[发明专利]长编组动车组高架桥上过分相的车网桥耦合模型构建方法

说明书

本发明公开一种长编组动车组高架桥上过分相的车网桥耦合模型构建方法，先考虑高架桥综合接地系统在过分相期间的阻抗频率特性，构建高架桥综合接地系统宽频电路模型；再针对过分相每个电磁暂态过程，根据双弓、车体接地点、两个供电臂接触网、中性线的位置，将车网系统划分为不同的部分，分析每一部分车网耦合分布，进而构建桥上的车‑网耦合拓扑；考虑高架桥上的供电电流在桥墩回路中产生感应电压的实际，建立反映牵引网供电回路与桥墩回路的耦合关系的受控源模块；最后结合高架桥综合接地宽频电路模型、受控源模块和桥上车‑网耦合拓扑，构建车‑网‑桥耦合模型。本发明可全面反映高架桥对列车过分相暂态过程的影响，更贴近实际列车运行工况。

技术领域

本发明涉及高架桥路段牵引供电电气安全技术领域，具体为一种长编组动车组高架桥上过分相的车网桥耦合模型构建方法。

背景技术

高速动车组惰行通过车载自动电分相期间会经历一个“有电-无电-有电”的过程。受电弓弓头和车体多次出现暂态过电压。由于动车组车体是车上弱电系统的信号地电位，车体暂态过电压容易对一些敏感设备(如速度传感器)造成电磁干扰，影响动车组的安全可靠运行。同时，中国高铁在20年的发展中形成了以桥代路的特点。作为高铁线路的主体，高架桥路段牵引供电系统的电气安全问题不可忽视。针对动车组高架桥上过分相电磁暂态过程，相关的研究主要通过建模求解的方法进行过电压的计算或仿真。动车组高架桥上过分相具有以下4个特点：(1)电磁暂态过程期间高架桥接地钢筋产生明显的集肤效应，高架桥综合接地阻抗呈现非线性畸变；(2)高架桥上的供电电流会在桥墩回路中产生感应电压；(3)接触网的暂态过电压会通过接触网、中性线与车体之间的容性耦合注入至车体上，进而引起车体暂态过电压。(4)动车组车头至车尾的车体可能与左供电臂接触网、接触线与中性线交叉路段的接触网与中性线，以及中性段的中性线同时存在容性耦合。特别是接触线与中性线的交叉路段，接触网与中性线之间、接触网与车体之间、中性线与车体之间均存在容性耦合。已有的动车组高架桥上过分相的模型多考虑了(2)，较少考虑(1)，没有考虑(3)和(4)。此外，已有的高架桥上过分相电磁暂态分析几乎只针对短编组动车组。由于短编组动车组只有1个受电弓在接触网或中性线上滑行，过分相暂态过程划分为4个；然而，长编组动车组有2个受电弓在接触网或中性线上滑行，这时过分相的暂态过程划分为8个。鉴于暂态过程的增加会加剧过电压的发生，有必要在考虑高架桥上过分相4个特点的基础上，针对长编组动车组高架桥过分相的情况进行建模分析。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可全面反映高架桥对列车过分相暂态过程的影响，更贴近实际列车运行工况的长编组动车组高架桥上过分相的车网桥耦合模型构建方法。技术方案如下：

一种长编组动车组高架桥上过分相的车网桥耦合模型构建方法，包括以下步骤：

步骤1：建立完整的高架桥钢筋模型，确定过分相情况下接地系统的阻抗频率特性，结合粒子群算法进行参数拟合，建立综合接地系统宽频电路模型；

步骤2：根据过分相每个暂态过程发生时双弓所在位置、车体接地点所在位置、每个车体位置和四个暂态过程点所在位置将车网系统分为不同的部分；分析并确定每个部分车网系统的耦合分布；

步骤3：基于车网系统耦合分布分析结果，构建过分相各暂态过程的车网系统拓扑；

步骤4：计算高架下的电气回路和高架桥上的牵引供电回路之间的互感耦合系数；建立反映牵引网供电回路在桥墩回路中的感应电压的受控源模块；

步骤5：结合所述综合接地系统宽频电路模型、车网系统拓扑和感应电压的受控源模块，构建计及高架桥接地宽频特性和桥墩回路与牵引网供电回路之间电气耦合的长编组动车组过分相车-网-桥耦合模型。