《高速鐵路接觸網線上防凍的基礎理論研究》是依託西南交通大學，由郭蕾擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速鐵路接觸網線上防凍的基礎理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭蕾
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
接觸網覆冰是影響行車安全的重要因素之一，線上防冰方法能夠在防凍的同時，保證行車所必須的電能供給，已成為業內廣泛關注的研究熱點，急需建立系統的基礎理論體系。本項目擬採用模擬實驗、現場測試、系統仿真、有限元分析等方法，研究移動衝擊大負荷和防冰電流共同作用下，接觸網鏈型多元結構的縱向溫升耦合性、並行多類型導體的橫向溫升耦合性，找出其動態平衡規律，建立能夠準確反映接觸網整體和局部溫度變化的熱路模型；研究接觸網各部分覆冰參數特徵，剖析弓網電弧、梯度溫度場和機械應力綜合作用對覆冰過程的影響，建立多應力作用下的覆冰增長（含負增長）模型；解析防冰電流注入方式對車-網電氣參數的影響，明確其與車網電氣匹配的關在線上制，綜合接觸網熱過程、覆冰過程以及電氣參量變化過程，提出線上防冰電流最優的動態決策方法，為實現接觸網線上防冰奠定理論基礎。
結題摘要
接觸網覆冰是影響我國高速鐵路安全運營的重要因素之一，線上防冰法能夠在不影響正常行車的同時進行防冰，已成為業內廣泛關注的研究熱點。為了構建有效的接觸網線上防冰系統，制定防冰控制策略和控制方法，本項目進行了以下研究：1、基於接觸網熱平衡過程、兼具接觸網鏈型多元結構、並行多類型導體特點，反映接觸網整體和局部溫度變化的熱路模型；2、基於多應力分析的覆冰接觸網及受電弓有限元耦合模型；3、直供和AT兩種供電方式下的線上防冰方案及其現場實施。其特點在於： 研究了接觸網覆凍的熱平衡過程及增長規律，建立了接觸網熱平衡模型並進行了實驗驗證，考察了弓網電接觸的暫態影響；建立了接觸線、承力索、整體吊弦和接觸網電連線等橫向連線模型，採用有限元模擬的方式進行橫向梯度溫度場研究；縱向選取接觸網典型點計算接觸網各處電流，從而得到接觸網的縱向溫度分布。 針對套用最為廣泛的簡單鏈型懸掛接觸網，採用附加冰單元法模擬雨凇，從而建立了覆冰後的接觸網有限元模型；在國家軌道交通實驗室150米接觸網試驗平台上進行脫冰模擬實驗，覆冰脫落瞬間接觸網的脫冰動態回響與有限元模擬結果對比吻合，驗證了模型有效性；將弓網接觸力作為移動載荷載入到接觸線上，完成了弓網耦合模型，研究了弓網衝擊作用下接觸網覆凍的消除情況。 分析了直供和AT兩種供電方式下防冰電流和機車負荷電流的綜合分布，及電流與電壓之間的關係；推導電流分布與供電臂末端電壓的關係式，並基於牽引網網壓要求，給出不同工況下允許的防冰電流動態範圍；研究了接觸網線上防凍的動態決策，提出了覆冰強度為控制目標的防冰開關決策、以接觸網溫度為控制目標的防冰電流決策方法；分析實際運行工況下線上防冰過程中的接觸網溫度變化，驗證了接觸網線上防冰方法的有效性。 取得成果：培養碩士3名，在國際學術期刊、國際會議及國核心心期刊上發表論文10篇，SCI檢索2篇，EI檢索5篇，授權發明專利2項。
