• ISSN 0258-2724
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2015年  第28卷  第5期

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论文
重载列车动能闯坡计算方法及应用
王开云, 黄超
2015, 28(5): 771-775,795. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.001
摘要(1064)
摘要:
为了研究重载列车动能闯坡性能,基于列车纵向动力学理论,充分考虑线路的平纵断面因素,建立了列车多质点分析模型.以列车坡顶速度不得小于机车的计算速度为评判准则,提出了列车动能闯坡的最低速度计算方法.针对重载列车扩编后遇到的动能闯坡实际工程问题,以某运煤专线计划增开万吨重载列车为例进行了动能闯坡最低速度的计算,计算结果表明:最低闯坡速度为72.80 km/h,坡顶最低速度为51.62 km/h,机车的计算速度为51.50 km/h,二者仅相差0.23%,说明该方法具有较高的计算精度.
基于DBNs的车辆悬架减振器异响鉴别方法
黄海波, 李人宪, 杨琪, 丁渭平, 杨明亮
2015, 28(5): 776-782. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.002
摘要(854)
摘要:
针对人工经验提取特征进行减振器异响鉴别的复杂性与不可扩展性的问题,分析了深度信念网络(deep belief networks,DBNs)在减振器异响鉴别中的应用,并结合减振器整车与台架试验提出了完整的减振器异响鉴别流程.该方法只需将收集到的减振器活塞杆顶端振动加速度信号作为输入,经过DBNs模型逐层特征学习便可进行减振器异响鉴别.同时将鉴别结果与经典的BP神经网络、支持向量机以及传统的3种人工特征提取方法进行对比分析.结果表明:在输入仅为原始信号的条件下,深度信念网络模型对减振器异响鉴别的准确率为96.7%,表明了深度信念网络在减振器异响甄别中的优越性,具有广泛的工程应用前景.
武广高铁CFG桩复合地基工后沉降影响因素
张峰, 刘莹, 许兆义, 李志义
2015, 28(5): 783-788. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.003
摘要(888)
摘要:
为了研究软土地区高速铁路CFG(cement flyash gravel)桩复合地基工后沉降,以武广客专试验段为例,基于有限元理论,借助ABAQUS软件,对多个影响CFG桩复合地基工后沉降的因素进行数值模拟,分析各因素对其沉降的影响程度和规律,确定控制沉降量的主要因素.研究结果表明:增大桩的弹性模量或桩径,桩土应力比均增大;增大垫层厚度,桩土应力比减小;采用钢筋混凝土管桩和CFG桩组合时,在CFG桩桩顶的最大沉降为2.01 mm,与全为管桩的情况相比,不均匀沉降减小了46.5%.
检修车轨道导流板对流线型箱梁涡振的影响
刘君, 廖海黎, 万嘉伟, 马存明
2015, 28(5): 789-795. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.004
摘要(897)
摘要:
为研究流线型箱梁的涡激振动特性及涡振抑振措施,以某大跨度钢箱梁斜拉桥为工程背景,通过1:50节段模型风洞试验研究了主梁断面涡激振动响应;采用计算流体力学(computational fluid dynamic, CFD)分析主梁断面的二维流场. 研究结果表明,检修车轨道处漩涡脱落明显,对主梁断面涡激振动性能影响较大;导流板位置从检修车轨道外侧移动到检修车轨道内侧,主梁断面升力系数均方根值减小了24%;在检修车轨道内侧设置导流板,可以有效抑制主梁涡激振动.
基于容腔调节的钢轨打磨压力控制系统
聂蒙, 李建勇, 沈海阔
2015, 28(5): 796-802. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.005
摘要(766)
摘要:
为了降低钢轨打磨过程中的压力波动,采用在传统气动恒压控制系统中加入容腔调节器的方法构建新型钢轨打磨压力控制系统.容腔调节器由储气罐与比例流量阀构成,能够在系统受到压力冲击时吸收冲击压力,降低压力波动,并在系统需要输出压力时补充系统供能,加速系统响应.为了保障钢轨打磨控制的精确性与稳定性,所研究的钢轨打磨压力系统采用了双闭环的形式,以变结构控制为基础,结合每个闭环的控制特性来构建控制器.为了验证所提出控制系统的特性,分别以系统仿真与打磨实验的形式与传统钢轨打磨压力控制系统进行对比.结果显示,与传统系统相比,本文所提出的容腔调节控制系统控制压力波动降低了76.8%.
基于网络地理信息服务的选线数字地形获取方法
聂良涛, 易思蓉, 李阳
2015, 28(5): 803-810. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.006
摘要(915)
摘要:
针对道路前期规划阶段纸质地形图陈旧、数字地形信息获取困难且成本高的特点,在综合分析当前开放网络地理信息资源的基础上,利用航天飞机雷达地形测绘使命(shuttle radar topography mission, SRTM)数据和Google Maps影像,提出了获取构建道路数字化选线系统虚拟地理环境所需的数字高程模型 (digital elevation model, DEM)和数字正射影像 (digital orthophoto map, DOM)的方法,并设计了Google Maps影像瓦片快速下载方法;基于分治法的思想,提出了一种全局非线性、局部线性的Google Maps影像变换算法,实现了与SRTM数据的快速配准,并在此基础上进行了地形数据获取与建模测试.研究结果表明:通过自动计算瓦片URL地址,采用libcurl库函数和多线程下载技术,下载影像瓦片速度稳定、快捷、自动化程度高;获取的DOM分辨率可达0.2 m以上,与DEM数据配准后,构建的虚拟地理环境能满足道路前期规划阶段开展数字化选线设计的需要.
基于离散元分析的高速铁路桥上轨枕选型
肖宏, 高亮, 侯博文
2015, 28(5): 811-816. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.007
摘要(932)
摘要:
为合理选择高速铁路桥上有砟轨道轨枕形式,在轨枕形式的综合调研基础上,采用PFC 3D离散元软件,建立了Ⅲ型轨枕、宽轨枕、梯子式轨枕和框架型轨枕的轨枕-道床模型,对高速铁路桥上有砟轨道结构进行了数值分析.结果表明:4种轨枕都具有较大的轨道框架刚度,具备持久保持轨道几何形位和稳定性的能力;宽轨枕和框架型轨枕与道床的接触力分布较均匀,最大接触力也较小,比Ⅲ型轨枕更适用于高速铁路桥上有砟轨道结构.但考虑到框架型轨枕的优势不明显以及尚未开发相应的养护维修设备,建议高速铁路桥上有砟轨道采用宽轨枕.
列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性
李小珍, 刘桢杰, 辛莉峰, 刘德军
2015, 28(5): 817-822,844. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.008
摘要(762)
摘要:
为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).
基于频率计算系杆拱桥吊杆张拉力的实用公式
张戎令, 杨子江, 朱学辉, 梁庆福, 徐瑞鹏
2015, 28(5): 823-829. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.009
摘要(1633)
摘要:
为了分析频率对吊杆张拉力的影响,根据吊杆的振动力学特性,考虑到吊杆在振动过程中处于动平衡状态,建立吊杆的运动偏微分方程,推导出考虑抗弯刚度、转动惯量、剪切变形、转动惯量和剪切变形耦合影响下频率与索力的计算公式.通过不同吊杆长度及各自不同阶频率进行对比及频率差拟合分析,分析认为通过高阶频率差求基频会造成基频值识别变大,从而导致索力识别值偏大,得出基于一阶频率的频率修正值,同时得出了索力计算实用公式.通过算例,分析对比了弦振动公式、考虑抗弯刚度公式和本文公式.计算表明:采用实用公式确定的索力与实际张拉力相比,误差可控制在5%以内.证明了实用公式的正确性和实用性.
大跨度钢斜拉桥制造误差的传播及其效应特性
张清华, 黄灿, 卜一之, 李乔
2015, 28(5): 830-837. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.010
摘要(890)
摘要:
为阐明制造误差效应在大跨度斜拉桥施工控制中的传播问题,对全过程控制条件下超大跨度钢斜拉桥关键构件制造误差效应的效应特性进行了研究,由几何非线性平衡方程推导并建立了全过程控制条件下的误差效应传播方程.在此基础上,以典型的超大跨度斜拉桥苏通大桥为研究对象,就构件制造误差效应的形成过程、效应特性及其传播特性进行了深入研究.研究表明:所建立的误差传播方程应用和求解方便,适用于大跨度斜拉桥全过程施工控制误差效应的理论研究和计算分析;不同类型构件制造误差的传播特性存在较大差异,随悬臂长度增大,主梁节段间制造角度的误差效应表现出典型的自收敛特性,而主梁节段制造长度的误差效应不具备自收敛特性,施工控制实施时应根据误差效应特性确定科学、合理的误差调控方案.
康定Ms5.8级地震冷竹关坡体内地震动响应特征
王运生, 贺建先, 罗永红, 郝子皓, 刘勇, 张磊
2015, 28(5): 838-844. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.011
摘要(896)
摘要:
为了揭示坡体内不同水平深度峰值加速度变化特征及地震触发大型滑坡形成机理,在冷竹关沟两岸安置强震监测台阵,对斜坡内部不同深度地震动响应进行监测研究.2014年11月25日康定Ms5.8级地震触发了位于坡体内部不同深度的五台强震监测仪,数据揭示:自坡体表面水平向内,各监测点水平向峰值加速度逐渐减小,且0~45 m的表层向内峰值加速度下降幅度较大,在坡体内部的下降幅度变小,洞深99 m处的水平向峰值加速度约为洞口监测仪的60%;水平向加速度反应谱也表明自坡面向内各监测点加速度幅值逐渐减小,标准反应谱的动力放大系数都小于3.5;傅里叶频谱也表明自坡面向内各监测点幅值逐渐减小,且越靠近洞口傅氏谱频率成分越复杂.
非规则连续刚构桥地震易损性分析
董俊, 单德山, 张二华, 马腾
2015, 28(5): 845-851,878. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.012
摘要(856)
摘要:
为探讨非规则桥梁的抗震性能,建立了典型非规则公路桥梁的地震易损性理论模型.考虑桥梁结构参数和地震动的不确定性,抽样生成桥梁地震易损性分析模型样本库.用OpenSees软件对模型样本库进行非线性动力时程分析,以获得结构动力响应.在研究桥墩反弯点时程曲线和桥墩曲率包络线分布特征的基础上确定桥梁构件的损伤指标.采用概率地震需求分析方法获得桥梁各构件易损性曲线,并基于一阶可靠度理论获得桥梁系统的易损性曲线.结果表明:在地震作用下,非规则桥梁支座最容易损伤破坏,桥梁系统的易损性明显高于桥梁构件的易损性;易损性曲线可用于评估非规则桥梁的抗震性能,为震后桥梁损伤识别提供依据.
钢管混凝土叠合柱高墩的概率抗震能力模型
黄志堂, 强士中, 崔圣爱
2015, 28(5): 852-857. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.013
摘要(773)
摘要:
为评估钢管混凝土叠合柱高墩的抗震性能,以曲率为性能指标,采用拉丁超立方抽样方法,对截面样本偏心受压进行了全过程数值模拟.根据破坏形态,将叠合柱截面损伤划分为轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全损伤4种极限状态并进行量化.将曲率指标的统计特征值与轴力进行三次多项式回归分析,建立了以轴力为变量的钢管混凝土叠合柱高墩的概率抗震能力模型.结果表明:以外围箍筋约束混凝土破坏为分界,叠合柱分别表现出钢筋混凝土和钢管混凝土的破坏特征;不同轴力作用下4种极限损伤状态的曲率指标均服从对数正态分布,其均值随轴力增大而减小.
两阶段耗能屈曲约束支撑体系减震效果分析
潘毅, 耿鹏飞, 郭阳照, 易路行
2015, 28(5): 858-865. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.014
摘要(862)
摘要:
为解决高烈度区常规屈曲约束支撑减震体系地震作用较大,结构抗震性能欠佳的问题,提出同时采用普通型和早耗能型屈曲约束支撑的两阶段减震体系.结合高烈度区工程算例,以小震时结构具有相同侧向变形为原则,分别设计了常规屈曲约束支撑体系和两阶段耗能支撑体系,并采用SAP2000建立相应的数值模型.结合模态、小震下的反应谱、弹性时程和大震下的弹塑性时程对两阶段耗能屈曲约束支撑减震体系的减震效果进行了分析.结果表明,同常规屈曲约束支撑减震体系相比,两阶段耗能屈曲约束支撑减震体系的刚度降低,地震作用显著减小,塑性铰的发展得到推迟,而且屈曲约束支撑的出力显著减小,结构整体的抗震性能明显提高.
广义Kelvin蠕变损伤模型及其参数的智能辨识
徐国文, 何川, 代聪, 王士民
2015, 28(5): 866-871. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.015
摘要(817)
摘要:
为了更好地描述岩石的流变变形特征,提出了考虑岩石蠕变过程中材料劣化效应的黏弹塑性模型,并导出了该模型的有限差分格式.基于FLAC3D软件的接口平台,采用C++语言实现了模型的二次开发.在此基础上,采用粒子群算法、模拟退火算法与FLAC3D相结合的智能方法,用已有试验数据进行了参数反演.结果表明:该模型能反映岩石的黏弹塑性以及损伤特性,能模拟低应力下岩石的两阶段蠕变和高应力下岩石的三阶段蠕变变形效应;只要反演算法参数取值适当,算法在40代左右就可以收敛到全局最优解.
Y型圆钢管相贯节点轴向刚度计算模型
赵必大, 刘成清, 章圣冶, 张建胜
2015, 28(5): 872-878. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.016
摘要(990)
摘要:
为获得Y型圆钢管相贯节点轴向刚度实用计算公式,基于环向模型和节点局部变形与轴向刚度的关系,建立了半圆拱模型,并导出了节点轴向刚度的理论公式;运用泰勒级数等数学手段,将理论公式中的复杂函数简化为能反映自变量间相互影响的指数函数与幂函数的乘积,并根据单参数分析结果忽略次要因素支主管壁厚比,获得了Y型节点刚度的简化计算式.研究结果表明:节点刚度与材料弹性模量、支主管平面内夹角正弦平方的倒数和主管直径成正比;支主管直径比和主管径厚比对节点刚度的影响较大;简化公式计算的刚度值与有限元计算结果和已有试验数据的相对误差基本小于8%.
故宫太和殿一层斗拱竖向加载试验
周乾, 闫维明, 慕晨曦, 杨慧
2015, 28(5): 879-885. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.017
摘要(684)
摘要:
为更好地保护古建筑,对故宫太和殿一层溜金斗拱在竖向荷载作用下的受力性能进行了静力试验.基于平身科、柱头科、角科斗拱的构造特征,制作 1:2 的比例模型进行竖向加载试验,讨论了不同斗拱在荷载作用下的破坏形式、内力及变形特征,探讨了斗拱的竖向刚度计算模型.结果表明:在竖向荷载作用下,太和殿一层斗拱的坐斗及与之相交的头翘、正心瓜拱容易破坏,下层构件受力小于上层构件;斗拱极限承载力从大到小依次为柱头科、角科和平身科,斗拱变形和残余变形从大到小依次为平身科、角科和柱头科,斗拱延性从大到小依次为平身科、柱头科和角科;溜金斗拱秤杆后尾受力不大.竖向荷载作用下太和殿一层斗拱竖向刚度计算可简化为三折线模型.
基于首次穿越破坏的TMD体系频域可靠性分析
谭平, 刘良坤, 李祥秀, 张颖, 周福霖
2015, 28(5): 886-890,941. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.018
摘要(820)
摘要:
为了研究可靠度的频域特性及TMD(tuned mass damper)体系减震特性,基于首次穿越破坏准则,推导了结构在随机激励下关于谱矩截止频率的概率分布计算公式,采用向前差分方法求解关于频域的概率密度,利用概率分布计算公式分析了TMD结构体系可靠度的频域概率信息.结果表明:可靠度的频域概率密度为负值,且随着频带变宽频域可靠度趋近于直接按照首次穿越破坏准则的计算值;结构无控时前两阶频率处的可靠度下降比例为59.23%和35.45%, TMD结构体系的相应比例为34.54%和55.92%,从频域可靠度的角度表明了TMD结构体系主要控制一阶振型,并体现了减震的可靠性.
多源信息环境下的路径决策模型
刘澜, 骆晨, 尹俊淞, 马亚峰
2015, 28(5): 891-897. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.019
摘要(787)
摘要:
针对路径选择过程中主观因素和客观因素共同作用且无法量化的问题,根据直觉模糊集理论,建立了双隶属度函数,分别构造了主观和客观直觉模糊函数;利用直觉模糊函数中的隶属度、犹豫隶属度建立了决策函数;借鉴证据理论的证据冲突思想,改进犹豫隶属度函数投影法,用该方法进行了犹豫隶属度分配;并运用对数增长型权重模型,量化了时序多源信息的重要程度,建立了分析道路决策选择结果的驾驶决策行为模型.算例分析结果表明:该模型在考虑个人历史经验信息、交通管制信息、道路物理环境信息与道路拥堵信息形成的多元信息环境下,选择驶入和不驶入的决策近似隶属度分别为0.767和0.233.
基于Petri网的拖车到达调度优化模型与仿真
蔡文学, 钟冠恒, 胡清浩, 钟慧玲
2015, 28(5): 898-904. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.020
摘要(845)
摘要:
为解决内河集装箱码头大量等待作业的拖车引起港口外围交通要道阻塞的问题,通过优化拖车到达调度,采用非平稳泊松过程,模拟进港拖车到达规律,建立了适合珠三角内河集装箱码头进港拖车到达作业流程的混合Petri网(hybrid Petri net, HPN)模型和优化调度方案.根据HPN模型对佛山市三水港建立了Arena仿真模型,使用过程分析器(process analyzer, PAN)确定拖车的最优到达批量并检验优化效果,仿真结果表明:拖车到达调度优化后,拖车等待时间可减少87%,等待数量减少了26%,调度优化有效地缓解了港口拖车排队导致的交通阻塞问题.
基于关联环签名的抗第三方欺诈安全电子投票方案
张文芳, 熊丹, 王小敏
2015, 28(5): 905-911,941. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.021
摘要(675)
摘要:
为解决电子投票中存在选票碰撞、第三方机构欺诈选民、需借助匿名通信信道发送选票和投票效率低等问题,结合电子投票的基本原理,采用关联环签名技术实现匿名注册,利用盲签名盲化选票和引入身份序列码保证选票唯一性的方法,设计了一个抗第三方欺诈的安全电子投票方案.该方案不仅实现了投票协议应具备的基本安全要求,并且具有抗选票碰撞、可在任意阶段弃权、不依赖于任何可信第三方和匿名通信信道的功能,同时能够高效实现.实验对比表明,本文方案投票时间复杂度仅为961个模乘运算,且与投票者规模无关,较同等安全性下的现有方案效率至少提高42.9%,适合于大群体选举.
全双工中继选择策略的性能研究
仲福建, 赵永驰
2015, 28(5): 912-916. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.022
摘要(738)
摘要:
为了提高协同通信系统的频谱效率,对全双工中继通信系统进行了研究.首先,介绍了传统的主动机会中继策略和最优的全双工中继选择策略,并在最优全双工中继选择策略的基础上提出了增强型全双工中继选择策略;其次,分析了主动机会中继选择策略应用在全双工中继网络中的中断性能,推导了3种策略中断概率的闭式精确结果和高信噪比(SNR)下的近似逼近结果;最后,通过数值仿真分析验证了理论推导结果的正确性.研究结果表明:在高SNR范围时,最优全双工中继选择策略和主动机会中继选择策略的中断性能趋于平台效应;增强型全双工中继选择策略的中断性能会随着SNR的增大而一直提高,且增强型全双工中继选择策略的中断性能明显最优,主动机会中继选择策略的性能最差.
基于模型的CTCS-3级列控系统测试案例自动生成方法
吕继东, 朱晓琳, 李开成, 唐涛, 王海峰
2015, 28(5): 917-927. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.023
摘要(799)
摘要:
为了提高CTCS-3级列控系统测试案例生成效率,提出了基于混合通信顺序进程(hybrid communication sequential process, HCSP)形式化模型和时间自动机(timed automaton, TA)形式化模型的列控系统测试案例自动生成方法;建立了列控系统运营场景的时序模型,分析了列控系统运营场景规范中时序功能的正确性;在时序模型的基础上,设计了满足全状态、全变迁和自定义-使用3种领域无关覆盖准则的列控系统测试案例自动生成算法,并以RBC(radio block center, RBC)切换场景为例,生成了100%全状态、全变迁和自定义-使用覆盖准则的测试案例套.从测试套数量、测试时间和内存消耗3个方面分析测试案例的生成效率表明:自定义-使用覆盖准则的测试案例套测试时间和内存消耗最小,分别为0.02 s和9.4 MB,本文方法提高列控系统测试案例生成效率最大达30%.
主动配电网的两阶段优化调度模型
庄慧敏, 肖建
2015, 28(5): 928-934. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.024
摘要(752)
摘要:
为了减小可再生能源和负荷的功率预测误差对主动配电网调度策略的影响,解决DG(distributed generation)在配电网中的过压问题,提出了包括日前经济优化和日内滚动修正两阶段优化调度方法,以配电网运行成本最低为目标函数,建立了日前优化调度模型;引入DG的有功功率削减量和无功功率作为松弛变量,以配电网的调度成本和网络损耗最小为目标函数,建立了日内滚动优化模型.将本文模型应用于IEEE34节点配电网进行实例分析,结果表明:用本文模型优化后的调度策略使配电网运行成本减少了3.27%,网络损耗降低了0.22%,越限的母线电压恢复到正常范围内.
高速列车受电弓气动噪声特性分析
杜健, 梁建英, 田爱琴
2015, 28(5): 935-941. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.025
摘要(832)
摘要:
为研究高速列车受电弓气动噪声源分布及频谱特性,利用计算流体力学原理对高速列车受电弓流场进行计算,获得了受电弓表面脉动压力;在此基础上,利用FW-H方程计算高速列车受电弓远场气动噪声.计算结果表明:高速列车受电弓远场气动噪声具有较为明显的指向性,其指向性基本上不受列车速度的影响;远场监测点总声压及在10~20附近达到最大.受电弓气动噪声的总声压级随着列车速度的增加而显著增大;受电弓远场气动噪声具有明显的主频,且随着列车速度的增加,远场气动噪声的主频也增大;受电弓顶部横梁是引起受电弓气动噪声的主要因素.
高铁牵引供电系统PHM与主动维护研究
王玘, 何正友, 林圣, 冯玎, 李朝阳
2015, 28(5): 942-952. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.026
摘要(1299)
摘要:
随着我国高速铁路进入全面运营维护期,针对牵引供电系统与设备状态只能进行二元判断、故障诊断采用故障后处理方式以及维修维护只能采用被动模式等种种不足,提出将故障预测与健康管理(PHM)和主动维护应用于高速铁路牵引供电系统中,结合高速铁路牵引供电系统的多时空尺度性、动态性与随机性的特点,运用多尺度变换、时空联合分析以及随机过程等方法,实现故障的预测预警、系统健康状态的综合评估、全寿命周期可靠性的分析和风险的评估以及维修策略的决策与优化.研究结果表明:PHM与主动维护理论与方法的引入,能有效处理牵引供电系统的大量数据信息、综合表现从设备级到系统级的健康状态、在故障发生前及时预测预警并制定最优的主动维修维护策略;PHM与主动维护技术途径的实现,能在牵引供电系统处于不健康运行状态时及时做出应激反应,通过健康监控与智能维护系统一系列的感知、评估、预测、诊断与决策过程恢复牵引供电系统健康运行.
燃料电池机车热管理系统建模和动态分析
郭爱, 陈维荣, 刘志祥, 李奇
2015, 28(5): 953-960. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.027
摘要(916)
摘要:
为了提高燃料电池机车的工作效率和动态性能,根据燃料电池机车热管理工作原理,利用物质守恒定律、热力学第一定理和相似原理,建立了包含散热器风机和冷却液循环泵的面向控制模型,研究了旁路阀门开度、冷却液循环泵电压和散热器风机电压对电堆温度、温度差以及系统效率的影响.研究结果表明:旁路阀可以局部调节电堆温度、温度差以及系统调节时间,但几乎不影响稳态效率;循环泵可以调节电堆的温度差,在保证温度差条件下,循环泵电压越小系统效率越高;散热器风机可以调节电堆温度和响应时间,电压越小系统效率越高.
牵引网高次谐波对高低压三相系统的渗透特性
赵元哲, 李群湛, 周福林, 朱鹏
2015, 28(5): 961-969. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.05.028
摘要(2301)
摘要:
为研究牵引网高次谐波对高低压三相系统的影响,建立了阻抗匹配平衡变压器谐波模型,分析了高次谐波对公共电网高压三相系统的渗透特性;建立了牵引变电所用逆Scott变压器谐波模型,分析了高次谐波对牵引变电所低压三相系统的渗透特性;对牵引侧高次谐波含量较高的牵引变电所进行了测试,分析了谐波实测数据,并与谐波模型分析结果进行了对比;提出了一种适用于牵引变电所低压三相系统的Y型阻波高通滤波器滤波方案,并研制了一套滤波试验装置.研究结果表明,牵引网高次谐波对公共电网高压三相系统的渗透较小,但会明显渗透到牵引变电所低压三相系统;滤波装置投入运行后,牵引变电所低压三相系统a相电压谐波畸变率由12.25%降为1.94%,b、c两相电压谐波畸变率也明显降低,滤波装置有效的滤除了高次谐波,改善了低压三相系统供电质量.

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