接触网仿真系统简介
一、接触网系统设计简介
接触网系统设计内容
(1)接触网悬挂类型、接触网零部件以及相互间的连接设计; (2)接触网设备的固定、安装以及连接设计; (3)支柱、基础的构造、连接及安装设计。 接触网零部件、设备及支柱基础的安装、连接设计,必须体现接触网各种零件、 设备的选型和技术性能的要求,包括稳定性(结构强度)校验和技术参数校验等方面。 4.概预算编制 接触网工程概算是确定接触网造价、编制接触网工程建设计划的依据,是控制接 触网投资额、办理拔款和贷款的依据,是工程招投标及工程合同签定的基础。接触网 工程概算的编制的依据是《国家铁路基本建设工程设计概(预)算编制办法》、《铁 路工程概(预)算定额》牵引供电工程部分、《铁路工程概(预)算材料价格》、通 过审批后的相关图纸、会议记录和说明书以及相关的设计规范、施工技术规范、工程 质量验收标准等。 预可行性研究、初步设计阶级编制一般可采用概算、预算定额进行编制总概算, 施工设计阶段须采用预算定额编制投资预算。 接触网概预算主要是根据施预专业提供的编制原则及接触网文件和图纸数量进行 编制,从不同章节体现接触网在工程中的投资额;接触网概预算主要包括接触网定额、 材料的选用,工程数量的输入,投资增减比较及原因分析等。
接触网系统设计内容
接触网设计的主要内容有:设计文件、平面布置、安装设计和概预算编制。 1.设计文件 其中包含了技术标准的确定和各种设计资料的计算,如气象条件及基础、支柱和 腕臂荷载计算;跨距、侧面限界、弛度计算;安装曲线计算;软横跨、硬横跨计 算;风偏计算;锚段计算;跨线建筑物高度计算等,这些都将作为接触网后续设 计工作的基础、理论资料。 2.平面布置 接触网平面图是工程单位进行施工和接收单位进行验收的依据,也是运营单位进 行运营检修的依据。平面布置包含很多复杂的内容,如地形、地质、线路、车站、 桥梁和隧道等,设计时必须根据这些复杂的条件从平面、断面等各方面对每一个 车站、每一个区间进行认真细致的设计,包含支柱布置、安装形式选择,支柱及 基础类型的选择等。 3.安装设计 安装设计主要包括以下内容:
接触网系统概述—接触网的组成
加强线
加强线为改善接触网的电压水平或载流能力,
同接触线并联架设以增加接触网载流截面积的
架空导线;
加
强
线
架空地线
架空地线(GW线):在接触网的接地系
统中,为减少对钢轨的连接,作为接地回路
一部分而专门设置的附加导线。
在支柱顶部架设了一段架空地线。保护线
04 将接触线的
水平负荷传给
支柱。
保护线
保护线(PW线):AT供电方式中与钢轨并联,具有集中地线和牵引电流
屏蔽线作用的导线。
保护线
保护线用接轨线(CPW线):连接保护线、钢轨扼流变压器中性点的导线。
保护线
保护线
当正馈线绝缘击穿或闪络时,如果没
有PW线的存在,支持装置绝缘 子两端将
承受55kV电压,可能使其绝缘闪络,最终
06
07
保护线
加强线
回流线
供电线
供电线又称馈电线,用F表示,它是接触网与牵引变电所、自耦变压器所、
开闭所、分区所之间的连接导线。其作用是将牵引变电所的电能输送到接触网
上,一般送至接触网电分相两侧。
供电线
供电线与接触网同杆架设在支柱田野侧,当有正馈线和其他附加悬挂同杆
架设时,供电线悬挂在最高处。
供电线
速度(km/h)
最大斜率(‰)
斜率的最大波动(‰)
50
25.0
25.0
60
20.0
10.0
100
6.0
3.0
120
4.0
2.0
160
3.3
1.7
200
2.0
1.0
250
接触网系统工作原理及组成资料
目录绪论 (1)1.电气化铁道概述 (1)2.电气化铁路的组成 (2)第一章供电系统工作原理 (1)1.电力牵引的制式 (1)2.电力牵引供电系统的组成 (3)3.牵引网与接触网 (6)4.接触网的工作特点 (6)5.对接触网的基本要求 (7)6.接触网的分类 (7)7.接触网的供电方式 (7)8.接触网的电分段 (8)9.架空式接触网的机械分段 (9)第二章接触网的组成 (11)1.架空式接触网的组成及结构 (11)1.1.接触悬挂的种类 (12)1.2.接触悬挂的导线结构与类型 (16)1.3.接触悬挂的下锚方式 (17)1.4.支持与固定装置 (20)1.5.支柱和基础 (24)1.6.接触网的张力和弛度曲线 (26)2.接触轨式接触网组成及结构 (27)2.1.上磨式 (27)2.2.下磨式 (28)2.3.侧面接触式 (28)3.刚性悬挂接触网系统简介 (30)3.1.架空刚性悬挂系统简介 (30)3.2.“Π”型刚性悬挂接触网特点 (31)绪论1.电气化铁道概述采用电力机车为主要牵引动力的铁路称为电气化铁路,它是在19世纪70年代末的欧洲最先出现。
早期的电气化铁路多采用直流供电方式,电压等级较低,需设整流装置,不利于设置在长距离的铁路干线上。
目前国际上普遍采用比较先进的单相工频交流制电气化铁路,它便于升压和减少电能的损耗,可以增加牵引变电所之间的距离,大大降低了建设投资和运营费用。
随着高新技术的发展,特别是计算机技术的应用,使电力机车和牵引供电装置的工作性能不断提高。
低能耗、高效率、高速度的电力牵引已成为世界各国铁路发展趋势,是铁路现代化的标志。
我国电气化铁路自本世纪50年代末发展以来,走过了几十年艰苦创业的历程,根据80年代铁道部确定的以电力牵引为主内燃牵引为辅的技术政策,国家拨款和吸引国外资金等多种方式大力发展电气化铁路,借助改革开放的大好形势相继建成一批高质量、高性能的电气化铁路,已使我国电气化铁路初具规模,形成了良性发展的大好局面,在科学技术的推动下,接触网自动化检测、牵引变电所远程自动控制、微机保护系统等,普遍应用在电气化铁路上。
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真技术
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真技术高速铁路接触网是保障高铁运行安全的重要基础设施,而其零部件的智能控制与仿真技术的应用无疑具有重要意义。
本文将从高速铁路接触网的概述入手,介绍其重要零部件,并探讨智能控制与仿真技术在这些零部件中的运用。
高速铁路接触网是指供给高速列车牵引电能的装置,主要由接触线、切断器、接触网支柱、悬挂装置等多个零部件组成。
其中,智能控制与仿真技术在以下几个方面起到了关键作用:故障检测与诊断、实时监测与维护、能效优化与节能减排。
首先,智能控制与仿真技术在高速铁路接触网零部件的故障检测与诊断方面具备重要的应用价值。
通过传感器和数据采集设备,可以实时监测接触线的电流和电压等信息,一旦发生异常,智能控制系统将能够及时发出警报并进行故障诊断,识别故障位置并显示在监控中心。
这使得相关人员能够快速准确地进行维修,避免了因故障引发的不必要的列车停运和事故发生。
其次,在实时监测与维护方面,智能控制与仿真技术的应用也大有裨益。
高速铁路接触网零部件的运行状态需要进行长期稳定的监控。
通过智能控制系统,可以实现对接触网支柱和悬挂装置的实时监测。
系统可以测量支柱的倾斜度、腐蚀程度和结构强度等,并通过与预设标准相比较,得出评估结果,提供维护建议。
此外,智能控制与仿真技术还能够实现高速铁路接触网零部件的能效优化与节能减排。
通过智能控制系统,可以监控电能消耗和能量利用率,优化供电策略,减少能量的浪费。
例如,在列车通过某一区间时,系统可以根据列车的速度和负载情况,调整电压和电流的输出,使得供电更加精准,减少电能的浪费。
这样不仅能够提高高速铁路接触网的运行效率,同时也达到了节能减排的目的。
在实际的应用过程中,智能控制与仿真技术所起到的关键作用需要通过仿真技术进行验证。
通过仿真模型,可以对智能控制系统进行设计和优化,加强对接触网故障与运行状况的模拟和分析。
特别是在紧急情况下,通过仿真模拟可以进行有针对性的应急响应训练,提高工作人员的应急处置能力,减少事故的发生。
接触网系统全解课件
国际化发展
随着全球轨道交通市场的不断扩大,接触网系统的国际化 发展将成为必然趋势,适应不同国家和地区的标准和需求, 拓展海外市场。
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接触网系统维护内容与方法
日常维护
定期维护
特殊维护
接触网系统检修技术
视觉检查
通过肉眼观察设备表面状况,检 查是否存在裂纹、变形、锈蚀等
问题。
仪器检测
使用专业的检测仪器对设备进行 检测,如超声波探伤仪、红外线 测温仪等,准确判断设备内部状
况。
更换部件
对损坏或老化的部件进行更换, 确保设备性能和安全性。
电流传输
当受电弓与接触线接触时,电流通过接触线、承力索等部分,形成回路,从而实 现电能的传输。
接触网系统在电力传输中的重要性
保障电力供应
。
提高传输效率
增强安全性 适应性强
02
接触网系统主要设备
接触 线
01
02
03作用类型 Nhomakorabea要求悬挂装置
作用
组成 要求
定位装置
作用 类型 要求
03
接触网系统维护与检修
接触网系统全解课件
contents
目录
• 接触网系统概述 • 接触网系统主要设备 • 接触网系统维护与检修 • 接触网系统新技术与发展趋势
01
接触网系统概述
接触网系统定义与构成
定义
构成
接触网系统工作原理
工作过程
接触网系统通过接触线与受电车辆的受电弓保持接触,将电能传输给受电车辆。 同时,系统需保持稳定的接触压力和合适的接触角度,以确保良好的电气接触。
安全操作规程
安全防护 断电操作 消防措施
JW-4型接触网作业车仿真实训系统设计与实现
JW-4型接触网作业车仿真实训系统设计与实现JW-4型接触网作业车仿真实训系统设计与实现近年来,随着铁路交通的快速发展,接触网作业车成为了维护铁路接触网设施的重要工具之一。
然而,由于接触网作业车在操作过程中需要面对复杂多变的工作环境及任务,传统的培训模式往往无法满足实际需求。
为了提高操作人员的技术水平及工作效率,设计并实现一套JW-4型接触网作业车仿真实训系统势在必行。
本系统以JW-4型接触网作业车为研究对象,基于虚拟现实(VR)技术,旨在通过高度仿真的操作环境和任务场景,有效提升操作人员的培训水平和实操能力。
系统主要分为四个模块:仿真环境模块、任务场景模块、培训模块和评估模块。
仿真环境模块是系统的基础,通过建立完善的接触网作业车三维模型和真实场景模拟,构建一个高度逼真的操作环境。
通过精确的模型设计和材质贴图,使操作人员能够感受到真实的操作场景,并提供真实车辆的各种参数和仪表显示。
这样,操作人员可以在仿真环境中熟悉车辆结构和功能,了解各个部件的位置和作用,掌握各种操作按钮和控制手柄的使用方法。
任务场景模块是系统的核心,通过设计多样的接触网作业任务,让操作人员在仿真环境中进行实际操作。
任务场景可以包括接触网的安装、检修和维护等一系列操作,如清除接触线上的故障物、更换磨损的接触件、调整接触线的张力等。
在每个任务场景中,系统会提供详细的操作指引和实时反馈,帮助操作人员按照正确的方法和步骤进行作业,熟悉各种工具和设备的使用,培养操作的敏捷性和应变能力。
培训模块是系统的关键,通过个性化的培训课程和模拟操作训练,针对不同层次的操作人员进行针对性的培训。
培训课程涵盖了接触网作业车的安全操作规范、仪器仪表的使用说明、紧急情况下的处理方法等。
操作人员可以根据自己的实际情况选择合适的课程进行学习,系统会根据操作人员的学习进度和能力调整培训内容和难度,以达到最佳的培训效果。
模拟操作训练为操作人员提供了反复练习的机会,通过多次模拟操作,不断熟悉车辆的各项操作和应对各类异常情况的能力。
接触网系统概述—电气化铁路概述
刚性架空接触网
刚性架空接触网将接触线夹装在汇流排中,依靠汇流排自身的刚性保持接触 线的固定位置,使接触线不因重力而产生弛度。
电气化铁路的概念 以电力牵引为主要牵引方式的干线铁路称为电气化铁路。
电气化铁道的“三大元件”
牵引变电所
接触网 电力。
02 能综合利用资源,降 低燃料消耗。
03 能降低运输成本, 提高劳动生产率。
电气化铁路的优越性
04 能改善劳动条件,不污染 环境。
防护罩 第三轨
集电靴
第三轨、第四轨 接触轨
第三轨
第四轨
常见的第三轨形式
根据车辆集电靴与导电轨的接触受流方式的不同,车辆接触受流方式有三种形式:
防护罩
导电轨 走行轨
支持绝缘子
防护罩
导电轨 走行轨
支持绝缘子
防护罩 (支持绝缘子)
走行轨 导电轨
上接触式
侧接触式
下接触式
柔性架空接触网
狭义的接触网就是指的柔性架空接触网。 采用柔性线索作为导电具有较好的弹性,跨距大,适应高速电气化铁路的受流, 在干线铁路工程中得到了广泛的应用。
接触网的实现形式
接触网有多种实现形式,广义的接触网包括了接触轨和架空接触网。
接触轨 第三轨、第四轨
架空接触网 刚性架空接触网、柔性架空接触网
接触轨工作原理
接触轨是通过在走行轨道旁设置连续刚性导电“轨道”给电力机车供电。 电力机车通过安装在车辆转向架两侧的集电靴和接触轨的滑动接触取得电能。
绝缘体
轨道 轨枕
05 有利于铁路沿线实现电气 化,促进工农业发展。
电气化铁路存在的问题
01 造成电力网的负序电流和负序电 压,产生高次谐波及功率因数低。
地铁柔性接触网系统介绍
门形梁安装效果图
连续门形梁
弹性吊索简单悬挂
简单链形悬挂腕臂结构
库内安装方式
分段绝缘器(单线)
分段绝缘器(双线)
隔离开关
上网电缆连接
避雷器的安装
地铁柔性接触网系统介绍
柔性接触网施工范围
A、停车场、车辆段:含出入段线、试车线、停车场内需电 化线路的基础浇注、立杆、门形梁架设、腕臂、软横跨等 支装; B、设备安装:隔离开关(上网隔离开关、联络开关、手动隔 离开关、库内带接地刀闸开关)、避雷器、分段绝缘器 (单线、双线)等设备;包括上网电缆的敷设安装。 C、均、回流:钢轨至回流箱的电缆连接; D、接地保护:零散支柱间的接地连接,库内悬挂底座之间 的接地,接触网架空地线至变电所接地母排的接地电缆。 E:号码牌、限界门的安装
出入段线、试车线接触网采用简单链形悬挂 车场内接触网采用带弹性吊索的简单悬挂 悬挂组成:
项目 出入段线、试车 线 线材 接触线 承力索 架空地线 线材规格 2*CTAH-120 2*JT-150 1*JT-120 额定张力(N) 2*12 2*12 1*12(最大)
车场线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接触线
架空地线
1*CTAH-120
柔性接触网供电示意图
刚柔过渡
正线隧道内采用架空刚性悬挂接触网布置方式,车辆段 (停车场)设计于地面上,采用架空柔性悬挂接触网的布置 方式。 一般情况下,地铁接触网的刚柔过渡点均设置在由地下 向地面延伸的出入段线隧道口,由设置在该位置的刚柔过渡 装置,实现刚性接触网与柔性接触网的顺利平滑过渡。
铁路接触网作业仿真教学的探索与研究
文章编号:2095-6835(2023)19-0176-03铁路接触网作业仿真教学的探索与研究*刘小勇,胡伟,林波(湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001)摘要:接触网是电气化铁道中沿钢轨上空“之”字形架设的、一条向电力机车供电的特殊形式的输电线路。
建立一段完整的真实接触网用于培训与学习往往是不现实的。
在虚拟现实技术的大背景下,对铁路接触网作业进行虚拟仿真,可以解决一系列现实条件下难以解决的问题。
使用铁路接触网作业仿真系统建立3D 接触网零部件模型后,对铁路接触网线路巡视、故障排除、零部件与工具认知、典型检修演练任务等内容进行了仿真实现。
通过系统中的仿真教学、仿真演练、模型添加等功能,建设成了集教学、培训与科研为一体的铁路接触网作业仿真教学系统。
本教学系统在提供一个成本低廉学习平台的同时,旨在解决接触网学习者不能接触现场设备的难题。
由于接触网作业仿真教学系统的仿真演练是按照规定的操作流程进行,因此还将有利于规范学习者的行为习惯,使他们养成良好的职业素养。
关键词:铁路接触网作业;仿真教学系统;3D 教学;虚拟现实技术中图分类号:G642文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2023.19.055根据《铁路“十三五”发展规划》,到2025年,铁路网规模将达到17.5万km 左右,其中高铁规模在3.8万km 左右;2030年基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖[1]。
接触网是电气化铁道中沿钢轨上空“之”字形架设的,向电力机车供电的特殊形式的输电线路[2]。
接触网是铁路电气化工程的主构架,对保障机车的运行起着重要作用。
接触网作为机车提供动力的专属设备,结构复杂,零部件多,价格昂贵[3]。
运行时其特点为电压等级高(25kV 高电压)、停电检修困难(短暂的天窗时间可以停电作业)、运行环境恶劣(户外运行环境)、检修维护困难(属于高空作业)、维修任务重(线路长,每次维修均为几千米线路)、维修难度大,因此建立一段完整的真实接触网用于学习培训往往是不现实的。
JW-4型接触网作业车仿真实训系统设计与实现
该系统功能满足培训和考核需求,使受训学员不受时间和空间的 限制练习作业车操纵、检查、故障处理等实作项目,同时教员可 以对学使理论考试合格人员在限定时间内具备考取司机的实 作技能,以及使在岗司机快速全面达到岗位技能需求,成为当前 供电系统运用单位急需解决的难题。基于此,本文研究开发了接 触网作业车仿真实训系统。
为了使仿真实训系统具有更好的实用性、便捷性和先进性,本文 分析了仿真系统目前国内外的研究现状、存在的问题,对系统的 运用需求进行了深入的调查,对研究的主要内容进行了分析,并 以JW-4型接触网作业车为原型进行开发,从仿真实训系统的总体 功能及软硬件结构上进行了系统的设计。本文运用计算机网络 技术、虚拟现实技术等对作业车仿真实训系统进行了研究与开 发,采用虚、实相结合的方式,分别建立作业车驾驶室实物模型 和三维虚拟仿真模型,构建成整体的仿真实训系统。
JW-4型接触网作业车仿真实训系统设 计与实现
接触网作业车司机业务知识和操纵技能的培训中,接触网作业车 全面质量检查、规范化操纵、故障处理是极其重要的培训内容, 也是作业车司机必备的业务素质,面对当前铁路供电系统考取接 触网作业车司机驾驶证前需必具的操作技能以及司机业务素质 提升的需求,采用三维仿真技术进行培训和考核成为发展的需要。 目前,接触网作业车理论考试合格人员以及在岗司机实作训练的 机会较少,培训的周期较长。
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真建模
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真建模高速铁路接触网是高速铁路运行的重要组成部分,它是供电系统的关键设备,能够为列车提供稳定的电力。
为了保证高速铁路的安全、高效运行,对接触网的智能控制和仿真建模进行研究具有重要意义。
本文将深入探讨高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真建模的相关内容。
首先,智能控制是现代铁路系统的核心技术之一。
高速铁路接触网的智能控制旨在通过感知、决策和执行的过程,对接触网进行自主监测、故障诊断和控制。
其中,感知包括通过传感器获取接触网的状态信息,如电压、电流、温度等。
决策则是根据感知到的信息,经过算法处理,判断接触网的运行状态是否正常,以及是否存在故障等问题。
最后,执行部分则是根据决策的结果,对接触网进行相应的控制操作。
其次,仿真建模是研究高速铁路接触网的重要手段之一。
通过建立接触网的仿真模型,可以对接触网进行各种场景下的模拟实验,以验证控制算法的有效性和稳定性。
同时,仿真模型还可以用于设计优化和参数调整,提高接触网的性能和效率。
通过仿真建模,还可以对接触网在不同条件下的运行特性进行研究,为接触网的智能控制提供依据。
为了实现高速铁路接触网的智能控制与仿真建模,以下是一些关键技术和方法的介绍。
首先,传感器技术是实现智能控制的基础。
通过安装在接触网上的传感器,可以实时监测接触网的状态信息,为后续的决策和执行提供准确的数据支持。
传感器可以采集电压、电流、温度等参数,并将其传输给控制系统进行分析和处理。
其次,智能算法是实现智能控制的关键。
通过分析接触网的状态信息,运用各种算法对接触网进行判断、故障诊断和控制。
例如,可以基于传感器数据进行机器学习,训练出预测接触网故障的模型,并提前采取相应的措施进行修复,从而提高接触网的可靠性和稳定性。
另外,仿真建模涉及到电力系统、机械系统等多个领域的知识。
需要建立准确的数学模型和物理模型来描述接触网在不同条件下的运行特性。
在建立仿真模型时,需要考虑接触网的拓扑结构、线路参数、设备特性等因素,并结合实际的运行数据进行验证和优化。
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真模拟
高速铁路接触网零部件的智能控制与仿真模拟随着高速铁路的快速发展,接触网作为高速铁路供电系统的重要组成部分,其可靠性和安全性变得尤为重要。
为了提高接触网的运行效率和稳定性,智能控制技术与仿真模拟技术被广泛应用。
高速铁路接触网零部件的智能控制是指通过集成现代控制技术,如自动化控制和通信网络,实现对接触网系统的在线监测、故障诊断和远程控制。
智能控制技术可以实时采集、处理和分析接触网的各种参数,如电流、电压、温度等,从而实现对接触网状态的准确掌握和调控。
智能控制技术在高速铁路接触网中的应用主要包括以下几个方面:1.在线监测:通过在接触网零部件上安装传感器和数据采集装置,实时采集接触网的运行状态和各种参数。
通过与监测设备相连的通信网络,将数据传输至监测中心进行分析和处理。
监测中心可以通过智能算法实现对接触网的故障预测,从而及时采取措施修复,避免对铁路运行造成影响。
2.故障诊断:通过对接触网故障模式的分析和算法的建立,实现对接触网故障的自动诊断。
一旦发现故障,智能控制系统可以迅速定位故障部位,并通过通信网络发送报警信号。
同时,系统可以提供故障修复的方案,以减少维修时间和成本。
3.远程控制:通过智能控制系统,运营人员可以实现对接触网的远程控制。
无需直接操作接触网零部件,可以通过界面控制接触网的开闭、电压的调节等。
这种远程控制方式可以提高人员的安全性,并提高接触网的运行效率。
仿真模拟技术是指通过建立接触网的数学模型,模拟接触网在各种工况下的运行状态。
仿真模拟技术可以帮助设计人员评估接触网的动态性能,优化接触网的结构和参数,提高其可靠性和安全性。
高速铁路接触网零部件的仿真模拟主要包括以下几个方面:1.动态特性分析:通过建立接触网的动态模型,模拟列车通过接触网时的相互作用。
通过仿真分析列车运行速度、荷载、列车头部特性等因素对接触网的影响,优化接触网的结构和参数,提高其动态特性。
2.故障模拟:通过仿真模拟接触网故障情景,评估故障对接触网安全性的影响。
219388457_接触网作业仿真教学系统的研究与实现
第8期2023年4月无线互联科技WirelessInternetTechnologyNo 8April,2023基金项目:2021年湖南省教育厅科学研究项目;项目名称:虚拟现实背景下高速铁路接触网作业仿真专家系统的研究与实现;项目编号:21C1302㊂作者简介:刘小勇(1980 ),男,湖南邵阳人,讲师,硕士;研究方向:铁道供电技术,铁道接触网㊂接触网作业仿真教学系统的研究与实现刘小勇(湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001)摘要:接触网是铁路架设的一条供电线路,由于电压等级高等现实条件,在真实接触网上进行作业训练操作是不可能的㊂在虚拟现实背景下,仿真接触网作业具有重要意义㊂接触网作业仿真教学系统既使传统教学形象化,又将作业规范化,有利于职业素质的培养㊂文章对接触网作业仿真系统需求进行了分析,提出了具体的实现方法㊂典型教学任务包括接触网漫游与图纸教学等具体的基本知识的讲解,典型教学任务的教学主要通过视频播放的形式实现㊂典型作业任务演练的目的是规范接触网作业流程和提升学生的技术技能,主要通过事件管理等方法实现㊂文章最后展示了接触网作业仿真教学系统仿真效果㊂关键词:仿真;教学与演练;视频播放;事件管理中图分类号:TP311 1㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀接触网是在电气化铁道中,沿钢轨上空 之 字形架设的㊁向电力机车供电的特殊形式的输电线路[1]㊂接触网是铁路电气化工程的主构架,它对机车的运行起着重要作用[2]㊂接触网电压等级高,额定电压为27 5kV,长期处于运行状态,停电用于教学演练或参观,那是根本不可能的㊂接触网作为机车提供动力的专属设备,结构复杂,零部件多,价格昂贵,建立一段完整的真实接触网用于学习培训,往往是不现实的㊂因此开发一套接触网作业虚拟仿真教学系统,可以解决一系列现实条件下无法解决的问题㊂同时高职院校采用仿真教学系统,有利于规范学生的操作流程与行为习惯,对相关专业学生的技术技能的提升将具有重要意义㊂1㊀接触网仿真教学系统具体需求分析㊀㊀接触网作业仿真教学系统旨在实现接触网作业过程的仿真教学㊂(1)应该对接触网现场作业内容进行归纳总结,以便更好地对教学内容进行仿真㊂(2)为了达到与接触网现场教学相同的效果,接触网作业仿真教学系统应对某一段真实接触网进行三维虚拟仿真㊂(3)为更方便地实现教学内容的教学,系统应具有教师工作站与学生工作站㊂教师工作站主要功能列表应有培训任务的分配㊁学员注册管理与学员成绩管理功能㊁实训考核管理㊁考核任务配置管理㊁考试成绩管理㊁接触网试题库管理㊁接触网部件配置管理㊁接触网零件信息管理㊁接触网检修任务演练管理㊁接触网部件组装演练管理㊁接触网多场景加载管理㊁反馈意见管理㊁数据库备份㊁日志管理㊁权限管理㊁系统帮助㊁授权管理等内容㊂学员工作站则具体完成3D仿真教学系统的实现㊂当学员工作站接收到教师工作站发过来的教学任务后,在本地教学工作站系统中进行具体教学任务的加载,即加载具体的教学演练操作任务㊂同时,教师工作站与学员工作站通过通信软件将仿真平台中各个仿真系统连接起来,形成既相对独立又相互联系的有机整体㊂2㊀接触网作业仿真教学系统功能框架设计㊀㊀在接触网相关课程的分析研究后,本仿真系统设计为15个实训任务㊂学员须花费总时长至少为48学时㊂在每一个实训任务中,在掌握相应知识后,开展对应知识部分的演练和考核实训㊂根据具体教学内容的需要,教学系统分教学模式与演练模式进行,具体教学与演练内容在学生端功能界面下完成㊂教学模式下主要完成接触网图纸教学㊁接触网典型线路漫游㊁接触网作业流程教学等;演练模型下主要完成接触网部件认知和部件打散㊁接触网工具认知与使用㊁接触网常见检修演练㊁接触网常见部件组装㊁接触网故障与抢修㊁接触网理论知识考核等㊂整个接触网仿真教学功能框架设计如图1所示㊂在教学模式下,主要内容有接触网仿真漫游㊁接触网图纸教学㊁接触网作业流程㊁接触网常见故障,采用视频教学的形式进行㊂演练模式下,可以进行相应的模拟操作,整个系统功能框架如图1所示㊂3㊀接触网仿真教学系统的实现3 1㊀教师端的实现㊀㊀系统软件主要由仿真表现㊁数据设备单元和逻辑计算机单元组成,教师端充当逻辑计算机单元,负责软件的启动㊁运行和系统退出逻辑管理㊂软件启动时,将完成学生端初始化系统环境㊁初始化3D运行环境㊂用户管理主要负责教师与学生的账号密码的图1㊀接触网仿真教学系统结构添加㊁修改㊁删除与确认㊂用户信息管理通过Acess数据库进行管理㊂任务分配通过网络向学生进行发送,也可采用代理服务器(ClientServer)方式,实现教员系统与学员之间通信,教师能监视与控制学生机,对教学任务进行布置,学生机能呼叫教师机㊂3 2㊀学生端教学模式的实现㊀㊀学生端教学模式主要通过视觉系统㊁三维仿真效果来实现,学生端教学模式的实现相对来说比较容易,可以通过数学视频技术,将视频数据以数字数据的文件进行存储,当学生进行点击时,通过事件响应函数,对数据文件通过数字视频播放器进行播放㊂该技术视频效果相对较为清晰,视频教学模式开发的主要工作集中在视频的录制㊁主要课程的规划和教学内容的提取㊂3 3㊀演练模式的实现㊀㊀高速铁路接触网作业仿真专家系统演练模式的实现,首先通过采用3D软件对接触网设备建立各设备的模型㊁依据接触网的结构,采用VisualStudio(以下简称VS)的opengl对3D模型进行导入显示㊂然后在VS下编写事件响应程序,实现仿真作业的功能㊂实现典型任务与工具库㊁设备模型库相关联,当点击典型任务时,弹出模型库㊁工具库,通过用户选择,完成典型工作任务㊂在任务中,遇到错误或问题,能进行提示和纠正㊂同时对任务的完成情况㊁工具㊁模型进行3D动画效果展示,让学员能感受与现场一样的真实场景效果㊂3 4㊀仿真场景的建立㊀㊀虚拟现实场景的呈现是三维仿真视景技术建立,数据基础由三维仿真视景技术建立,同时将地形网格数据生成,其结构表示为:StructTerrain{floatx,y,z;floats,t;floatnorx,nory,norz;}x,y,z为模型顶点在三维空间直角坐标㊂X,Y分别表示水平的两坐标轴,Z表示垂直的坐标轴,以X㊁Y轴形成的水平面表示地形横断面,Z轴表示地形的纵向深度或者高度[2]㊂地形数据以二维数组m_Terrain进行表示,数值为250ˑ250,然后应用柏林噪声方法由水平坐标(x,y)对应自动生成垂直坐标的z值[3]㊂3 5㊀视频教学的播放㊀㊀视频教学内容主要采用视频播放的形式进行,当单击各类普铁接触网常见故障时,进入到各类普铁接触网常见故障视频播放界面㊂视频教学的播放,主要采用WindowsMediaPlayer控件来实现,WindowsMediaPlayer控件的主要属性函数的使用方法如表1所示㊂视频播放的函数部分代码如下:voidPlayDlg::OnPlay(){CFileDialogfDlg(TRUE,"","",OFN_HIDEREADONLV OFN_OVERWRITEPROMPT,"AVI ∗.avi",this);if(fDlg.DoModal()==IDOK){CStringpath=fDlg.GetPathName();m_MediaPlay.Open(path);//m_MediaPLay为windowsmediapLayer的实例化对象}}接触网作业仿真教学系统在教师端能监视与控制学生机,对教学任务进行布置,学生机能呼叫教师机㊂学生端可实现全景漫游㊁故障巡检㊁工区漫游㊁互动教学㊁成绩查看等多项功能㊂因此,本系统开发须基于网络模式,可实现多学员同时进行虚拟仿真实训教学活动㊂同时平台突出教学课件和三维系统交互,让接触网的每个设备㊁故障巡检模式㊁检修规程等学习变得生动形象,充分发挥教师制作课件的灵活性和学员学习的积极性㊂4㊀图像效果展示㊀㊀建立的3D接触网零部件模型,可以直观地向学生展示接触网结构,其效果如图2所示㊂进入组装演练界面㊂部分组装演练界面如图3所示㊂5㊀结语㊀㊀本文针对接触网作业仿真教学系统需要实现的图2㊀3D接触网零部件模型㊀㊀㊀主要功能,探讨了具体实现方法㊂其实现后能解决接触网学习者不能在现场接触接触网现场设备的难题㊂同时也为学校与学生提供一个廉价的接触网学习平台㊂同时使用接触网作业仿真专家系统,有利于规范接触网学习者的操作流程,养成良好的职业素养㊂本文设计方案最主要的优点是教学形象具体㊂高速铁路接触网作业仿真专家系统的研究与实现将建设一个与高速铁路真实接触网一样㊁接触网学习者能够身临其境感受的虚拟场景㊂在此场景下,教学将形象化㊁具体化,脱离了枯燥乏味的传统学习方式㊂因此在虚拟现实技术的大背景下,对高速接触网作业进行虚拟仿真,可以解决一系列现状条件下难以解决的问题,具有重要意义㊂图3㊀部分组装演练界面参考文献[1]刘炜,李群湛,陈民武.城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算电力系统保护与控制[J].电力系统保护与控制,2010(8):128-133.[2]艾媒研究院.2016-2020年中国铁路运输行业深度调研与投资战略规划分析报告[D].北京:前瞻产业研究院,2021.[3]王先兵,张学东,何涛,等.面向管理的三维模型多重段结构转换算法研究[J].武汉大学学报,2012(1):128-131.[4]NAGATAT,NAKAYAMAH,UTATANIM,etal.Amulti-agentapproachtopowersystemnormalstateoperations[J].IEEEETransactionsonPowerDelivery,2002(10):1582-1586.(编辑㊀李春燕)ResearchandimplementationofcatenaryoperationsimulationteachingsystemLiuXiaoyongHunanRailwayProfessionalTechnologyCollege Zhuzhou412001 ChinaAbstract Thecatenaryisapowersupplylineerectedalongtherailway.Duetothehighvoltagelevel itisimpossibletobeusedforoperationtrainingontherealcatenary.Underthebackgroundofthevirtualreality thesimulationofcatenaryoperationisofgreatsignificance.Thecatenaryoperationsimulationteachingsystemnotonlyvisualizesthetraditionalteaching butalsostandardizestheoperatingregulation whichisadvantagedtothecultivationofprofessionalquality.Inthispaper afteranalyzingtherequirementsofcatenaryoperationsimulationsystem specificimplementationmethodsareproposed.Themaintypicalteachingtasksmainlyincludetheexplanationofspecificbasicknowledgesuchascatenaryroaminganddrawingteaching.Theteachingoftypicalteachingtasksismainlyrealizedthroughvideoplaying.Thepurposeoftypicaloperationtaskdrillistostandardizetheoperationprocessofcatenaryandimprovestudents technologiesandskills.Thetypicaloperationtasktrainingismainlyachievedthrougheventmanagementandothermethods.Attheendofthispaper thesimulateeffectionofcatenaryoperationsimulationsystemisshown.Keywords simulation teachingandexercise videobroadcast eventmanagement。
城市轨道接触网系统介绍
城市城市轨道接触网轨道接触网轨道接触网系统系统系统介绍介绍1. 城市轨道接触网供电电压等级我国标准规定城市轨道交通供电电压为DC750V 和1500V 两种。
从输电效率讲,因为线路损耗是与电流平方成正比的,尽管可以设辅助馈电线来减少线路阻抗, DC 1 500 V 损耗小、效率高。
1500V 电压变化率较小,电能质量较好,且由于杂散电流要小一半,有利于减少对地下金属建筑物的腐蚀。
现在我国新修建的地铁大都采用1500V 直流制式,其中包括广州地铁五号线,深圳地铁三号线,上海地铁九号线。
2.城市轨道交通供电接触网的类型牵引供电系统是由电网输入线路、牵引变电站、馈电线、牵引接触网和回流线等构成的供电网络。
接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网。
三轨式接触网用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨,架空式接触网除此还可用于铁路干线、城市地面和工矿电机车电力牵引线路。
为了保证对电动车组良好的供电,接触网应顺直平滑,高度一致,在高速行车中能始终保持正常稳定的接触授流;接触网应具有足够的耐磨性与良好的导电性,寿命尽量长,并力求结构简单,易于施工、维修。
2. 1 架空式接触网架空式接触网的悬挂类型分为两种:柔性悬挂和刚性悬挂。
其中柔性悬挂又可分为简单悬挂与链型悬挂。
不同的类型其电线粗细、条数、张力都是不一样的。
架空线的悬挂方式,要根据架线区的列车速度、电流容量等输送条件以及架设环境进行综合勘察来决定要采取什么方式。
2.1.1简单悬挂简单悬挂方式结构简单,支柱高度低,支持装置承受的负荷较轻,但是弛度大、弹性不均匀。
弹性简单悬挂建造费用低,施工方便维修简单,。
广州地铁五号线鱼珠车辆段的车场线均采用简单悬挂。
2.1. 2 链形悬挂接触线通过吊弦悬挂到承力索上的悬挂称为链形悬挂。
链形悬挂承力索悬挂于支柱的支持装置上接触线通过吊弦悬挂在承力索上,使接触线增加了悬挂点,调节吊弦可以使整个跨距内接触线对轨面保持一致高度。
由于接触线是悬挂在承力索上的,因而基本上消除了悬挂点处的硬点,使悬挂线的弹性在整个跨度内都比较均匀。
电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术
电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术随着城市化进程的推进和交通运输需求的增加,铁路运输在现代化社会中扮演着重要的角色。
电气化铁路系统作为一种高效、环保的交通方式,被广泛应用于高速铁路和城市轨道交通系统中。
而电气化接触网架线机作为电气化铁路系统中的重要装备,其准确建模和仿真对于设计优化和性能分析具有重要意义。
本文将介绍电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术,以及该技术在铁路系统中的应用。
首先,电气化接触网架线机的动态模拟是通过建立数学模型和使用仿真软件来模拟该装备在运行过程中的动态特性。
这种方法可以模拟不同工况下的电气化接触网架线机的运行情况,例如通过调整工作参数来观察其对不同外界条件的响应。
动态模拟可以帮助工程师更好地理解电气化接触网架线机的工作原理,提前预测可能出现的问题,并设计出更加可靠和高效的装备。
其次,电气化接触网架线机的仿真技术是基于动态模拟的基础上进行的,通过仿真软件进行精确的计算和分析。
仿真软件可以模拟出电气化接触网架线机在不同条件下的运行状态,并通过各种指标来评估其性能。
这些指标包括工作效率、能耗、振动状况等。
仿真技术可以帮助工程师在设计阶段进行各种不同方案的比较和优化,以确定最佳方案。
在电气化铁路系统中,电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术具有重要的应用意义。
首先,它可以帮助工程师预测电气化接触网架线机在不同工况下的运行状态,以便在设计阶段进行相应的修改和调整,确保装备的可靠性和性能。
其次,动态模拟与仿真技术可以用于指导电气化接触网架线机的运维工作,通过模拟出设备的运行情况,工作人员可以更好地了解设备的运行方式和特点,从而进行相应的维护和保养工作。
此外,电气化接触网架线机的动态模拟与仿真技术还可以应用于故障诊断和故障原因分析。
通过模拟装备在故障状态下的运行情况,工程师可以更好地了解故障产生的原因,并进行相应的修复和改进。
这可以大大提高故障处理的效率,并降低对铁路系统的影响。
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湖南高铁时代接触网仿真系统简介
一、接触网仿真系统设计依据
1、根据实际教学大纲、知识点以及教学要求。
2、结合现场操作的实际出发。
3、根据学生的实际感观,相关单位对于学生今后走上工作岗位要求。
4、相关知识由浅到深,全面了解直至掌握的学习模式。
5、结合相关教学、施工方面的专家意见,进行归纳总结。
二、接触网仿真系统开发意义
1、打破传统多媒体教学课件枯燥、乏味、内容片面、形式粗狂的教学模式、真正做到娱乐与学习融为一体,
2、实现了真正的互动教学可以手动操作,增加学生的动手能力。
三、接触网仿真系统操作手册
1、安装后,双击执行文件进入系统。
2、如果进入系统操作双击进入三维场景。
3、单击键盘“M”键,弹出,操作区域提示。
操作区域提示框可以随意拖动,
根据操作的需要可以放到合适的位置,也可以关闭。
4、场景操作键盘“W”或者为前进,键盘“S”
或者为后退,
键盘“A”键盘“D”或者左跟右。
5、鼠标右键为镜头旋转方向。
鼠标左键为操作键,鼠标中键为放大、缩小键。
6、根据操作区域提示,走至相应的区段,鼠标左键点击相应的设备弹出操作界面,根据界面上的提示,完成相关操作,操作完后退出系统、返回场景。
四、接触网仿真系统特点
本系统采用三维虚拟现实模拟接触网日常操作,画面美观、操作方便,根据现场实际情况进行开发,具有无可比拟的教学实际意义。
学生可在本系统内了解接触网相关设备及安装位置,以及相关的故障处理。
接触网仿真系统主界面
接触网硬横跨
接触网软横跨
接触网锚柱、坠砣
接触网分相绝缘器
五、接触网仿真系统内容
本系统包括接触网线路上相关设备,日常巡视,常见故障处理。
1、接触网设备:
隔离开关、避雷器、定位器、支柱、分段绝缘器、分相绝缘器、绝缘子、接触线、承力索、电连接器线、定位线夹、警示牌、吊玄等等。
2、日常巡视:
上行跟下行两条线路进行巡视、根据支柱号记录相关区段的故障。
3、常见故障处理:
除锈作业、清洗绝缘子作业、验电接地操作、隔离开关检修作业、分段绝缘器检修作业、分相绝缘器检修作业、接触线检修作业、承力索检修作业等操作。
(1)除锈作业:
首先找到锈蚀部位,选择砂纸对锈蚀部位进行打磨,去掉锈蚀后,选择刷子沾上防锈蚀油对打磨后部位进行涂刷。
除锈作业
(2)清洗绝缘子作业:
根据检修一次作业标准规程,确定检修区段,在确定区段停电后,
做好验电接地,确定需检修区段停电后,找到绝缘子污垢部位,选择抹布对被污垢污染的绝缘子进行擦拭,直到擦拭干净。
清洗绝缘子作业
(3)验电接地操作
根据检修一次作业标准规程,确定检修区段,在确定区段停电后,做好相应区段的验电接地,首先选择验电杆对检修区段接触线进行验电,确定验电杆无报警后,说明该区段无电,再选择接地杆,把线路与轨道接通以保证操作人员,人身安全。
验电接地操作
(4)隔离开关检修作业:
在隔离开关不能正常工作时分为两种情况对隔离开关检修:
当隔离开关为常开位时,选择甩掉两根引线,保证线路正常运行
情况下检查,检查控制机构是否能够正常操作、传动杆是否腐蚀弯曲、隔离开关安装是否水平、隔离开关绝缘子是否被击穿、闸刀是否为90°、接线排是否接紧。
当隔离开关为常闭位时,选择两根引线将其连接,保证线路正常运行情况下检查,检查控制机构是否能够正常操作、传动杆是否腐蚀弯曲、隔离开关安装是否水平、隔离开关绝缘子是否被击穿、闸刀是否为水平、接线排是否接紧。
(5)分段绝缘器检修作业:
分段绝缘器经常出现的故障有导流杆破损、绝缘子污垢等现象。
当分段绝缘器导流杆出现破损时,需要对其进行更换,选择紧线线夹对分段绝缘器两头的接触线进行紧固,用手扳葫芦将接触线进行拉紧,用扳手将分段绝缘器两边的螺栓卸下,更换新的导流杆,更换完后,卸下辅助工具。
当承力索上的绝缘子出现污垢后,选择抹布对其进行擦拭,直到擦拭干净。
分段绝缘器检修作业
(6)分相绝缘器检修作业:
分相绝缘器经常出现的故障有分相绝缘元件破损、分相接头线夹松动等现象。
当分相绝缘器绝缘元件出现破损时,需要对其进行更换,选择紧线线夹对分相绝缘器两头的接触线进行紧固,用手扳葫芦将接触线进行拉紧,用扳手将分相绝缘器两边的螺栓卸下,更换新的分相绝缘元件,更换完后,卸下辅助工具。
分相接头线夹松动时检测是否有螺栓掉落,螺栓是否扭紧。
如果有选择合适螺栓用扳手扭紧。
分相绝缘器检修作业
(7)接触线检修作业:
接触线日常检查主要包括接触线的破损及断线,当接触线出现破损后根据其破损程度来决定相关操作,当接触线破损超过允许范围后,对其进行裁剪,用线夹紧固。
选择紧线线夹对接触线破损部位两头的接触线进行紧固,用手扳葫芦将接触线进行拉紧,用断线钳剪掉破损部位,根据裁剪的长短,决定是否需要加线,然后用对接线夹夹紧,卸下辅助工具。
出现断线时,选择紧线线夹对接触线破损部位两头的接触线进行
紧固,用手扳葫芦将接触线进行拉紧,然后用对接线夹夹紧,卸下辅助工具。
接触线检修作
(8)承力索检修作业:
承力索日常检查主要包括承力索的断股及断线,当承力索出现断股后根据其断股程度来决定相关操作,当承力索断股超过允许范围后(2股),对其进行裁剪,用线夹紧固。
选择紧线线夹对承力索断股部位两头的承力索进行紧固,用手扳葫芦将承力索进行拉紧,用断线钳剪掉破损部位,根据裁剪的长短,决定是否需要加线,然后用对接线夹夹紧,卸下辅助工具。
承力索检修作业
六、接触网仿真系统采用技术
1、图片处理软件PS。
2、三维模型软件MAX。
3、虚拟软件unity3d。
5、模拟操作软件FLASH。
6、整合软件Authorware。
七、接触网仿真系统使用效果
1、在虚拟环境下操作,充分调动学生学习的积极性。
得到学生的极力推崇。
2、使用虚拟检修,减少设备在不够情况下,老师能够让学生同时学习、操作的问题。
3、减少对真实设备的损耗,提高学生使用设备的操作能力,更快的适应工作岗位需要。
减少学校在设备方面的建设费用。
4、得到真实设备厂家的指导,本系统更贴近真实设备操作性能。
所有功能得到各方的称赞。