高速铁路弓网系统运营安全保障成套技术与装备
完成单位:西南交通大学

支撑项目(平台):

参与单位:西南交通大学

所属学科:电气工程

主要贡献者:高仕斌,王保国,刘志刚,侯文玉,韩通新,吴积钦,陈奇志,于龙,刘再民,张向阳

成就简介:揭示了高铁弓网机-电-热相互作用机理及其对服役性能影响规律,突破了高铁弓网系统服役性能检测监测、诊断评估、检修维护系列关键技术,研制了高铁弓网系统安全保障成套技术装备,建立了高铁弓网系统运营安全保障技术体系。项目的诊断评估技术整体上达到国际领先水平。

电气化铁路受电弓-接触网系统(简称“弓网系统”)是列车获取电能的唯一途径。弓网系统服役性态直接关乎我国8.6万公里电气化铁路,尤其是2.5万公里高速铁路的运营安全。围绕高速铁路弓网系统在高速滑动、剧烈振动、强烈电弧、恶劣气候等复杂环境下服役性态的检测监测、诊断评估与检修维护等系列重大技术难题,开展系统的理论研究与技术创新,对于保障高铁安全运营与效能提升具有重大意义。
       项目取得的创新成果如下:
       1.建立了高铁弓网系统机-电-热相互作用模型,为揭示弓网动态电弧演变及其对弓网受流性能影响提供了理论基础。构建了弓网系统结构位移与几何参数畸变、接触压力的关联时频分析模型,揭示了结构位移与几何参数畸变的内在规律,提出了接触网平顺性的评估指标;建立了机械振动与动态电弧(表面热流)耦合模型,揭示了动态电弧对受流性能的影响规律,提出了弓网受流性能的表征参数。
       2.突破了高铁弓网系统检测监测、诊断评估与检修维护系列关键技术,解决了接触网零部件松脱断裂、弓网服役性态诊断评估的国际难题。发明了弓网系统复杂环境下接触网零部件松脱断裂、受电弓滑板损伤、接触网几何参数畸变、弓网受流性能参数等检测监测技术;发明了接触网零部件松脱断裂的智能识别、弓网受流性能的实时评估、弓网服役性态的综合评价等诊断评估方法;发明了适用于跨线和多工位等不同作业条件的接触网检修维护贯通平台。
       3.率先研制了我国高铁弓网系统安全保障成套技术装备,支撑了世界规模最大的高铁网的安全运营。开发了弓网系统全天候、全方位检测监测系列技术装置;建立了供电段、铁路局和铁路总公司三级架构的数据处理与诊断评估中心;研制了检测、养护、维修一体化的接触网检修列车等重大技术装备。
       4.在国际上率先建立了高铁弓网系统运营安全保障技术体系,提升了高铁安全运行与运维管理水平,助力高铁“走出去”。提出了涵盖检测监测、诊断评估、检修维护的高铁弓网系统运营安全保障技术架构;制定了高铁弓网系统运营安全保障技术规范、运行检修与安全工作规则等19项,并全部由铁路总公司颁布实施。授权发明专利23项、实用新型专利25项、软件著作权52项;出版著作3部。 项目填补了零部件松脱断裂、弓网电弧、弓网服役性态等检测监测与诊断评估的国际空白,缺陷误判率、定位误差、振动补偿误差、弓网燃弧最小功率密度分辨率等指标优于国外。鉴定意见为“整体上达到国际领先水平”。
       已应用于全国所有的18个铁路局集团公司,为保障我国高铁安全运营发挥了不可替代的作用;实现了高铁弓网系统服役性态的准确检测与可靠诊断,极大提升了高铁安全运行与运维管理水平。获得2016年中国铁道学会特等奖;2018年度国家科学技术进步二等奖。

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