高速鐵路接觸線運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路是我國鐵路客運的主動脈，維護高速鐵路的運營安全是鐵路研究的重要問題。接觸線是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，接觸線的可靠運行對于維護高鐵運營的整體可靠性具有重要意義。接觸線運行環(huán)境復(fù)雜，無備用，一旦發(fā)生故障就會直接影響列車的正常運行，帶來巨大的經(jīng)濟損失，對接觸線進行運行狀態(tài)的監(jiān)測顯得尤為重要。
　　現(xiàn)有的監(jiān)測方法主要為離線檢測，并通過對列車運行過程中弓網(wǎng)狀態(tài)及列車參數(shù)變化的分析，來判斷接觸線的運行狀態(tài)。本文結(jié)合國家863課題展

2、開研究，提出一種接觸線運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對表征接觸線運行狀態(tài)的主要特征參數(shù)張力及溫度的在線監(jiān)測，進而實現(xiàn)對接觸線運行狀態(tài)的評價。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過對補償裝置結(jié)構(gòu)的分析，提出一種接觸線張力監(jiān)測的新方法。首先，研究了棘輪傾角及墜砣加速度變化與接觸線張力之間的力學(xué)關(guān)系，推導(dǎo)得出接觸線張力的計算公式;其次，考慮結(jié)構(gòu)及環(huán)境阻尼作用影響而帶來的誤差問題，提出采用Gauss-seidel迭代算法對計算結(jié)果進行修正，可以

3、大幅度提高張力計算的計算精度;然后，建立了接觸網(wǎng)及其補償裝置的三維有限元模型，施加不同強度和方向的荷載作用，分別仿真研究了風(fēng)振、覆冰及弓網(wǎng)之間相互作用三種典型工況下棘輪傾角及墜砣加速度的變化，通過本文提出的監(jiān)測方法計算得出了接觸線張力的變化情況，并與實際的張力進行對比，結(jié)果表明，本文提出的接觸線張力監(jiān)測計算方法及其誤差修正算法能夠有效提高對接觸線張力的計算精度。
　　(2)研究接觸線溫度的變化規(guī)律，提出一種接觸線溫度監(jiān)測及修正方法

4、?；诮佑|線溫度相關(guān)的電氣化參數(shù)，建立了接觸線的溫度仿真模型，分析了不同影響因素對接觸線溫度的影響;基于溫升理論，對不同電流條件下和不同電阻條件下接觸線溫度的變化情況進行了仿真研究，得出接觸線溫度在不同影響因素作用下的變化規(guī)律。在分析接觸線實際運行環(huán)境下各種溫度監(jiān)測方式的安全性和可行性基礎(chǔ)上，本文采用紅外熱成像技術(shù)進行接觸線溫度的在線監(jiān)測;考慮到紅外熱成像技術(shù)受到環(huán)境的影響較大、遠(yuǎn)距離測溫誤差較大等問題，提出一種監(jiān)測結(jié)果修正方法，通過構(gòu)

5、建監(jiān)測環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)圖片庫，以方向梯度直方圖和顏色直方圖作為特征算子，采用基于支持向量機技術(shù)(SVM)的圖片檢索方法對監(jiān)測結(jié)果進行修正。通過實驗對比，驗證了該方法的有效性。
　　(3)提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(FNN)的接觸線運行狀態(tài)的評價方法。通過選取合適的隸屬函數(shù)和訓(xùn)練樣本實現(xiàn)了接觸線運行狀態(tài)監(jiān)測模型的構(gòu)建;采用接觸線張力和接觸線溫度作為評價接觸線運行狀態(tài)的主要特征參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提出各個特征參數(shù)的運行狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)，