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弓网直流燃弧能量及牵引电流扰动研究

蒲文旭  
【摘要】:随着我国电气化铁路和城市轨道交通的高速发展,受流质量一直是列车安全高效运行的关键技术问题之一。弓网系统的良好接触是机车具有良好受流质量的先决条件,而弓网燃弧情况是弓网系统接触优劣的直接表现形式。欧洲标准EN50317:2002规定:弓网燃弧是评价弓网受流质量的重要指标之一。目前由于受到技术条件限制,国内外对弓网燃弧检测以及相关研究起步较晚,缺乏完整理论依据。因此,对弓网燃弧的研究对于线路的安全评估和现场维护是极其重要的,具有实际意义。本文通过对弓网燃弧光谱的提取与分析,采用(250±10)nm的紫外光波段作为弓网燃弧检测的特征量,研制出包含光学采集模块、紫外光电转换模块、数据处理分析模块以及辅助检测模块等组成的弓网燃弧检测系统,可以在线检测燃弧率、燃弧温度、列车运行参数等检测信息。在弓网燃弧检测系统的基础上,对弓网燃弧能量的检测也进行了较深入研究。首先将光谱辐照度响应度的概念引入到弓网燃弧检测领域,提出了一种基于光谱辐照度响应度的燃弧能量定标方法,并确定定标过程中组合误差为3.9%。然后通过试验测量,确定了弓网燃弧检测系统的可检测紫外光的最小功率密度,证实该系统具有较高的灵敏性,能够对弓网燃弧精确检测。最后搭建直流弓网燃弧模拟试验装置,探讨了弓网燃弧检测系统的紫外能量与燃弧能量的关系,并得到二者的线性相关性,为弓网燃弧能量作为弓网受流质量评价指标提供乐理论依据。通过对广州地铁二、三号线进行现场试验及数据采集,针对地铁直流牵引电流数据特征,提出了一种基于经验模态分解和改进的小波包奇异熵算法,并用于燃弧牵引电流处理分析,得出牵引电流扰动指标Γ。根据广州地铁现场试验数据,分析结果表明:改进后小波包奇异熵能直观、有效提取牵引电流扰动特征;扰动指标Γ能有效反映牵引电流扰动程度,衡量机车受流质量。最后,总结了本文所提出的用于衡量受流质量的算法步骤,为后续的弓网受流质量评价体系的完善提供了参考。


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