电气化铁路接触网不平顺分析及功率谱研究

摘要

电气化铁路接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。列车运行时，受电弓通过与接触网滑动接触而取得电能传送给电力机车。随着电气化铁路列车运行速度的不断提高，受电弓与接触网之间的受流性能倍受关注。接触网不平顺是影响受电弓与接触网接触受流性能的主要原因之一，对列车运行的安全性、平稳性和舒适性都有着重要影响，也是限制列车运行速度提高的主要因素。
　　 在已有轨道不平顺和轨道谱研究成果的基础上，从接触网不平顺检测数据的时频分析方面对接触网不平顺进行了研究。接触网不平顺功率谱可以揭示隐含于看似杂乱无章、不规则的接触网不平顺随机波形的许多信息。目前还没有接触网不平顺功率谱模型的分析研究，也没有利用接触网不平顺功率谱分析接触网不平顺的研究。针对这些问题，本文在以下方面做了尝试。
　　 为了得到合适的接触网不平顺功率谱模型，对轨道谱模型进行了深入的分析。通过对几种模型的实验分析，给出了适合于接触网不平顺功率谱的模型，并利用实际线路接触网不平顺的检测数据验证了该模型的合理性。另外，以所确立的接触网不平顺功率谱模型为拟合模型，对四条实际线路160km/h和200km/h的接触网不平顺数据进行拟合，阐明了速度对接触网不平顺的影响。
　　 采用小波分析方法对接触网不平顺的检测数据进行分析，并对小波分解结果进行功率谱计算。大量的实测数据仿真实验，证明了本法能很好地揭示组成接触网不平顺的波长成分以及不平顺幅值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究意义

1.2课题的国内外研究现状

1.3接触网不平顺检测数据分析方法概述

1.3.1平稳信号分析方法

1.3.2非平稳信号分析方法

1.4本文的主要工作

第2章受电弓-接触网耦合模型及仿真

2.1引言

2.2受电弓模型

2.2.1受电弓模型概述

2.2.2受电弓的计算模型

2.3接触网模型

2.3.1接触网模型概述

2.3.2接触网计算模型

2.4受电弓-接触网耦合模型

2.5受电弓-接触网耦合模型仿真算法

2.6受电弓-接触网耦合模型仿真

2.7本章小结

第3章接触网不平顺功率谱的拟合

3.1引言

3.2接触网不平顺功率谱拟合的基本原理

3.2.1非线性最小二乘问题

3.2.2 Gauss-Newton法

3.2.3 Levenberg-Marquardt法

3.3接触网不平顺功率谱拟合模型的选择

3.4接触网不平顺功率谱的拟合

3.4.1数据信号的预处理

3.4.2接触网不平顺功率谱拟合

3.5我国部分线路接触网不平顺功率谱拟合

3.6本章小结

第4章基于小波理论的接触网不平顺分析

4.1引言

4.2小波分析理论简介

4.2.1小波分析的基本概念

4.2.2连续小波变换

4.2.3离散小波变换

4.2.4多分辨率分析

4.2.5几种常用的小波函数

4.3基于小波分析的接触网不平顺实测数据分析

4.3.1接触网不平顺波形的识别

4.3.2接触网不平顺波形病害的识别

4.4基于小波分析的接触网不平顺功率谱分析

4.4.1 160km／h接触网不平顺功率谱分析

4.4.2 200km／h接触网不平顺功率谱分析

4.5本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文