论文题目：兰新高铁大风区接触网正馈线舞动在线监测及状态评估研究
摘要：兰新高速铁路自全线开通以来,所经大风区域多次发生接触网正馈线大幅舞动状况,造成悬挂点线索疲劳断股,牵引供电停电等故障。而传统模式下对接触网线路的监测还依赖于人工巡检,工作效率低。因此,通过开展大风区段接触网正馈线舞动在线监测技术与导线状态评估理论的研究,对保障兰新高速铁路乃至其他大风地区铁路的运营安全,提升铁路智能化管理水平都有着十分重要的意义。首先,本文在分析兰新高铁现场实际的基础上,遵循尽量不改动或者少改动现有接触网结构的原则,提出了一种分布式异构无线传感器网络的正馈线舞动多点在线监测方法,并对监测系统的监测网络节点、安装方式、测点布置、电源供应等各关键组成部分进行详细设计,以提高监测系统与铁路现场的适应性。采用三轴加速度传感器同步采集各舞动监测点加速度信息,通过构建Zig Bee无线通信网络传输监测数据,在搭建的导线舞动监测试验平台上对系统的通信质量和监测精度分别进行性能测试,验证所设计的监测系统满足舞动在线监测的各项基本需求,可以准确反映导线舞动状况。然后,针对舞动在线监测加速度数据积分求位移的过程中因趋势项存在导致积分结果严重失真的问题,提出了一种导线舞动定位算法,对舞动信号的波形进行修正。在详细分析EEMD（Ensemble Empirical Mode Decomposition,集合经验模态分解）抗模态混叠原理的基础上,对积分信号进行分解得到10个IMF（Intrinsic Mode Function,本征模态函数）。根据舞动信号近似关于时间轴对称的特性,提出一种改进的趋势项识别和重构方法,实现了信号中趋势项的提取及消除。经与滑动平均法去趋势项的结果对比,验证了本文定位算法的可行性和有效性。除此之外,进一步探讨了舞动定位算法中参数的选择,给出了适合舞动信号处理的参数取值范围。最后,为研究舞动状态下正馈线力学变化特性以评估其疲劳状态,基于舞动的幅值、频率、半波数等可监测参数计算导线上张力的大小,确定张力随舞动时间的变化情况。根据正馈线结构特点和材料特性,利用ABAQUS软件构建正馈线有限元三维模型。通过张力分层的理论计算与仿真结果对比验证模型正确性,重点分析了不同拉伸载荷作用下正馈线内部钢股和铝股整体及截面的力学变化规律。根据累积损伤理论,结合铁路现场气象信息,引入了一种导线舞动疲劳寿命估算方法,并给出了具体的评估流程和步骤。
关键词：接触网正馈线;舞动;在线监测;定位算法;状态评估
学科专业：交通信息工程及控制
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 架空输电导线舞动监测方法研究
1.2.2 在线监测数据处理方法研究
1.2.3 钢芯铝绞线力学状态研究
1.3 主要研究内容
2 正馈线舞动在线监测理论及疲劳模型分析
2.1 舞动在线监测理论分析
2.1.1 舞动监测对象及参数的选择
2.1.2 舞动在线监测原理
2.2 正馈线疲劳状态分析基础
2.2.1 正馈线结构组成
2.2.2 导线疲劳损伤计算模型
2.3 小结
3 接触网正馈线舞动在线监测系统设计
3.1 监测系统设计思路与方案
3.2 在线监测网络节点设计
3.3 监测终端的安装方式及抗干扰措施
3.3.1 新型舞动监测终端结构
3.3.2 监测系统抗干扰设计
3.3.3 无线监测终端对正馈线舞动的影响分析
3.4 监测系统的组网能力及数据传输距离
3.4.1 组网能力分析
3.4.2 传输距离计算
3.4.3 舞动监测数据采集及分析系统主界面设计
3.5 导线舞动在线监测系统试验
3.5.1 舞动监测系统可靠性测试
3.5.2 导线舞动模拟试验
3.6 小结
4 接触网正馈线舞动定位算法
4.1 舞动监测原始加速度数据预处理
4.2 舞动监测信号波形修正
4.2.1 EEMD算法原理
4.2.2 改进的信号趋势项识别方法
4.3 舞动定位算法实例分析
4.3.1 三轴位移波形的求解与修正
4.3.2 舞动监测点轨迹拟合
4.3.3 算法参数选择的深入研究
4.4 小结
5 基于舞动监测结果的正馈线状态评估
5.1 舞动监测结果与张力关系计算
5.2 接触网正馈线受力状态分析
5.2.1 钢芯铝绞线分层张力计算
5.2.2 正馈线有限元模型
5.2.3 正馈线力学特性仿真分析
5.2.4 不同型号钢芯铝绞线力学特性比较
5.3 大风区接触网正馈线疲劳寿命估算
5.4 小结
结论
致谢
参考文献