95页

作者：罗泽霖孟景辉罗依梦刘金朝孙善超许庆阳中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

针对现有ZPW-2000A型轨道电路故障诊断方法不能动态感知调谐区工作性能变化的问题,结合粒子群算法(PSO)与遗传算法(GA),提出一种基于综合检测列车动态检测数据的调谐区性能感知方法。首先根据传输线理论,对调谐区邻区段干扰信号进行建模... 详细信息

针对现有ZPW-2000A型轨道电路故障诊断方法不能动态感知调谐区工作性能变化的问题,结合粒子群算法(PSO)与遗传算法(GA),提出一种基于综合检测列车动态检测数据的调谐区性能感知方法。首先根据传输线理论,对调谐区邻区段干扰信号进行建模;然后结合动态检测数据,构造多目标优化模型,并以PSO-GA作为寻优策略,对优化模型进行求解;最后通过所得参数结果计算设备阻抗,以此判断调谐区性能下降原因与隐患点位。结果表明,本文方法能有效进行调谐区性能的动态感知,并且针对感知到的隐患原因,能准确找出调谐区异态设备位置,为ZPW-2000A型轨道电路预防修和状态修提供新方法。

关键词：轨道电路动态检测调谐区性能感知粒子群算法遗传算法

交通运输行业碳排放自然达峰特征与峰值预测研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 34-44页

作者：杨东李艳红田春林交通运输部科学研究院综合运输研究中心北京100029

交通运输行业碳排放达峰是一项长期的自然演变过程。为研究中国交通运输行业碳达峰进程,本文首先采用国际类比法,选取国外典型国家,对比国家总体碳排放量、交通运输行业碳排放量以及换算周转量三者峰值出现的时间,分析交通运输行业碳排... 详细信息

交通运输行业碳排放达峰是一项长期的自然演变过程。为研究中国交通运输行业碳达峰进程,本文首先采用国际类比法,选取国外典型国家,对比国家总体碳排放量、交通运输行业碳排放量以及换算周转量三者峰值出现的时间,分析交通运输行业碳排放的自然达峰特征,结合交通需求预测,预判中国交通运输行业碳排放自然达峰时间。然后,引入单位换算周转量碳排放量、铁路公路货运比等核心影响因素,构建交通运输碳排放STIRPAT(Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence, and Technology)预测模型。最后,通过类比分析与模型预测,得到中国交通运输行业碳达峰时间及峰值排放量。国际类比结果表明:交通运输行业碳达峰与国家碳达峰之间没有明确的因果关系,但与换算周转量达峰紧密相关,交通运输行业碳排放达峰时换算周转量达峰或接近峰值;预测中国换算周转量在2048年左右达到26万亿吨公里的平台期,从国际类比的角度判断,中国交通运输行业实现碳排放自然达峰时间约在2040—2043年。STIRPAT模型显示:城镇化率、人均GDP、单位换算周转量碳排放量、铁路公路货运比每增加1%,中国交通运输行业碳排放量将分别增加1.201%、0.259%、0.454%、-0.389%。基于国际类比与STIRPAT模型组合预测判断,中国交通运输行业将在2038—2040年实现碳排放达峰,峰值排放量约为13亿t。

关键词：综合运输碳达峰国际类比 STIRPAT模型峰值预测

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基于BFGS方法的列车速度预测控制研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 522-532页

作者：王玺邢科家王健王芃中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

列车速度控制是轨道交通发展领域的重要基础问题。面向真实列车速度控制应用场景的列车动力学模型及其控制器设计更具挑战性。一方面,传统基于反馈的无模型控制策略存在收敛速度慢、参数要求高、环境变化敏感等问题,目前难以从优化角度... 详细信息

列车速度控制是轨道交通发展领域的重要基础问题。面向真实列车速度控制应用场景的列车动力学模型及其控制器设计更具挑战性。一方面,传统基于反馈的无模型控制策略存在收敛速度慢、参数要求高、环境变化敏感等问题,目前难以从优化角度设计控制器且应对复杂系统的约束。另一方面,传统的列车单质点动力学模型很难解决高速列车运行过程中的非线性特性。针对上述瓶颈,首先对列车各节车厢进行受力分析,且考虑车厢间的安全距离,将相对位置和相对速度作为可变状态构建列车多质点模型。然后采用模型预测控制策略,综合考虑列车速度控制的非线性成本函数,处理列车运行过程中的复杂约束,预测控制系统的未来动态行为。然后,针对列车预测控制中的复杂动态约束非线性优化问题,设计对数障碍函数处理不等式约束,进而从拟牛顿法角度设计一种具有稳定收敛性的基于BFGS方法的列车速度预测控制算法,完成列车速度的精准跟踪控制。最后,以国内某线站间列车运行数据为例,与其他先进控制方法进行对比实验,以验证所提出的BFGS列车速度预测控制算法的优越性能。实验结果表明,本文所设计的基于BFGS方法的列车速度预测控制算法能够有效地减小列车速度跟踪误差和位移误差,提升列车速度跟踪精度,有利于保障列车的安全、准点、高效、平稳运行,为轨道交通列车速度控制技术发展提供新思路。

关键词：多质点模型模型预测控制 BFGS 列车速度控制

采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 155-161页

作者：郭旭刚中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵... 详细信息

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明:基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。

关键词：牵引供电系统贯通供电负序补偿无功补偿潮流控制器

双频段高冗余度列车多普勒测速雷达设计与实现

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电讯技术 2024年

作者：彭泽胄郜洪民李博中国铁道科学研究院研究生部中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所

为满足轨道交通高精度、宽速域、高可靠的列车测速需求，解决测速雷达速度突变问题，本文在轨道交通领域创新提出并实现了一种24GHz+77GHz双频段高冗余列车多普勒测速雷达方案，该雷达具有冗余性高、抗扰能力强、测速范围宽，以及适用... 详细信息

为满足轨道交通高精度、宽速域、高可靠的列车测速需求，解决测速雷达速度突变问题，本文在轨道交通领域创新提出并实现了一种24GHz+77GHz双频段高冗余列车多普勒测速雷达方案，该雷达具有冗余性高、抗扰能力强、测速范围宽，以及适用交通制式广等技术优势。完成了测速雷达双频测速子系统的冗余设计，通过主备双系DSP芯片(数字信号处理器)分别进行数字信号处理，利用嵌入式MEMS(微机电系统)加速度计实现通过加速度进行辅助停稳判断及速度修正的功能，并实现双系逻辑冗余功能软件设计。通过室内雷达目标模拟器及外场测试，证明该测速雷达能够实现0-650km/h速度范围内的列车速度精确识别，在列车低速运行情况下测速雷达抗扰能力强，能有效解决目前列车低速状态速度突变问题。对比其他方法，在低速状态下，测速误差降低了57.14%；在列车速度高于50km/h时，测速误差降低了30%。

关键词：多普勒雷达列车测速 DSP信号处理双频雷达架构设计

岛状多年冻土区高速铁路路基热状态及工程措施效果分析

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铁道学报 2024年第3期46卷 145-154页

作者：刘晓贺蔡德钩闫宏业张先军王斌刘浩中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司工程管理中心北京100844 黑龙江铁路发展集团有限公司黑龙江哈尔滨150000

为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态,提出合理有效的制冷结构,在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测,获得岛状多年冻土的地温数据;基于实测地温数据,采用冻土水热耦合理论,对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基... 详细信息

为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态,提出合理有效的制冷结构,在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测,获得岛状多年冻土的地温数据;基于实测地温数据,采用冻土水热耦合理论,对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基、两侧双排+中心单排全季热棒路基、两侧单排+基底横向通铺全季热棒路基3种制冷路基结构进行数值模拟,对比了3种制冷路基结构的地温分布特征及对下伏岛状多年冻土的降温效果。研究结果表明:铁力地区年均气温和降水呈增大趋势,天然场地岛状多年冻土地温在-0.3℃左右,属于高温极不稳定多年冻土。3种制冷路基结构中,两侧单排+基底横向通铺全季热棒对岛状多年冻土保护及降温效果最优,两侧双排普通热棒最差。普通热棒路基的多年冻土上限呈“两侧凸,中间凹”形态,抬升不明显;全季热棒路基的多年冻土上限呈“上凸缓斜平顶”形态,抬升显著。研究成果可对多年冻土区高速铁路路基建设和结构优化提供技术支撑。

关键词：寒区铁路路基岛状多年冻土普通热棒全季热棒冻土上限