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时间:2018-12-01
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1、地铁牵引供电接触网系统电磁场空间分布研究【摘要】在地铁牵引系统中,供电接触网能够产生电磁场,进而对一定范围内的磁性物体产生干扰。论文将基于有限元法,对列车不同的运行状态及情境进行不同的磁场分布影响分析,通过不同磁场空间分布的计算与模拟结果,记录不同供电方式下的借鉴点,并对北京市地铁特定区间接触网进行仿真,得出不同可行方法。中国3/vie 【Abstract】Inthesub,thepoagicfield,andinterfereagicobjects.Inthispaper,theinfluenceofdifferentmagicf
2、ielddistributionondifferentrunningstatesofthetrainisanalyzedbasedonthefiniteelementmethod.Throughthecalculationandsimulationresultsofthedifferentmagicfieldspatialdistribution,recordingreferencepointsofdifferentpoodes,andsimulatingthecontactethodsareobtained. 【关键词】地铁接触网
3、;有限元法;电磁场空间;分布研究 【Keyentmethod;electromagicfield;distributionstudy 【中图分类号】U223.8【文献标志码】A【】1673-1069(2017)03-0094-03 1引言 目前,我国针对地铁牵引供电接触网系统磁场空间分布方面的研究较少,根据相关资料的查阅,我国主要研究过针对铁路架设方面的电气化接触网设计,分析了其周边静态电磁场分布特性。但是,与地铁牵引供电接触网的封闭空间磁场分布特性具有一定区别。根据以往对典型地铁供电接触网供电方式的分析,从电场与电磁环境角度
4、对两种供电方式进行比较。为我国地铁轨道牵引供电接触网系统设计提供一定的依据和参考。 2轨道交通牵引供电接触网系统设计 轨道交通牵引供电接触网系统包括以下几部分:电网输入线路、牵引接触网、回流线、牵引变电站等,这几个部分构成一个网络系�y。其中,接触网分为轨道式接触和架空式接触两大类。我国地铁轨道牵引供电接触网系统采用的是等级为750V的接触轨直流电压,或者1500V的架空接触网直流电压。二者的型号分别选用DC750V接触轨供电,DC1500V架空接触网供电[1]。 DC750V接触轨供电方式的优势是结构简易,状态稳定,安全系数高
5、,一旦发生故障,具有充足的抢修时间,维修简便,使用寿命长,降低净空减少工程量,具有可靠性。接触轨由于结构特点需要设置安全保护罩,发生停车故障疏散乘客的过程中,需要提前断电。相对而言,DC1500V架空接触网供电,在发生停电故障时,乘客及工作人员的安全性得到一定程度的保障。但是在维修上,架空接触网断面大,导线位置高,检修配备复杂,给工作人员带来不便,延长了维修时间。与DC750V相比,供电电压较高,引起的牵引供电距离较大,减少了接触网供电线路上的损耗。 综上所述,DC750V接触轨供电方式及DC1500V架空接触网供电方式都可以在某些
6、方面满足运营要求,但是,在功能与技术上存在比较大的差异。从空间位置及结构分布方面看,接触轨方式的运行可靠安全性较高,架空接触网对人员的安全系数较高。 3有限元法基本原理 有限元法是一种基于变分原理的数值计算方法。其基本计算过程是,将磁场剖分为多个有限单元,每个单元节点上设置不同的函数关系,使其求解函数值在单元节点上随着坐标变化,再构造插值函数,代入到积分式,将函数组转化为多元函数,从而得出代数的方程组合。最后根据边界条件进行特定范围的取值,将得出的函数关系编入程序中,求得数值解。其中应用的理论包括麦克斯韦方程、宏观电磁理论、泊松方
7、程、静电场下的地铁接触网转化公式。需要的函数系数包括磁场强度、电通密度、电场强度、磁感应强度、传导密度、磁导率、空间电荷密度等[2]。 4地铁牵引供电接触网电磁场空间分布 4.1DC750V接触轨供电方式磁场分布分析 接触网属于城市轨道交通中的附加部分,通过接触网为电动车组供电。运行工作中,电动车组与之接触的方式传送电能。接触轨上的直流额定电压值是750V,允许波动范围为500~900V,有效电流持续峰值为3000A,供给的电流经过轨道后返回牵引变电所。以北京地铁A区间为例,隧道与走行轨的特性如表1所示。 表1北京地铁A区间接
8、触网特性 ■ DC750V接触轨的电磁分布分析,可以通过有限元法,将磁场分为多个单元空间,计算出每个空间的电磁场数值。经过DC750V供电方式对有无列车两种场景的磁场分布研究可知,磁场分布主要集中在导磁的存在处,包括
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