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  • 关于电力机车过分相问题的探讨

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-10-29

    0简介

    为了尽可能平衡电力系统的三相负载,电气化铁路的接触网使用分段换向电源。为了防止相间短路,通过绝缘装置将不同相电源臂之间的连接分开,以在两个电源臂之间形成绝缘分隔区域,称为相分离区域。在进入相分离区之前,电力机车通过“手动控制”(驾驶员操作)或“机器控制”(设备控制)两种方法切断电力机车的电力负载,从而使电力机车受电弓无电流地滑过。在相分离区之后,机车的电负载被恢复。由于操作员和设备故障的可能失误,很难消除以上两种“人为控制”和“机器控制”过相操作的方法,并且充电过相现象很难消除,一旦出现发生,受电弓,相分离装置损坏。严重时,接触网被烧毁,铁路运输中断,严重威胁电气化铁路的安全。因此,研究和完善过相位的设备改进方案,加强配套管理工作,提高电力机车过剩相位的可靠性是重要的课题。

    1相分离装置原理概述

    目前,国内外研究和采用的自动过相分离设备技术方案共有三种:地面开关自动切换方案,柱上开关自动断电方案,自动断电。车载控制方案。

    1)地面开关自动切换方案

    日本新干线使用接地开关自动切换相分离方案。在接触网的相分离处布置有中性部分,两端分别通过绝缘子F1和F2由两相接触网绝缘,通常采用锚固部分的接头结构以确保连续受电弓滑过时水流。两个真空断路器S1,S2分别跨接在接触网的两相之间,并可以通过它们向中性部分供电。当无机载体通过时,S1关闭,S2打开。四个机车位置传感器CG1CG4安装在轨道的两侧(或使用轨道电路进行位置检测)。当机车进入CG1点时,机车自然由A相供电;当机车进入CG2点,但尚未到达CG3点时,控制电路断开断路器S1并闭合S2。此时,中性部分由B相供电;当机车离开CG4点时,控制电路关闭S1,S2断开,返回到没有机车的状态。当机车反向通过相分离区时,CG1CG4发出反向序列。项目的实施应考虑在线维护和设备备份等因素,并设置分区。实际方案比上述方案复杂得多。过相方案的断电时间约为0.10.15s。优点是接触网没有电源死区,不需要驾驶员操作,车辆上的主断路器也不需要工作,并且自动换向时接触网中性部分的瞬时中和时间短,可适用于不同的机车速度;缺点是关闭相后电流影响大,建设,运行和维护成本高。

    2)柱上开关自动关机方案

    瑞士和其他国家/地区采用了此计划。前中国福州铁路分公司由瑞士AF公司引进,并安装在Ying下线。其结构原理如图2所示。它由两个真空磁控管组件L1,L2,真空断路器K1,K2,过压吸收器MDA和相应的接触网段组成。设备和结构上的对称分布,以适应前进和后退行驶的要求。基本原理是使L1和L2通过磁控制线组件流过机车的b部分和h部分,并产生真空断路器K1和K2来打开闸门并进行真空灭弧,切断机车电源,使机车不带电。通过分相的主绝缘区e段。它的特点是将设备布置在支柱上,结构简单,无需设置隔板,不需要驾驶员操作,不需要断开机车主断路器。缺点是:真空开关带负载破损,需要经常维护,立柱安装,难以实现设备后备;机车过相过渡时过电压和冲击电流的影响,容易引起列车脉冲;联系网络细分更多,结构复杂;当机车沿一个方向行进时,对于K1和K2开关只需要执行一组操作即可。同时,有一个电源死区,断电时间也比第一个长,并且与速度有关。

    3)车辆自动控制断电方案

    法国,德国,英国,中国等使用汽车来自动控制断电。相分离区采用锚固节接头结构设置中性区,并在机车进出相分离区一定距离的线上安装电磁钢或其他点信息装置。当机车从A相驱动到达电磁钢时,地面信息被车载设备接收并发送到机车牵引力控制装置,机车主断路器被延迟,使机车通过死区。机车经过无电区后,接收到接地磁铁2的位置信息,然后自动闭合主断路器,然后顺序启动辅机并控制牵引电流逐渐加载。车载设备无需驾驶员即可完全完成控制过程。操作。

    该方案的优点是投资成本低,仅增加了车辆上的地面信息装置和信号接收装置,并且通过车辆的断电来控制牵引电流的上升率。可以减少对火车脉冲的影响,并使火车适应不同的速度。缺点是:车辆下电时间长,在高坡度困难地区火车速度损失大,地面信息设备缺乏后备。如果信号丢失或出现故障,则将出现诸如电弧放电之类的故障。

    2汽车上的自动分相器运行管理分析

    中国的铁路电气化从现有的电缆改造开始。在解决电气化部分过相的关键技术问题时,我们借鉴国外经验逐步推广了自动控制断电方案在车辆上的应用。但是,车辆的分相方案控制中的一些弱点使我们在完全解决车辆的自动过相问题时更加谨慎。可靠性方面的主要问题是:

    1)驾驶员操作频繁,客观存在错误的可能性

    在铁路的高速和高密度运行的条件下,很难仅依靠驾驶员来操作过多的相位。以京沪线为例,上海铁路局上下有64个相分离区,平均相距18.6公里,最短13公里。根据当前的旅客机车运行速度约为7分钟,将子相分离,并且EMU处于最快速度。操作后相分离少于4分钟。驾驶员经常操作,劳动强度大,再加上其他因素,例如在驾驶过程中必要的操作和对信号的期望,驾驶员对过度相位操作的注意分散,客观地存在操作错误的可能性。另外,对于驾驶员的过度阶段操作过程缺乏记录分析手段,并且其操作规范仅依赖于驾驶员的行为自律,并且难以追究问题的责任。

    2)地面传感器沿线分布,必须加强。

    嵌入在轨枕的木质部分中的接地电感器的电磁钢信号源沿线分布。改进其安装结构和技术后,可以有效防止盗窃等现象。然而,磁体的安装和分配点长,并且跨部门管理困难。特别是在生产线的建设和维护过程中,容易发生磁铁的损坏,移位和缺失。一旦发生并没有及时发现和处理,它们将影响自动相位通过设备的正常运行。

    3)相分离点位置识别的可靠性有待提高

    自动过相位置识别信息的接受和处理是重要的部分。目前,自动相位通过装置的设计已经考虑了两个附加的独立磁信号的接收和处理,这两个信号具有一定的冗余度。然而,相分离点位置的识别方法仍然是相同的类型。由于机车运行速度,横向摆动,垂直振动,异物损坏以及电磁信号沿接收线圈沿线的干扰而引起的磁感应状态变化,因此确定了相分离点,客观存在进行了信息丢失和误操作的可能性的研究,并对独立于电磁钢信息源的辅助信息识别进行了探索和完善。自动相位通过系统的可靠性可以通过其他系统进一步提高。

    3个解决方案

    为了解决电力机车的过相安全问题,国内外进行了系统的探索和研究。作为运营管理部门,为了从技术方案中彻底解决问题,不仅涉及方案测试和验证,还涉及投资和运营线建设改造等难题。根据当前情况,只有采取相关的技术和管理措施,才能为逐步过渡到“计算机有序管理”状态创造条件。

    1)实施“以人为主体,以计算机为辅”的过渡,以提高相通装置的可靠性。

    鉴于驾驶员的责任心,服务质量和能力,在宣传和教育中,应着重处理驾驶员的依赖性和对自动超相设备的依赖性;在管理措施中,有必要弄清驾驶员操作和分离的具体要求,并将其纳入操作中。规范评估范围,同时制定并执行相分离设备维护和仓储检查的功能测试规定,以提高车辆过相设备的可靠性。在这一阶段,实行“以人为本,以机器控制为辅”的管理模式,建立了机车的第二道防线。

    2)增加了超相相状态记录功能,以实现对人机控制过程的分析和管理

    对于不同的型号,使用机车监控设备扩展接口开发了过相状态记录功能。车载自动过相设备的开断和强开输出以及机车主断路器和驾驶员操作开关的信息被用作输入信号,以实现事件记录,记录过多的关键要素信息。机车。

    结合对机车工作状态(装,卸)的综合分析和判断以及监控装置的超相事件记录,完成了对超相过程中设备状态和驾驶员操作的详细分析。在监视设备的地面处理软件的功能中,添加了主界面的“过相”列,以实现日志检索分析。

    在分析过相记录事件时,设置了五个判断结果,即:正确操作,操作错误,操作警告,设备不良和正常设备。一旦软件检索到诸如操作错误,操作警告和设备不良之类的事件之一,红色背景编号就会显示在“阶段”列中,提醒分析人员进行详细分析并实现人机控制的过程管理。

    3)增强对地电磁钢的检测功能,并及时进行监测和管理

    地磁钢信息源是车辆自动超相分离的关键环节,必须确保其长期稳定可靠。为了防止由于线路施工管理失败而导致的电磁钢损坏,根据车辆对车辆动态检测的思想开发了相分离磁枕状态检测装置。地面驱动设备,从而实现过多的相磁钢信息源。对安装位置(位置)进行动态检查,相关的监控信息自动连接到互联网,实现告警提示,发现问题立即通知设备维护部门进行现场检查和维护。目前,该装置已经在上海铁路局的DF机车上进行了测试,并且已经在北京-上海和上海-昆明线上反复测试了地面电磁钢信号(限于本文的长度,本文将不作赘述)。详细介绍),并取得了一定的效果。

    4)增强语音提示功能,以弥补手动操作的不足

    目前,在机车监控装置的过相语音提示设置条件下,牵引客车的机车在相分离点之前达到1500m时主要用于第一语音提示,然后进行第二语音处理。在相分离点之前的1000m处。提示:对于牵引货运列车的机车,在分割点之前的1000m和500m处会给出两个语音提示。这种以固定方式设置的两次语音提示模式并未充分考虑机车的运行速度和实际的过相状态,因此应予以加强。例如,在第一次语音提示后,应采用连续提示的方法,监视设备实时检测相分离状态,直到驾驶员或设备经过相分离操作后才关闭语音以弥补。手动操作中的遗漏。

    5)探索冗余点的位置,以识别冗余信息源并提高系统可靠性

    除了现有的用于相分离点位置识别的地磁信息源外,探索不同且独立的相分离点位置识别信息源并实现信息源的冗余备份对于提高自动相系统的可靠性也具有积极意义。分离装置,最终实现设备的自动相分离。机车监控设备的里程坐标完全独立于地磁铁的信息。当车辆上的过相接地感应器的磁耦合回路的任何环节处于异常状态时,利用机车监控装置的里程坐标实现过相冗余控制可以起到一定的安全作用,尤其是通过使用这种方法。几乎没有必要增加投资成本以及设备管理和维护成本,因此应积极探索。解决该问题的关键技术是提高监视装置的行驶距离(控制范围为20 m以内)的累积精度,并具有良好的补偿措施以防止机车车轮空转和滑动。第二个是设计两组并行工作的控制信息源的控制逻辑关系,这应该主要由现有的磁铁控制信息源进行监督。补充了控制装置的里程坐标控制的信息源,以防止出现两种过相位置识别信息源对控制时间等产生交叉影响。

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