鐵路隧道微波除冰裝置的研制.pdf

1、在我國東北地區(qū)，冬季鐵路隧道頂部的滲透水將會凍結(jié)成冰錐，容易引發(fā)接觸網(wǎng)短路，嚴(yán)重妨礙了電氣化鐵路隧道的供電安全。目前的隧道除冰的方式是在列車通行的時間間隙進行人工打冰。這將給施工人員的除冰作業(yè)帶來極大的安全隱患，并且在除冰過程中常需要關(guān)閉接觸網(wǎng)的供電，影響列車的正常通行。因此本文提出一種非接觸式的遠距離微波加熱方案，用以防止低溫狀態(tài)下隧道表面滲水結(jié)冰。
　　首先根據(jù)微波加熱理論、喇叭天線原理、磁控管工作原理、矩形波導(dǎo)理論等，設(shè)計了

2、一款適合遠距離微波加熱的裝置，可以安裝在隧道兩側(cè)的墻壁上，與接觸網(wǎng)保持了足夠的安全距離。然后建立天線與混凝土的加熱模型，通過電磁仿真軟件得出混凝土內(nèi)功率損耗密度。
　　然后通過實驗，測量了天線口徑面與潮濕混凝土距離為2米時的溫升情況，實驗中喇叭天線的微波源是功率1kW的磁控管。實驗結(jié)果表明:90分鐘后混凝土表面最高溫度從17.5℃上升到30.8，平均每15分鐘上升2.2℃;初始的30分鐘內(nèi)溫度上升了6.5℃，隨后溫升速率雖然逐漸降

3、低，但仍然具有明顯的上升趨勢。在整個加熱過程中，初始的環(huán)境溫度為18.1℃，實驗結(jié)束后的環(huán)境溫度為20.2℃。該實驗證明了遠距離微波加熱除冰方案具有一定的可行性。
　　最后為了進一步提高隧道頂部對微波的吸收效率，在隧道壁表面噴涂一層吸波材料，既可以增加表面對微波的損耗吸收能力，又可以減小對微波的反射系數(shù)。通過有耗傳輸線理論推導(dǎo)出了涂有吸波材料的潮濕混凝土對微波的反射系數(shù)。并在MATLAB中計算，得出以下結(jié)論:在相同入射角的條件下，