电气化铁道技术论文

2022-05-13

下面小编整理了一些《电气化铁道技术论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要:本文首先介绍了我国电气化铁道牵引负荷的特点及电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害,接着分析了我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势。本文的研究具有一定的参考价值和现实意义。

第一篇：电气化铁道技术论文

电气化铁道接触网检测系统的电磁兼容

【摘　要】由于电气化铁道接触网是不对称供电系统，接触网上的电压及电流会对检测设备和线路产生较大的干扰，尤其是在动态检测中，相对于接触网高速运行的电力机车上的设备将承受更大的考验，因此，电磁兼容技术在接触网动态检测中起着至关重要的作用。

【关键词】电气化;铁道接触网;检测系统;重要作用

首先，我们要了解电磁兼容的概念，电磁兼容性是指装置、设备(接收机)不会由于受到同一电磁环境中其它装置、设备的电磁发射导致性能降低;也不会使在同一电磁环境中的其他装置、设备受其电磁发射而导致性能降低，即装置、设备在共同的电磁环境中能够共存。电磁兼容性可分为系统间的电磁兼容性和系统内的电磁兼容性两类。

电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命的物质产生损害作用的电磁现象。电磁噪声是指一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。电磁干扰是指由电磁骚扰引起设备、传输通道或系统性能下降，电磁干扰从源耦合进接收机后，会干扰接收机的正常工作。

电磁兼容问题要在接触网检测系统设计中就要重点考虑，在25KV电压等级下实施测量的系统，极易受到外界的电磁干扰，系统的电磁兼容问题直接关系到测量系统的可靠性、稳定性和测量结果的准确性。

在动态检测中的干扰源主要有以下几种：

(1)电气干扰源。

构成电磁环境的场源很多，交流电气化铁道电气干扰源主要来自两个方面：一是电力机车，机车是的电感性设备，如主变压器、牵引电机、空气压缩机、通风机等，操作时产生的瞬间电压干扰;二是接触网，接触网周围低频电场和磁场的干扰以及弓网间的火花，对测量系统产生传导和辐射干扰。

(2)噪声的传导耦合。

传导耦合可分为电容性耦合、电感性耦合、公共阻抗耦合和漏电流耦合。

(3)差模干扰与共模干扰。

差模干扰：又称常态干扰、横向干扰等。差模干扰使检测仪表的一个信号输入端子相对于另一个信号输入端子的电位差发生变化。由于干扰信号是与有用信号叠加在一起直接作用于输入端，所以它直接影响测量结果。

共模干扰：又称对地干扰、纵向干扰。共模干扰是相对于公共的电位基点(接地点)，在检测仪表的两个输入端子上同时出现的干扰。虽然不直接影响测量的结果，但是当信号输入电路参数不对称时，这种干扰会转化为差模干扰，对测量结果产生影响。

而电磁兼容设计的主要目的是有效的控制电磁干扰，在技术上切断电磁干扰的耦合途径，即切断传导和辐射两条耦合途径。常用的电磁兼容抑制技术有屏蔽、滤波、接地。屏蔽用于切断通过空间的辐射发射途径;滤波用于切断通过导线的传导发射途径;接地的好坏则直接影响到设备内部和外部的电磁兼容性。

检测系统的电磁兼容方法和抗干扰措施主要有以下几种：

(1)采取接地措施。

①信号接地

信号接地的目的是为信号电压提供一个零电位的参考点。一般来说，信号地线的接地方式有共有接地线一点接地、独立接地线并联一点接地和独立接地线并联多点接地3种方式。该系统高压侧部分安装在受电弓上，即对大地电压25KV的电位上。高压侧电气部分采用独立地线并联一点接地方式，其优点是各电路的地电位只与本电路地电流和地线阻抗有关，不受其他电路地电位的影响。

②工业控制计算机的接地

实时检测的计算机系统的工作环境是高速运行的列车，容易受到干扰，因此提高工控机抗干扰性能非常重要。工控机的接地是其应用中重点考虑的问题之一。计算机的输入系统包括各类采样传感器以及各种物理量、模拟量、数字量和开关量的输入装置。对于传感器来说，输出信号较微弱并需经较长距离的传输(传感器安装于机车车顶，而工控机安放于控制室内)，为避免由于两点接地带来的电位差所产生的干扰影响，应优先选用一点接地方式。

③电缆接地

屏蔽电缆的一端在与端子板或另一电缆的端头连接时，屏蔽层的编织网被集中扭在一侧，且有一段芯线暴露于屏蔽层外，这在很大程度上降低了屏蔽层的效果。采取的措施为外包铝铂纸或使用屏蔽电缆接头。

(2)增加滤波措施。

传感器的信号经放大后，由于测量环境的电磁干扰以及放大电路的影响，往往含有多种频率成分的噪声信号，特别是在接触网参数的测量中，电磁干扰非常严重，噪声信号会淹没测量信号。需加滤波措施，将不需要的杂散信号抑制掉。接触网的测量信号属低频信号，由于离线火花的干扰，干扰信号主要是高频信号，需要将高频信号滤掉，对此，可在信号处理电路中设计无源滤波器和有源低通滤波器。

(3)电磁屏蔽。

受电弓在运行过程中，不断伴有拉弧现象，在传感器附近产生剧烈变化地电磁场，对传感器产生辐射电磁干扰，抑制此类干扰的有效方法是电磁屏蔽。具体做法为将压力传感器用特殊的良导电金属网包起来后，与传输屏蔽线可靠相接或将信号调理电路放在屏蔽良好的金属盒内。为了减轻受电弓的自重，一般选择铝合金为封装电路板的屏蔽材料，其体积小，便于在受电弓上安装铝合金板，对电场、高频磁场和电磁场的屏蔽效果好。

(4)其它抗干扰措施。

①限幅

在检测系统信号处理电路的入口设计峰值限幅电路，限制幅度很大的脉冲干扰信号，同时可以防止放大电路过载，避免损坏元件。

②采用光纤传输信号

光通讯是解决高低压隔离和信号传输非常理想的途径，它具有频率特性好、容量大、衰耗小、寿命长、速度快、可靠性高以及抗干扰能力强等特点。

③开关电源的干扰抑制

开关电源在工作时会产生很强的噪声，并通过电源线以共模或差模方式向外传导，同时还向周围空间辐射。解决开关电源的噪声问题，主要是抑制开关电源的电压上升时间快产生的噪声和变压器振动产生的噪声。噪声抑制的基本方法可采用滤波技术，对于开关电源来说，抑制干扰的措施一是减少开关管集电极和散热片之间的耦合电容;二是交流电源线输入端插入共模和差模滤波器，防止开关电源的共模和差模噪声传递到电源线中影响电网的其他用电设备，同时还可以抑制来自电网的噪声;三是在直流输出端加接抗共模噪声的铁氧体磁环。

④检测线路的干扰抑制

当有电力机车通过时，牵引网有电流通过，在其周围就会产生电磁场，对附近的传输线产生干扰。为减少施扰的接触网系统对受扰的检测线路的影响，对受扰的检测线路需在频率选择、编码、信号传输和布线方面特别设计，以便提高抗干扰的能力。在接触压力的检测中，传感器输出的电压值极易受到干扰，相对而言频率信号的抗干扰能力较强。为防止信号在传输中失真，须设置一个压频转换电路，将检测到的代表压力大小的电压信号转换成频率信号。线路中产生噪声是通过印制板与信号电缆(相当于天线)向外辐射，可在信号电缆中接入铁氧体材料的共态扼流圈对这种噪声进行抑制，然而多数情况下，即使采用屏蔽电缆，大地与屏蔽电缆间也还会产生噪声电压，为此可采用接入铁氧体磁环来减弱电缆的天线效应。

随着电气化铁路向着高速重载的方向发展，不断研究新方法，将最新的技术应用到接触网数据检测中，结合实际经验，继续探索检测系统电磁兼容的更好的方法。以提高检测系统的整体性能和检测结果的精確度，是接触网检测技术发展的迫切需要。

作者：孔德昶

第二篇：关于电气化铁道牵引供电系统谐波和无功补偿技术的研究

摘要:本文首先介绍了我国电气化铁道牵引负荷的特点及电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害,接着分析了我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势。本文的研究具有一定的参考价值和现实意义。

关键词:电气化铁道供电系统谐波补偿无功补偿

目前,过低的电力电子装置功率因数,严重的影响了供电质量并给电网带来大量额外负担。随着我国广泛应用电力电子装置,谐波污染在电网中变的更加严重。提高功率因数并消除谐波污染成为我国铁道电力电子技术中的一个重要课题。

铁路运输未来发展的主导方向将会是电气化铁道,由于其突出的特点,电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了各界密切关注。电力机车产生的无功和谐波,对电力系统的稳定、经济及安全运行构成了一定威胁,同时它也影响了电网电能质量,使主要电气设备产生附加损耗。目前有两条基本思路来解决电气化铁道牵引供电系统谐波污染和低功率因数问题[1]:(1)按需要对其功率因数实施控制,对电力电子装置本身进行改进,使其不消耗无功功率且不产生谐波;(2)通过装设补偿装置,来补偿其谐波或无功功率。

1 我国电气化铁道牵引负荷的特征

我国单相工频交流的电气化铁道牵引负荷主要有以下特点。

(1)牵引负荷具有稳态奇次性,电力机车牵引负荷在稳态运行时只产生奇次谐波电流。

(2)牵引负荷的相位分布广,复平面的四个象限上,且随着谐波次数的升高,谐波相量可均匀出现在四个象限上。

(3)牵引负荷具有随机波动性,负荷的波动性降低了牵引供电设备容量利用率,导致牵引网及牵引变电所上的电压出现波动。牵引负荷的随机波动性主要是负荷电流的大幅度剧烈波动。

(4)牵引负荷具有不对称性和单相独立性,相对三相系统,牵引负荷产生大量负序电流,具有不对称性。牵引变电所在正常电压范围内各供电臂的取流可认为具有单相独立性。

(5)牵引负荷具有非线性,在我国一个庞大的无功源和谐波源就是电力牵引负荷,主要是因为交-直(AC/DC)型电力机车是目前我国电气化铁路使用主要类型。谐波电流畸变率在供电臂处约高达30%。

2 电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害

电气化铁道牵引供电系统无功和谐波严重影响着我国的公共电力系统和牵引供电系统。电气化铁道牵引供电系统无功的危害主要表现在以下两个方面[2]。

(1)电气化铁道牵引供电系统无功对我国公共电力系统的主要影响是:无功功率的变化对系统中的用电设备产生不良影响,影响供电质量,并造成电压的剧烈波动;造成用户端供电电压不足,输电网络的电压损失加大;增加了电网的损耗;使输变电设施的供电能力降低;发电成本提高,使发电设备效率降低,降低了发电机的出力。

(2)电气化铁道牵引供电系统无功功率对我国牵引供电系统的主要影响是:设备和线路的损耗增加;加大了牵引网和变压器的电压降;增加了牵引网、牵引变压器及其他电气设备的容量;降低了系统的功率因数。

谐波电流倒流入电网会影响供电质量,尤其当高次谐波电流倒流入电网时,它不仅会严重影响到供电质量,还可能会造成严重危害。在我国电气化铁道牵引供电系统谐波的危害主要表现在以下几个方面。

(1)谐波会干扰通信电路,影响我国的通信质量。

(2)谐波可能会造成电气测量仪表的计量出现偏差,导致自动装置和继电保护的误动作。

(3)谐波可能会使谐波放大,引起电网中局部的串联谐振或并联谐振,从而引发一些严重事故,与此同时也大大增加其他危害的严重程度。

(4)在输电线路阻抗上谐波电流的压降会影响各电气设备正常工作,可能会诱发电网电压发生畸变。

(5)谐波能造成输电线路出现故障,从而使变电设备发生损坏。

(6)谐波降低发电、用电及输电的效率,附加的谐波损耗在电网中的元件产生。

通过以上分析可以发现,供电质量、用电设备的使用寿命和输电效率都与无功电流和谐波电流大量注入电网密切相关,带来高次谐波及降低功率因数是电气化铁道牵引负荷对电力系统的影响主要反映。因此,我国电气化铁道的无功和谐波治理问题意义重大。

3 我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势

对我国电气化铁道牵引供电系统谐波及无功问题的解决主要从以下两个方面着手。

(1)通过设置各种无源、无功补偿装置及有源电力滤波对无功和谐波实施就地补偿,以提高功率因数,抑制谐波[3]。

(2)通过各种PWM整流技术和有源功率因数校正技术,按需要校正其功率因数,使功率因数达大于0.9的要求,对电力机车本身进行改造,保证电力机车在完成自身主要功能任务情况下,不产生谐波。

上两种方法各有优点和其适用范围,但由于受诸多限制,实践中主要进行无功和谐波的集中治理,在牵引变电所母线上进行装设并联谐波和无功补偿装置是其采用的主要方式。

随着科学的发展出现了一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置—— 电力有源滤波器(APF)。在补偿无功的同时有源滤波器能对谐波进行有效治理,它是一种新型谐波和无功补偿装置。虽然,电力有源滤波器目前仍存在在实现上仍需LC滤波器辅助、不易消除高次谐波、成本较高、实现复杂、单台补偿容量低等问题。但,它有效地治理谐波污染,无源滤波器受系统阻抗影响的缺点得以克服,波形的实时补偿主要通过利用电力电子技术,能迅速的动态跟踪补偿变化的谐波,采用谐波和无功快速实时测量。无源滤波器是传统应用的谐波补偿装置,它具有滤波效果差、体积庞大等缺点。由于电力有源滤波器克服了传统谐波补偿装置的一些缺点,故有源电力滤波器得到了快速发展。

由于APF装置具有容量有限及成本较高等缺陷,目前的研究重点已转向混合滤波系统(HPFS),它是由PPF和APF构成的的系统,它克服各自的不足,同时具备PPF和APF各自的优点,因此它可以大大提高整个系统的滤波性能,成为以后的发展趋势。

4 结语

电气化铁道牵引供电系统谐波和无功污染会给电网带来一定的危害,电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了社会各界密切关注。因此,通过正确认识谐波及无功污染,采取切实可行的措施来治理该污染,确保供电质量,以便促进我国电力电子新技术的良性健康发展,是每个电气工作者义不容辞的责任。

参考文献

[1] 霍利民,石新春.电力系统中的电力电子技术和谐波治理[J].电工技术杂志,2002(1):5～6.

[2] 王兆安,刘进军.电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展[J].电力电子技术,1997(1):100～104.

[3] 石新春,霍利民.电力电子技术与谐波抑制[J].华北电力大学学报,2002,29(1):6～9.

作者：朱国顺

第三篇：加强铁道工程实训基地建设，促进铁道工程技术专业发展

【摘要】随着专业改革不断深入专业已形成“项目导向、角色互动”的人才培养模式，校企共订人才培养方案，在“工学交替”过程中实现学中做——做中学——岗中学，实践教学占到总课时52%。通过实训基地建设，建立一个与现有高速铁路技术同步的铁道工程技术专业实训基地，为学生提供一个能满足需要的实境育人的专业技能训练场所，能强化学生技能的培养，提高人才培养质量，成为湖南地区铁道工程技术技能人才培养的教学中心。

【关键词】建设目标;建设思路;主要举措

一、项目建设的预期目标

1.形成校企“共建、共管、共享”合作体制、机制

通过校企深度合作共建、共管、共享实训基地，实现校企从学生招生到学生毕业全过程的紧密合作，实现教师与师傅一体、基地(教室)与企业现场一体、学生与员工一体，专业课程与企业培训课程一体的共同育人方式，形成适应市场需求和职业教育规律的教学管理制度、学生管理制度和后勤管理制度。实现使企业从关注用人到关注育人转变，形成校企全程合作培养高端技能型人才的育人体制机制。

2.构建完全面向市场的实习实训课程体系

校企双方按照企业工艺标准、工艺流程等制订实训课程标准、明确教学目标、教学计划、教学环节和教学方法。通过课程和教学方法、教学手段的改革不断提高教学质量，形成“基于工作任务”的实训课程体系。实现100%学生顶岗学习，对口就业率95%以上;毕业生企业评价满意率90%以上，优秀率在30%以上。

3.满足专业实践教学需要

基地实习实训设施设备完全按照企业标准建设，设施设备项目达标率和实习项目开出率100%，根据我院铁道工程技术专业1500人的办学规模，每一年级为500人。实训基地及实验实训室能同時满足铁道工程技术专业高铁工务维修150人同一项目的教学、100人高速铁路线路精测精调的教学、100人钢轨探伤实训的教学及铁道工程技术专业其它实训课程300人的教学。校外实训基地能满足500人以上的顶岗实习规模。对于共享专业城市轨道技术专业、道路桥梁技术专业、桥隧检测加固专业，可覆盖70%以上的岗位技能实训项目。实现教学做合一，教学内容与岗位技能的对接。

4.建成专兼结合、业务能力强的师资队伍

对院内铁道工程专业教师利用基地开展岗位练兵，提高业务技能。通过“外引内培”，形成一支数量足够、专兼结合的高水平实习实训指导教师队伍。实习实训指导教师具有本科以上学历及中级以上专业技术职务或高级职业资格，“双师型”教师比例达到100%，直接从企业聘请的技术人员达到40%以上。

5.提升技术服务与应用技术研发能力

依靠实训基地平台为铁路局、地方铁路、城市轨道地铁工务系统在岗人员提供高铁工务维修、高速铁路精测精调、钢轨探伤技术培训，完成我院对在岗人员每年10000人·天的培训任务。

6.成为引领同类院校建设的省级重点实训基地

服务于铁道工程技术专业人才培养模式、“双师型”专业教师队伍、校内外实训基地、学生就业、社会服务和应用技术研究等方面，建成技能人才培养质量高，综合实训能力与办学效益突出的生产性实训基地;形成资源共享、辐射区域，引领同类院校建设的华南独有、全国一流的省级重点实训基地;成为高速铁路、常速铁路、地方铁路、城市地铁工务维修养护、高铁精测精调、钢轨探伤等高素质高端技能型人才培养实训基地。

二、项目建设的主要过程

1.基地建设理念

实训基地建设按照“系统设计、功能完善、投资多元，服务开放“的建设理念，服务铁路行业、对接高铁产业。结合我院办学特色与自身实际，借鉴并创新国内外实践实训教学模式，校企共建集“前瞻性、先进性、系统性、生产性”于一体的社会服务能力强、管理体制机制完善、实训师资队伍水平高、教学资源丰富的生产性实习实训基地。

2.基地建设模式

铁道工程技术实训基地采用“校企共建、校企共管”的模式。基地建设由副院长曹毅牵头，系主任何奎元负责，联合广铁集团公司工务处邓方铁和衡阳工务段副段长李章凤等企业负责人共同组成建设团队。企业调拨基地设备相应材料，学院自筹资金，产权以学校为主体，校企双方共同设计、共同施工、共同管理、共同验收、共同育人，联合建设“企业实验室进学校、企业标准进实训室”的“厂校一体”生产性实训基地。

4、基地软件建设

(1)深化校企合作体制机制，实训基地制度引入企业管理模式，校企双方共同制订与现场生产企业一致的组管理制度。包括实习生产管理体度、安全操作规程、技术规程、质量管理标准、道德规范和行为准则等。

(2)人才培养模式建设

依靠基地条件与企业合作，构建了“基于工作任务导向的课程体系”，建立了“以项目为载体、任务驱动、分组实施”的模拟教学模式和教学做合一的“工区、班组”真实教学模式，建立了“分阶段、多渠道”教学组织模式，借助企业真实的工程项目，实现了学生、教师与企业员工角色互动，创新“项目导向、角色互动”人才培养模式。

三、具体措施

1.加强项目建设领导组织，保证建设项目有序进行

成立实训基地建设指导委员会、重点项目建设项目部及专业建设领导小组，对各个建设项目层层划分责任，把具体任务落实到每个人，同时，对各个建设项目制定进度计划和保证措施，使建设项目的落实具有可操作性。

2.政行企校良性互动，确保基地顺利建设

依靠衡阳市政府政策的大力支持，学院新校区的选址、土地划拨非常顺利，依托南方高速铁路人才培养与技术合作基地，与广铁(集团)公司、广州南方测绘仪器有限公司、华南铁路监理公司衡阳分公司、上海先科公司等多家企业的密切合作，保证了基地的建设。

3.“校企”合作机制运作，推进基地建设顺利开展

依托南方高铁基地、先科学院、校中企，广铁(集团)公司、广州南方测绘仪器有限公司等企业调拨基地所需大量设备，学院自筹资金，省财政给予支持60万，校企双方全程参与基地的设计、施工、监理、验收及管理，使基地成为名符其实的生产实训基地。

4.完善实训基地管理制度，保证实验实训有序进行