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专利号: 2021101077532
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:监测获取列车牵引工况,并获取得到城市轨道交通回流系统的相关参数;

步骤2:构建城市轨道交通系统杂散电流的统一计算模型;

步骤3:基于模型构建电压、电流的函数表达式,并计算杂散电流分布。

2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法,其特征在于,所述步骤1具体为:

通过监测获取上行列车位置WCU、下行列车位置WCD、上行列车电流Icu、下行列车电流Icd、通过潮流计算获取牵引所上行回流电流、牵引所下行回流电流及均流线电流;

获取城市轨道交通系统的沿线牵引所位置WT、均流线位置WB、高架或盾构施工隧道所在位置区间WQ;

测量获取城市轨道交通回流系统相关参数,包括上行钢轨单位电阻、下行钢轨单位电阻、上行排流网单位电阻。

3.根据权利要求2所述的一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法,其特征在于,所述步骤2具体为:

S21将城市轨道交通回流系统视为二维平面,并将其等效为电阻网络结构;根据不同施工方式等效得到不同施工方式下的电阻网络结构;并将均流线、列车、牵引所均等效为电流源;

S22基于WCU、WCD、WB、WT得到注入电流源所在位置Wm,m=1,…,M,并比对得到W对应位置处的上行注入电流JSm,下行注入电流JDm;M表示注入电流源总个数;

S23任意两个相邻电流源之间视为一个计算区间,n表示计算区间所在序号,N为总计算区间个数;

(n) (n) (n)

S24定义变量Q ,如果第n个计算区间在WQ区间内,则令Q =2,反之,令Q =1;

S25计算模型中各结构的电流:上行钢轨电流、上行排流网电流、结构钢筋电流、地中电流、下行排流网电流、下行钢轨电流依次分别由Iru、Isu、Ie、Ig、Isd、Ird表示,计算模型中相邻结构的电压差:上行钢轨与上行排流网之间电压、上行排流网与结构钢筋之间电压、结构钢筋与等效大地之间电压、等效大地与下行排流网之间电压、下行排流网与下行钢轨之间电压、上行排流网与等效大地之间电压依次分别由Uru‑su、Usu‑e、Ue‑g、Ug‑sd、Usd‑rd、Usu‑g表示。

4.根据权利要求3所述的一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法,其特征在于,所述步骤3具体为:

S31定义电流变量I1,I2,I3,I4,I5,I6依次表示模型中各结构的电流,电压变量U12,U23,(n)

U34,U45,U56依次表示相邻结构之间的电压差;当Q =2时,I6=0,U56=0;

S32基于基尔霍夫定律,求解第n个计算区间内任意位置x处的U12,U23,U34,U45,U56,I1,I2,I3,I4,I5,I6的微分方程表达式,如下:S33矩阵Xn表示第n个计算区间内钢轨、排流网、结构钢筋、大地等效电阻及过渡电导构成的方阵;

S34对上述微分方程组进行求解,得到任意位置x处的U12,U23,U34,U45,U56和I1,I2,I3,I4,(n)

I5,I6的函数表达式F(x) :(n) (n) (n)

S35求取X的特征向量赋值给Cn,求解X的特征值赋值给L (L1 ,…,L11 );

(n) (n) (n)

S36设a (a1 ,…,a11 )为第n计算区间的待求解系数,构建方程组以用于求解系数a(n)

(1) (1) (1) (1) (1) (1)当m=1时:令I1 (W1)=JS1,I2 (W1)=0,I3 (W1)=0,I4 (W1)=0,I5 (W1)=0,I6(W1)=JD1

当1

(m‑1) (m)

如果Q =Q =1,令

(m‑1) (m)

如果Q =Q =2,令

(m‑1) (m)

如果Q ‑Q =‑1,令

(m‑1) (m)

如果Q ‑Q =1,令

当m=M时:令

(N) (N) (N) (N) (N) (N)I1 (WM)=JSM,I2 (WM)=0,I3 (WM)=0,I4 (WM)=0,I5 (WM)=0,I6 (WM1)=JDM(n)

S37基于步骤S36的全部方程组,联合求解得到每个计算区间n的系数a ;

(n) (n)

S38将求解得到的系数a 代入方程组F(x) ;

S39对x进行赋值,求解得到每个计算区间的方程组F(x)的输出,即U12、U23、U34、U45、U56、I1、I2、I3、I4、I5、I6;

S310任意计算区间n的杂散电流分布 则沿线杂散(1) (2) (n)

电流分布为Is=[Is ,Is …,Is ]。