高速列車弓網(wǎng)電弧動(dòng)態(tài)模型研究.pdf

1、高速鐵路是當(dāng)代世界先進(jìn)水平的體現(xiàn)，因具有速度快、安全舒適、載重量大、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)在世界各國迅猛發(fā)展。隨著列車運(yùn)行速度和載重量不斷提高，高速鐵路運(yùn)行安全保障的要求也更加嚴(yán)格。弓網(wǎng)（受電弓-接觸網(wǎng)）關(guān)系是高速鐵路的三大基礎(chǔ)關(guān)系之一，列車運(yùn)行速度的提高導(dǎo)致弓網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來，隨著弓網(wǎng)離線率和離線程度的增加，弓網(wǎng)離線電弧現(xiàn)象頻繁發(fā)生，弓網(wǎng)離線電弧對(duì)受電弓滑板、接觸網(wǎng)導(dǎo)線、供電質(zhì)量、通訊信號(hào)和無線電信號(hào)的影響嚴(yán)重危害了列車運(yùn)

2、行安全。弓網(wǎng)電弧與傳統(tǒng)的開關(guān)電弧不盡相同，具有其自身的特殊性:弓網(wǎng)電弧燃燒暴露在大氣環(huán)境中，電弧長度會(huì)隨著弓網(wǎng)振動(dòng)間隙的變化而改變，并且電弧能量耗散與列車運(yùn)行時(shí)的高速氣流場等有關(guān)。因此有必要從弓網(wǎng)電弧的產(chǎn)生原因和形成機(jī)理的角度來研究和分析弓網(wǎng)電弧現(xiàn)象。
　　本文基于弓網(wǎng)電弧自身的特殊性，介紹了弓網(wǎng)電弧的產(chǎn)生原因和形成機(jī)理;通過研究經(jīng)典的電弧模型，得到了電弧模型參數(shù)對(duì)電弧特性的影響;基于橫向吹弧和縱向吹弧理論，研究了高速氣流場對(duì)弓網(wǎng)

3、電弧耗散功率的影響;由能量平衡理論，考慮弓網(wǎng)電弧的弧柱拉伸、壓縮以及強(qiáng)氣流吹弧的能量交換，建立了弓網(wǎng)電弧的動(dòng)態(tài)模型;利用搭建的弓網(wǎng)電弧模型分析了列車升、降弓過程中和列車運(yùn)行速度為200km/h時(shí)的弓網(wǎng)電弧電氣特性。主要工作如下:
　　基于電弧放電的基本概念，分析了電弧的外部特征，介紹了電弧的組成部分和電弧的物理特性。針對(duì)弓網(wǎng)離線電弧現(xiàn)象，從產(chǎn)生原因和形成機(jī)理兩方面進(jìn)行了論述。
　　通過經(jīng)典電弧模型的搭建與仿真，分析了電弧模型

4、參數(shù)對(duì)電弧電氣特性的影響。基于橫向吹弧和縱向吹弧理論，研究了高速氣流場對(duì)弓網(wǎng)電弧耗散功率的影響。根據(jù)能量平衡理論，運(yùn)用Matlab/Simulink仿真軟件，建立了弓網(wǎng)電弧的動(dòng)態(tài)模型，建模過程中考慮了弓網(wǎng)電弧的弧柱拉伸、壓縮以及強(qiáng)氣流吹弧的能量交換。通過弓網(wǎng)電弧仿真波形與實(shí)驗(yàn)波形的對(duì)比分析，驗(yàn)證了弓網(wǎng)電弧動(dòng)態(tài)模型搭建的合理性。
　　利用搭建的弓網(wǎng)電弧動(dòng)態(tài)模型，針對(duì)列車升、降弓過程中和列車運(yùn)行速度為200km/h時(shí)的弓網(wǎng)電弧進(jìn)行仿真