受电弓振动主动控制研究现状分析
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振动控制技术现状与进展摘要:由于在第二次世界大战中,战斗机和其他军事设施因震动而引起的注意,为了更有效地模拟产品的真实振动环境,验证产品的可靠性,引进了振动试验,随着现代科学技术的发展,振动试验在生产中发挥着越来越重要的作用,振动试验系统主要由振动器、控制器组成,几十年来,为了更准确地模拟真实的振动环境,激励器变得越来越复杂,一个问题出现了如何精确控制励磁机,使励磁机产生的振动信号与试验中要求的信号相匹配。
关键词:振动控制;技术现状;进展;前言:振动控制系统可处理的振荡频率范围,即频带,主要由系统自身刚度决定。
刚度与系统自然频率成正比,刚度降低自然频率,从而扩大了系统可以控制的振荡频率范围,进一步降低了振动的负面影响。
一、振动控制技术现状与进展1.振动设备。
机械振动台主要有一个不平衡的部件和凸轮类型。
不平衡重块是一种离心力,由不对称的质量旋转产生,以刺激桌子振动,激发力与不平衡力矩和扭矩的平方成正比。
这种振动平台可以产生正弦振动,其结构既简单又便宜,但只能在5赫兹1100赫兹范围内工作,最大移动距离为6毫米峰,最大加速度为10克,不能产生随机波动。
凸轮振动器移动的部分取决于凸轮的偏心度和曲轴的长度,兴奋力随移动部分的质量而变化。
这个低频场的振动平台,当激发力很大的时候,会产生很大的波动,比如100毫米。
而上面的频率限制在20赫兹左右。
最大加速度约为3 g,加速度大。
由于其特性的限制,机械振动器主要适用于要求较低的领域。
电动振动器是一种设备,目前广泛用于测试振动。
它的工作原理是电磁感应设计,当导体受到持续磁场中的力时,当导体通过交替振动电流时。
振动线圈位于高磁感应的真空中,需要信号发生器或振动控制器的振荡信号,在功率放大器放大到激磁线圈后,振动线圈产生所需的振动形式。
电动振动器范围广泛,小型振动平台0 Hz 1 10 khz范围,大振动平台0 Hz - 2 khz范围;广泛的动态范围,容易实现自动或手动控制;加速波的形状很好,适合随机波的形成。
一种自动控制位置的智能受电弓的设计与研究赵瑞雪[摘要]受电弓是列车从接触网上受取电流的装置。
列车运行中,要求弓网之间要求始终有一定的接触压力以保证弓网接触良好,当接触压力过小甚至为零时,受电弓滑板条会脱离接触网而发生离线,离线时列车将不能从接触网获取牵引列车的能量,甚至会影响列车的安全运行。
本文研究一种新型自动测量弓网压力的受电弓,并对受电弓的位置自动调整,使机车在运行过程中,弓网之间保持良好的压力,既能保证列车安全平稳的运行,又能减小受电弓的损耗。
[关键词]受电弓;接触网;全桥压力传感器:2095 - 4085( 2019) 04 - 0040 - 02驱动城市轨道列车组运行所需的能源由牵引供电系统提供,牵引供电系统由牵引变电所和接触网两个部分组成。
接触网的导线通过与受电弓的滑板接触将电流引到列车上,牵引列车才能被驱动运行。
受电弓与架空接触网合称受电弓一接触网系统,简称弓网系统。
在城市轨道列车运行过程中,为了保证供电的可靠性,希望受电弓与接触线能够始终保持紧密接触。
列车运行中,受电弓在抬升力的作用下发生上下振动,给受电弓和接触线保持良好的接触带来了困难。
列车前进的速度越快,受电弓受到的抬升力越大,受电弓和接触线就越容易失去接触。
一旦发生接触不良甚至脱开的情况,受电弓传递的电流减小甚至完全不传递电流,牵引电动机的功率降低甚至失去牵引动力,列车会减速甚至停车。
所以,研究如何保持受电弓与接触网的紧密良好的接触十分有必要。
在受电弓与接触线紧密接触的过程中,受电弓由于摩擦会受到磨损,当磨损到一定程度后,如果不及时更换,将降低受电弓与接触线之间接触的紧密性,降低列车组牵引供电的可靠性,所以,受电弓收到磨损后应及时更换,这增加了城市轨道运营的成本。
综上所述,保持受电弓与接触线的良好接触对提高供电系统的可靠性及降低城市轨道运营成本有一定的实际意义。
1受电弓压力检测工程上可以检测受电弓与接触网的压力来衡量受电弓与接触线的接触的程度,受电弓与接触线的压力可以用压力传感器实时监测,当压力过小时,可以适当抬升受电弓滑板的位置,使其与接触网紧密接触;当压力过大时,可以适当降低受电弓滑板的位置,以减小受电弓的摩擦损耗。
电力设备的振动与噪声控制研究1. 引言电力设备是现代社会不可或缺的重要组成部分。
然而,随着设备的运转,常常会产生振动和噪声,给环境和人们的健康造成负面影响。
因此,研究如何有效控制电力设备的振动和噪声成为了一项紧迫的任务。
2. 振动的成因与评估电力设备的振动主要来自于以下几个方面:不平衡、偏心、轴承故障、叶轮共振等。
对于不同的振动源,需要采用相应的控制方法。
为了评估电力设备的振动水平,常用的方法包括振动测量仪器的使用、振动信号的分析与处理等。
3. 振动控制方法为了减少电力设备的振动,可以采用主动控制方法和被动控制方法。
主动控制方法包括传统的PID控制、自适应控制以及最优控制等。
被动控制方法主要是通过阻尼器、隔振器、悬挂系统等来减震和降噪。
4. 噪声的成因与评估电力设备的噪声主要来自于机械噪声、气动噪声、电磁噪声等。
机械噪声主要由电机和传动装置引起,气动噪声主要是由于流体介质通过设备引起,电磁噪声主要是由于磁场和电场的作用产生。
评估噪声的方法主要包括噪声级的测量、频谱分析等。
5. 噪声控制方法为了降低电力设备的噪声,可以从源头控制、传递路径控制和接收端控制三个方面入手。
源头控制主要是通过改变设备的结构、材料等来减少噪声的产生。
传递路径控制主要是通过隔音和隔振材料来减少噪声的传递。
接收端控制主要是通过降噪耳机等设备来减少噪声对人的影响。
6. 振动与噪声控制技术的发展趋势随着科技的进步,振动与噪声控制技术也在不断发展。
未来的研究重点将在于更高效的控制方法和技术的应用。
例如,采用智能控制方法和材料,利用人工智能和大数据分析等技术来实现更精准的控制效果。
7. 结论电力设备的振动与噪声控制是一项重要的研究任务。
通过采用适当的控制方法和技术,我们可以有效减少设备的振动和噪声,提高设备的运行效率和使用环境的质量。
在未来,振动与噪声控制技术的进一步发展将为电力设备的可持续发展提供更多的支持。
毕业设计(论文)中文题目受电弓常见故障研讨学习中心(函授站):济南铁路局专业:机械设计制造及其自动化姓名:XXX学号:********指导教师:XXX北京交通大学远程与继续教育学院2023年4月毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。
除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
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论文作者签名:_________________ ______年_______月______日指导教师签名:_________________ _______年_______月______日毕业设计(论文)成绩评议毕业设计(论文)任务书本任务书下达给: 2014 级机械设计制造及其自动化专业学生 XXX设计(论文)题目:受电弓常见故障研讨一、毕业设计(论文)基本内容结合我国铁路高铁动车组的受电弓日常运用的现状,通过对动车组受电弓的了解,正确地分析现阶段动车组受电弓常见故障的特点,有针对性地研究分析受电弓常见故障并提出解决措施和可行性整改方案。
二、基本要求随着我国铁路客运朝电气化、高速化方向发展,受电弓各类故障频繁发生,危及铁路客运行车安全、制约高速动车组的发展。
为此,有必要对受电弓的各类故障进行研究分析并提出解决措施。
要求能根据各型受电弓实际运用中,受电弓出现的各类故障结合实践经验不断摸索和研究,掌握受电弓的各类主要故障,对其进行逐一分析并提出合理化解决措施。
三、重点研究的问题结合日常运用中常见的多发故障,针对铁路动车组受电弓出现的各类故障进行研究分析,找出各类故障的发生规律并提出解决措施和可行性整改方案。
目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (2)1.2国内外高速动车组受电弓的发展 (2)1.3 国内受电弓常见的故障 (3)第2章受电弓概述 (5)2.1 CRH2A型受电弓组成结构 (5)2.2 CRH2A受电弓的工作原理 (7)2.3CRH2A型受电弓特点及其特性 (7)2.4 CRH2A型受电弓升降装置 (8)第3章CRH2A型受电弓模型 (10)3.1 CRH2A型受电弓的日常检查 ........................................................... 10‘3.2 CRH2A型受电弓的故障 (11)3.3 CRH2A型受电弓故障原因 (11)3.4 CRH2A型受电弓故障分析及改 (12)参考文献 (18)致谢 (19)摘要世界上第一条高速铁路是1964年开通的日本东海岛新干线,发展至今已有53年。
近年来国内高速铁路飞快发展,随着列车速度的提高,受电弓与接触网关系的问题日益突出。
动车组是通过受电弓从接触网上获取电能,所以良好的弓网接触是保证列车取流的必要条件,受电弓的滑板成了重中之重,列车运行时如何减少受电弓滑板的损耗,提高受电弓滑板质量已经成为高速铁路技术的重要问题。
动车组受电弓滑板材料如今各国都在加紧研发,它所涉及的材料学问题是其解决受电弓滑板损耗的基础,早期接触网线多采用纯铜或铜合金材料,而在受电弓滑板方面,其材料经历了纯金属滑板、粉末冶金滑板、纯碳滑板、浸金属碳滑板等发展过程。
关键词:动车组;受电弓;安全第1章绪论1.1 研究背景根据我国的基本国情,国内铁路提速是通过修建电气化铁路和对既有线路的改造实现的。
而铁路的电气化和高速化已成为世界铁路运输发展趋势,只有实现电气化,才能实现铁路运输高速化目标。
因此发展高速铁路是铁路是现代化建设的必然趋势,而高速铁路均采用电力牵引和电气化铁路技术,高速列车必须在高速运行条件下可靠地从接触网上取得电能,否则将影响列车运行和电气驱动系统的性能。
振动控制技术的研究和应用振动,是物体在外力作用下发生的交替运动。
振动广泛存在于人们的生活和工作中,无论是机械设备的工作,还是建筑物的使用,都会伴随着振动的产生。
然而,长期的振动对于设备和结构体的使用寿命和稳定性有很大的影响,因此,如何控制振动成为了一个重要的课题。
振动控制技术是指通过各种手段消除或减小系统自身产生的振动以及外界干扰引起的振动的技术手段。
主要涉及机械、结构工程领域,应用于原子能、航空航天、自动化、船舶、电力、机车车辆等多个领域。
一、振动控制技术的研究目前,振动控制技术主要包括两个方向:主动控制和被动控制。
主动控制是指根据结构振动的实时信息,通过激活装置向系统提供相应的反馈信号,以减小系统振动。
被动控制是指一些被动元件的应用,例如减振器、阻尼器等,将系统的振动降低到最小。
在振动控制技术的研究中,人们提出了一些经典的振动控制方法。
其中,震动源控制方法是一种控制机械系统振动的有效方法。
这种方法会在系统上添加一些激活器进行震源控制,使得机械体系避免或减少振动。
此外,也有一些方法是通过在系统上加上某些阻尼装置或材料,来干扰振动的能量传递,达到控制振动的目的。
二、振动控制技术的应用振动控制技术在众多工程领域中得到广泛应用。
以下是其中的几个领域:1. 航空航天振动控制技术在飞机等飞行器上得到广泛应用。
在飞行的过程中,飞机会受到气流和飞行状态的影响,从而产生不同程度的振动。
这些振动会影响飞机的稳定性和安全性。
通过应用振动控制技术,可以减小飞机的振动,提高飞机的安全性。
2. 建筑结构在建筑结构中,振动控制技术可以被应用到地震抗震、桥梁工程、高层建筑、医院和实验室等领域中。
通过在建筑物上添加减震、阻尼装置等可以在地震发生时减小建筑物的振动,提高建筑物的安全系数。
3. 能源在能源领域,振动控制技术被应用到振动发电机和振动能量回收器等设备中,实现了振动能的回收和转化。
4. 交通运输在交通运输领域中,振动控制技术被应用到各类车辆、铁路、轮船等交通工具中。
开发研究电力机车受电弓控制策略研究王向才(吉林铁道职业技术学院铁道机车学院,吉林吉林132200)摘要:介绍了受电弓的作用、分类,以典型的SS4G 和HXD3机车为载体,通过分析受电弓控制电路及控制策略,细化了升弓条件,有效地防止因受电弓升不起而导致的机车故障。
关键词:电力机车;受电弓;控制策略;研究自1958年第一条电气化铁路建设,至1961年8月15日建成投入运营以来,我国进入了铁路电气化牵引的时代。
电力机车较内燃机车具有功率大、速度高、噪音小、对环境无污染、可担当更长交路等方面的优点,因此,一直以来都大规模地发展电气化牵引。
1受电弓的作用及分类1.1作用国家电网中的电能通过牵弓I变电所变压后经过接触网供给电力机车使用。
电力机车工作时,接触网上25kV的单相交流电经升起的受电弓引入至车内,经车内电气设备处理后供给机车牵引电机使用驱动机车。
受电弓的工作状态关系到机车的正常运行。
受电弓因为安装在车顶上,长期和大气、粉尘等介质接触,加之机车振动、线路不平顺等因素,工作环境较恶劣,因此在机车运用中经常发生因受电弓故障而导致的机故。
1.2分类受电弓是一种較接式的机械构件,它通过绝缘子安装于电力机车车顶。
20世纪50年代,由于我国电力机车产业薄弱,先后仿制过前苏联、法国的双臂受电弓、法国的单臂受电弓。
单臂受电弓后来成为我国电力机车主型受电弓。
(1)双臂受电弓。
双臂式集电弓,因其形状为菱形,也称'菱”形受电弓。
双臂受电弓在运用中因保养成本较高、故障后有扯断接触网的风险,目前除部分机车,都已改用单臂式集电弓。
(2)单臂受电弓。
单臂受电弓也称“之”字形受电弓。
目前我国机车上主要采用2种型号的单臂受电弓,一类属于弹簧式;另一类属于气囊式。
目前我国铁道机车上多采用的是气囊式受电弓。
2受电弓控制策略受电弓是一套集机械、电气的装置,其升起的源动力是压缩空气,降下依靠自重。
受电弓升起后将接触网25kV 交流电引入至车顶,若主断路器闭合,高压电会进入车内。
输电线路塔架振动特性分析及控制技术研究输电线路是连接电源和电负荷之间的便捷、高效的途径,也是电力工业的基础设施之一。
然而,在外部环境的作用下,输电线路的塔架振动会对电力传输和使用带来诸多不良影响。
因此,研究输电线路塔架振动特性及其控制技术,具有非常重要的理论意义和实践价值。
1. 输电线路塔架振动特性分析输电线路塔架振动的特性主要包括振幅、频率、波形和噪声等方面。
振幅是指塔架进行自由振动时的最大偏移量,通常用毫米或厘米来表示。
频率则是指塔架在自由振动或受迫振动时所表现出来的振动的往返周期数,通常用赫兹(Hz)来表示。
波形是指塔架振动的形态,也就是振动随时间变化的图像。
噪声是指塔架振动产生的声波,其频谱分布与塔架振动频率有关。
输电线路塔架振动的主要原因是外力作用,如风压、风荷、地震力等。
在实际情况中,外力都是作用在塔架结构的某些部位上的,通过塔架主体传递到其他部位,同时塔架本身的柔度和阻尼也对振动特性产生影响。
因此,一般采用有限元模拟或试验测试的方法来研究输电线路塔架振动特性。
2. 输电线路塔架振动控制技术为了减小输电线路塔架振动对电力传输和使用带来的危害,需要采用有效的控制技术。
目前,主要的控制技术包括被动控制技术和主动控制技术。
(1)被动控制技术被动控制技术是指在输电线路塔架上设置一些被动装置,如阻尼器、减振器等来抵抗外力产生的振动。
其原理是通过增加塔架结构的阻尼和柔度,使其受到的外力影响减小,从而减小塔架振动的幅度和频率。
目前常见的被动装置有液体阻尼器、钢筋减振器等。
其中,液体阻尼器是一种普遍采用的装置,其结构简单、安装方便,并且其阻尼特性可根据需要做出调整。
而钢筋减振器则是一种较为特殊的被动装置,其利用金属材料的粘弹性来吸收塔架相对位移的能量,从而化解塔架振动的能量。
(2)主动控制技术主动控制技术是指在输电线路塔架上设置一些主动控制器、传感器、执行器等控制器件,动态地调节塔架的振动状态,实时响应外界干扰,并对塔架的振动特性进行精确控制。
文献研究报告经过将近一年的学习研究生活,终于完成了这篇“受电弓常见故障的分析与处理”论文。
非常感谢我的指导老师周老师,如果没有她的帮助和教导我想我不会这样顺利就完了论文的编写。
本文从我DSA200型受电弓为例入手,在了解其基本结构和性能的基础上,在对机车在运行使用过程中遇到的受电弓常见故障问题进行分析,以提高电力机车受电弓的使用效率和常见故障的处理能力,节约相应的检修维护的人力、物力、财力,实现高速电力机车的现代化使用模式。
在论文的编写中借鉴了很多其他的教材、论文等资料,这其中主要有张平生机车受电弓常见故障原因分析及处理;侯明,孙乐民,李爱娜电力机车受电弓滑板的现状;潘连明,张国荣,钱中良电力机车受电弓滑板;于红卫,王永第,许富强机车受电弓永新型粉末冶金滑板;刘建军,朱波,王成国电力机车受电弓滑板的技术现状;李晓村,朱定国内燃机车故障综合分析与处理;赵晓明CRH3型动车组受电弓故障分析及改进措施;邹生敏CRH2型动车组受电弓常见故障的应急处理;陈文光国产化北京地铁列车牵引电传动系统设计;郭汉挺HXD1型电力机车受电弓故障原因分析;余卫斌韶山9型电力机车[M]。
在此对这些资料的提供者及供应商致以最尊敬的感谢。
论文在整体上,大致可以分为三大部分,分别是对受电弓的认识、受电弓的结构原理和受电弓的故障分析处理。
在下文中将会对这三部分进阐述解释。
第一部分是对受电弓的认识内容:随着国内高速铁路的不断发展,从蒸汽机车到内燃机车、电力机车再到今天的动车组、高速铁路,铁路的发展是可圈可点的。
城市公共交通的建设发展也是巨大的。
纵观各大城市,有轨电车,轻轨,地铁,磁悬浮等等电力机车被广泛运用,中国电气化铁路的发展是不容置疑的,而伴随而来的机车日常故障检修问题不断增多。
在电气化铁路运行中,根据多年来的行车事故统计,由于受电弓的故障造成的行车事故占相当比例,我们知道受电弓是电力机车和接触网中间的过渡部分,是高速运行和产生摩擦损耗的主要部件,它出现故障概率比较高,中断机车的供电和运行,给铁路运输安全造成了严重的影响,是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。
计及空气阻尼的西兰高铁弓网动态耦合受电弓振动影响研究【摘要】本研究旨在探讨西兰高铁弓网动态耦合受电弓振动影响的问题。
通过对西兰高铁弓网结构与原理的分析,了解其工作原理。
然后,通过电弓振动特性分析,探讨振动规律。
在此基础上,建立考虑空气阻尼的耦合模型,进行数值模拟与案例分析。
通过参数优化与结果讨论,发现空气阻尼对电弓振动的影响。
最终得出结论,总结计及空气阻尼的电弓振动影响,展望未来研究方向,并概括研究的创新点。
这项研究将对高铁运行的安全性和稳定性有所裨益。
【关键词】西兰高铁,弓网动态耦合,受电弓振动,空气阻尼,耦合模型,数值模拟,参数优化,结果讨论,振动特性,案例分析,结论,研究展望,创新点1. 引言1.1 背景介绍近年来,随着高铁列车运行速度的不断提高,受电弓振动问题引起了人们的关注。
目前的研究大多集中在考虑电弓结构、轨道不平顺度等因素对电弓振动的影响,然而很少有研究考虑到空气阻尼对电弓振动的影响。
空气阻尼是指当受电弓振动时,空气与受电弓之间的阻尼力的作用,会对受电弓的振动特性产生一定影响。
本研究旨在通过计及空气阻尼的影响,对西兰高铁弓网动态耦合受电弓振动进行深入研究,以便更好地了解受电弓振动的机理和影响因素,为高铁列车的运行安全和稳定性提供理论支持。
1.2 研究目的研究目的:本文旨在研究计及空气阻尼的西兰高铁弓网动态耦合受电弓振动影响,旨在探讨电弓振动在高速铁路运行中的影响,以及空气阻尼在减小电弓振动效果中的作用。
通过分析弓网结构与原理、电弓振动特性、耦合模型建立等方面,深入探讨垂直弯曲式电弓在高速列车运行中的振动特性及影响因素,为提高电弓系统的稳定性和可靠性提供理论依据。
通过数值模拟与案例分析,还将优化相关参数,探究有效的解决方案,从而为高速铁路运行安全性和效率提供参考。
研究目的在于全面、深入地了解电弓振动问题以及空气阻尼对其影响,为相关领域提供科学依据和技术支持。
1.3 研究意义本研究旨在探讨计及空气阻尼的西兰高铁弓网动态耦合受电弓振动影响,具有重要的理论和实践意义。
电机的振动控制方法研究引言在现代工业生产中,电机是一种常见且重要的设备。
然而,在电机运行过程中,振动问题往往会引起诸多不便和损害。
为了解决电机振动问题,人们进行了大量研究,并提出了多种振动控制方法。
本文将对电机的振动控制方法进行深入研究,从传统的机械方法到现代的智能控制方法,系统地介绍振动控制的原理、方法和应用。
1. 传统的机械阻尼方法传统的机械阻尼方法是通过增加电机的质量或安装阻尼装置来减小振动。
其中,常用的方法包括:•增加电机的质量。
增加电机的质量可以提高电机的稳定性和抗振能力,降低振动的幅度和频率。
通过增加电机的金属壳体的厚度或加装一定质量的附件等方式,可有效减小振动问题。
•安装阻尼装置。
常见的阻尼装置包括减振垫、减振材料和减振器等。
这些装置可以吸收和分散振动能量,减小振动传播。
然而,传统的机械阻尼方法存在着一定的局限性,无法满足复杂振动环境下的振动控制需求。
2. 主动振动控制方法为了更好地控制电机的振动,主动振动控制方法应运而生。
主动振动控制方法利用反馈控制和控制算法实时调整电机的运行状态,以减小振动的幅度和频率。
主要方法包括:•模态反馈控制。
模态反馈控制是基于电机的振动模态特性设计反馈控制器,实时检测电机的振动状态,根据反馈信号产生相应的控制力,以抑制或消除振动。
•自适应控制。
自适应控制方法可以根据电机的运行状态和外界环境实时调整控制参数,以适应不同的振动情况。
自适应控制方法可以有效地降低电机的振动幅度和频率,提高振动控制的效果。
•智能控制。
智能控制方法是基于人工智能和模糊控制理论,利用智能算法对电机的振动进行实时分析和控制。
智能控制方法具有较强的自学习和自适应能力,能够适应不同的振动环境和工作状态,提高振动控制效果。
主动振动控制方法可以根据实际需要灵活调整参数和控制策略,具有较高的控制精度和控制范围。
3. 振动控制方法的应用振动控制方法在实际应用中得到了广泛的运用。
以下是几个常见的应用领域:•电机车辆。
CRH380B型动车组受电弓控制原理与故障分析摘要:受电弓控制系统是牵引供电系统的核心,而牵引供电系统本身又与轨道动车的运行效率、质量、安全性等紧密相连,因此对于受电弓故障及控制原理的探讨是尤为必要的。
本文以此为出发点,围绕CRH380B型动车组,从控制原理和故障原因两个方面,对于受电弓控制系统展开探讨,为我国动车安全高效发展提供理论层面的内容分析。
关键词:CRH380B型动车组;受电弓;控制原理;故障引言:受电弓控制系统在实际动车组当中,是通过多部件组合形成的,其中,平衡杆在其中发挥着平衡的作用,尤其是对于升弓和降弓过程中弓头的平稳性起到了至关重要的作用。
而连接杆的作用则是通过对于其形状的几何微调,促使其发生变化,对于动车运行产生作用。
阻尼器主要是通过上臂杆和下臂杆两者的相互震荡,来确保良好接触。
而接触对象之一,碳滑板,在于接触网的接触过程中,实现对于电能的传输工作。
一、控制原理分析对于控制原理的分析可以从受电弓气路控制原理和受电弓电路控制原理两个方面来展开论述。
(一)气路控制原理CRH380B型动车组的受电弓气路控制部分主要升弓电磁阀、ADD电磁阀、压力开关、调压阀、压力传感器、气囊以及过滤器等几个方面构成[1]。
在实际运行过程中,由司机对于升降弓开关进行操作,从而控制升弓电磁阀能够完成对于受电弓的实际指令,调整其进行升弓或降弓。
而在这一过程中,当需要进行降弓操作时,所发生的就是降弓的指令,收到这一指令后,升弓电磁阀失电并隔断了与气囊连接的列车管的气路,进而导致气囊中的压力空气排除,完成整个降弓的动作。
而如果收到的是需要进行升弓的操作指令,则需要通过气路导通,运用相对的操作方式,实现升弓动作[2]。
(二)电路控制原理CRH380B型动车组受电弓电路控制部分主要分为气动调节器、受电弓控制单元、操作开关、中央控制单元、故障操作诊断信息、网络接口模块、主风管等几个方面。
其具体的工作状态是,通过多功能车辆总线将信息指令传输给中央控制单元,在经过多功能车辆总线发送给司机室显示屏,在接收到信息指令后,经过诊断和分析,将预先设置好的模式曲线,重新进行反馈,将信号传输给气动调节器,进而产生对应的调整行为。
受电弓振动主动控制研究现状分析
□宋一凡郭德勇梁继国
【内容摘要】电力机车高速行驶时,弓网振动将导致弓网接触力产生波动进而引起机车受流不良,降低机车运行性能甚至会损害机车电气设备。
受电弓主动控制可以有效减小弓网振动,本文从控制算法方面介绍了受电弓振动主动控制的研
究现状,总结分析了近年来国内外学者在这方面取得的研究成果以及各种控制算法的优缺点,并展望了未来受电
弓振动主动控制的发展趋势和研究方向。
【关键词】电力机车;受电弓振动;主动控制;控制算法
【基金项目】本文为东北林业大学国家级大学生创新实验项目“电动载货车高速路随动取电装置”(编号:201810225079)资助项目研究成果。
【作者单位】宋一凡、郭德勇,东北林业大学交通学院;梁继国,吉林省辉南经营局
一、引言
受电弓与接触网接触受流牵引电力机车运行,空气动力、接触网的波传播和波反射、不规则风和轮轨状况等因素将引起弓网振动,而弓网振动将降低机车受流质量、加剧弓网磨损、增大运行噪声。
随着机车运行时速提高,弓网振动带来的危害也将加剧,弓网振动成为限制电力机车提速的重要因素。
目前,主要有两种方法解决振动问题:一是提高接触网刚度或增大接触线张力,二是增大弓网接触力。
这两种方法均在一定程度上减小了弓网振动,但第一种需要更换接触网,成本巨大;第二种加剧弓网磨损的同时增大了安全隐患[1]。
研究人员不得不寻找新的途径来解决振动问题,早期研究者提出利用主动控制技术来提高受电弓的跟随性。
进行可控受电弓的研究渐渐成为了机车受电弓研究的一个重要课题。
对于受电弓振动主动控制的研究,欧洲和日本学者起步较早,2003年7月速度可达230km/h的振动主动控制受电弓在德国就已试验成功[2]。
而我国学者对此类课题的研究起步较晚,发展尚停留在实验室阶段。
尽管国内外已有很多研究涉及这一领域,但大多仅停留在控制策略的提出和数值仿真验证,难以在实践中得到应用,实现的瓶颈主要在于作动器的选择和能量供应问题,以及接触力反馈信号的实用性。
本文从控制算法和作动器两个方面来介绍受电弓主动控制的研究现状和存在的问题,以期为受电弓主动控制的研究提供一些思路。
二、控制算法
控制算法作为主动控制的核心对其应有如下要求:所需控制信息量少,计算速度快,输出信息易于执行,复杂控制具有一定的自适应性。
国内外对控制算法进行了大量研究,大体可分为以下五类(列出)。
(一)模糊控制。
模糊控制自第一次成功应用以来,模糊控制理论已得到突飞猛进的发展,解决了许多现实问题。
模糊控制具有很强的鲁棒性,适用于工作条件下具有非线性和参数时变性的受电弓,因此受电弓的模糊控制受到了学者的关注。
(二)变结构控制。
由于变结构控制具有极强的鲁棒性且实现容易,尤其可以良好地自适应系统干扰,适用于线性和非线性,可有效处理弓网振动问题。
但其缺点是当变结构控制到达切换面后受时滞和惯性的影响在滑模面附近来回穿梭,引起变结构振颤。
变结构控制可分为两类,一类是非滑模变结构控制,另一类是滑模变结构控制。
研究者对这两种变结构控制均有应用。
(三)线性二次型控制。
线性二次型控制适用于时变系统,控制能量低,计算精度高,能有效处理扰动信号和测量噪声问题且易于构成闭环最优控制,可作为处理弓网振动问题的有效途径。
(四)预测控制。
预测控制应具备以下三项基本原理:预测模型、滚动优化和反馈校正。
线性模型的预测控制算法已非常成熟,但实际所需的控制系统大多是非线性的,因此现在预测控制的研究重点就成为非线性模型预测控制,弓网振动模型便是一种典型的非线性模型,相关研究者也将非线性模型预测控制用于受电弓的主动控制。
Mihai-Florin Taran等提出了一种基于模型预测控制策略的接触力闭环控制方法。
预测控制使用有限变量构造的有限滚动时域估计,使用系统模型的离散时间公式,利用接触网模型中时变表达式得到离散模型,并提出二阶离散化方法,增设积分以消除稳态误差,得到线性时变模型。
将控制目标转化为一个凸函数以表达误差的权重和对有限滚动时域估计的控制力[3]。
任志玲根据弓网模型和接触力数据,利用预测控制技术预测下一时刻接触力,将预测值与理论值比较计算误差,模型预测控制器通过电流变阻尼器将计算结果转换为接触力的控制输入量。
实验结果表明能够有效提高弓网耦合质量[4]。
(五)神经网络模型。
刘仕兵等将NARMA-L2模型应用到弓网振动控制系统中并给出了控制方案:控制系统分为系统辨识部分和控制部分。
系统识别部分采用在线辨识,响应快迟滞小,增加了系统的实时性。
系统首先从被控制系统
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核电厂主蒸汽隔离阀局关试验及风险控制
□桂林涛李俊杰
【内容摘要】本文介绍了秦山二厂3、4号机组主蒸汽隔离阀局部关闭试验(简称:局关试验)的具体方法,主蒸汽隔离阀局关试验的试验序列。
并结合平时实际做试验过程中遇到的问题及试验可能的风险,给予解答和规避。
对于试验过程中
若主蒸汽隔离阀出现意外关闭故障时,如何更高效地控制机组的状态给予指导性建议,以备操作员参考。
【关键词】主蒸汽隔离阀(MSIV);局关试验;主蒸汽隔离阀;意外关闭
【作者简介】桂林涛(1985.8 ),浙江嘉兴人;中核核电运行管理有限公司工程师;研究方向:核电厂运行
李俊杰,中核核电运行管理有限公司
一、主蒸汽隔离阀简介
VVP系统设计每条主蒸汽管线安装一台主蒸汽隔离阀,包括阀门本体和执行机构以及控制系统。
主蒸汽隔离阀还带有旁路阀,能在主阀开启前平衡其前后的压差,并对主阀的下游管线进行暖管。
主蒸汽隔离阀最主要的功能是:防止蒸汽发生器和主蒸汽隔离阀之间某一主蒸汽管道破裂时安全壳的超压,并限制由于蒸汽管道或主给水管道破裂而导致主系统的冷却,使释放的蒸汽不超过一台蒸汽发生器的水容量;反应堆处于热停堆状态时,该阀还用来将汽轮机侧的部分主蒸汽管道与核蒸汽供应系统隔离开,以便进行下游设备的检修。
作为VVP系统的重要组成部分,每个机组有两台主蒸汽隔离阀,分别安装在主蒸汽隔离阀管廊的每根主蒸汽管道上。
主蒸汽隔离阀为快速隔离阀,用来隔离主蒸汽管线,在正常运行工况下为全开;事故工况下,特别是它能在收到主蒸汽管线隔离阀信号后5秒内迅速关闭,将蒸汽发生器通向
采集实时数据,经过系统在线辨别得到动态神经网络函数,进一步可得到弓网振动系统的NARMA-L2模型,进而得出控制规律,调整网络函数权值以减小误差。
然后进行仿真实验,对不同车速分别给予仿真,结果显示弓网振动幅度得到有效抑制[5]。
三、控制算法比较
根据上述文献的试验结果可知每种控制器均可以减小弓网接触力的波动,减弱振动幅度,提高受流质量。
但各算法采用的输入量、控制参数、输出量均不同,下面结合各控制算法的特点对其作用效果进行简单比较。
(一)模糊控制。
所需状态量少,模糊处理只需要接触力和理想接触力的偏差;控制器性能取决于规则库的合理与否;决策速度与控制精度存在矛盾。
(二)变结构控制。
易受外界干扰,对量测要求很高;设计较复杂,需要设计切换函数和提前确定理想系统特征值,切换函数设计不合理会使控制信号调整过快,作动器调整困难;易发生抖振现象,需要滤波器来消除影响。
(三)线性二次控制。
需要复杂的弓网状态变量;需要确定系统的最优性能指标,同时综合考虑控制能量和控制效果,Q和R的选择非常重要;需要状态调节器时刻保证各状态量接近于平衡状态。
(四)预测控制。
需要极高标准的量测系统对每一瞬间的状态变量进行采集;非线性预测控制算法研究尚不完善;建模简单、计算量小,但难以获得清晰的控制输入表达式;优化过程反复在线进行,动态性能好。
(五)神经网络模型。
只需采集实时弓网接触压力;需要
极大的计算量,控制器设计复杂。
采用离线识别控制精度高但控制效果差;采用在线识别控制稳定性好但精度下降,识别速度尚无法应用。
四、结语
本文从控制算法方面对受电弓主动控制的研究现状进行了综述。
现阶段控制算法的研究以模糊控制、变结构控制和线性二次控制为主,同时也有研究者正在探索新的可能,如将预测控制和神经网络模型应用在受电弓主动控制中。
未来前者将有极大的可能得到实际应用,而后者更多的是启发,将神经网络、人工智能、预测控制等相结合以创造出新颖的、更加多变和智能的控制算法。
【参考文献】
[1]鲁小兵,刘志刚,宋洋等.受电弓主动控制综述[J].交通运输工程学报,2014,2:49 61
[2]冒一平.德国铁路主动控制受电弓试验成功[J].中国铁路,2004,5:31
[3]M.Taran,P.Rodriguez-Ayerbe,S.Olaru and A.Ticlea,“Moving horizon control and estimation of a Pantograph-Cate-nary system,”[A].201317th International Conference on Sys-tem Theory,Control and Computing(ICSTCC)[C].Sinaia,2013[4]任志玲,林冬,王月等.基于预测控制的弓网系统半主动控制策略研究[J].系统仿真学报,2017,29(5):1086 1092[5]刘仕兵,武磊,朱雪龙.基于NARMA-L2模型的弓网系统振动主动控制[J].计算机测量与控制,2015,23(3):818 820,841
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