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《西南交通大学》 2013年
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接触网覆冰机理与在线防冰方法的研究

郭蕾  
【摘要】:我国电气化铁路总里程快速增长,客运高速和货运重载铁路大规模建设,一些新的电气化铁路线路很可能要穿越高寒、高湿和高海拔地区等易发生覆冰的区域,接触网覆冰灾害问题已成为各级部门广泛关注的问题,为了既能消除覆冰,同时也能保证行车所必须的电能供给,接触网在线防冰技术将成为未来电气化铁路防融冰的主要方法之一,因此迫切需要开展相关的基础理论研究。 论文研究了空气含水引起接触网覆冰的关键基础参量,基于流体力学、热力学,建立接触线、承力索、整体吊弦的气流场模型,通过水滴受力分析、动量平衡过程分析,建立气流场中水滴的运动轨迹,据此研究了水滴在接触网各部件表面的碰撞情况,确定局部碰撞率和总体碰撞率,为覆冰发展及覆冰动态热平衡的研究奠定基础。 研究了接触网覆冰的热平衡过程及增长规律,结合接触网周边及沿面的气流场及水滴碰撞率的研究结果,建立了覆冰热平衡方程,通过分析局部努珊数分布等特征,推导热平衡方程主要技术参数求取方法,确定各种运行工况下的接触网临界防冰电流,通过仿真接触网的干增长覆冰和湿增长覆冰过程中覆冰轮廓,研究覆冰量的变化规律。 研究了接触网在线防冰方法及其电气参量关联机制,提出了基于配对SVG (Static Var Generator)的无功潮流大电流融冰法,据此构建了基于SVG技术的接触网在线防冰方案,分析直供(包括末端并联运行)和AT(包括末端并联运行)两种供电方式下防冰电流和机车负荷电流的综合分布,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。 基于水滴碰撞率、热平衡方程和导线表面覆冰增长速度、接触网电流分布及电流与电压之间的关系,研究了接触网在线防冰电流的动态决策和防冰系统的控制,提出并验证了“以覆冰强度为控制目标的防冰开关决策方法”和“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纵向温度、横向温度场,验证基于SVG在线防冰方案的有效性。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM752

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