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Abstract electric traction is a new type of rail transport traction power form. In the trunk railway, has a wide range of railway transportation and mining transport. Electric traction electrical energy is used as traction power, converting electrical energy into mechanical energy, drive train, EMUs and rail vehicles are a form of transport rail transport operation.
Keywords high speed railway power supply system.
中圖分類號：U224 文獻標識碼：A
一、電力牽引供電系統的概述
（一）電力牽引供電系統
電力牽引供電系統，是指電氣化鐵路中由牽引變電所和接觸網組成的向電力機車供給牽引用電能的系統。牽引變電所將電力系統通過高壓輸電線送來的電能加以降壓和變流后輸送給接觸網，以供給沿線路行駛的電力機車。有些國家電氣化鐵路有時由專用發電廠供電。
電力牽引供電系統按照向電力機車提供的電流性質分為直流制和交流制，交流制又分工頻單相交流制和低頻單相交流制。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流制電力牽引，直流制電力牽引僅用于城市軌道交通運輸系統和工礦運輸系統。各種電流制的電力牽引供電系統的設備有很大的差別。
工頻交流單相電力牽引供電系統主要有牽引變電所和牽引網組成，牽引網實行單相供電，由饋電線、接觸網、軌道電路及回流線等組成。為了使電能有效、可靠地供給電力機車、開閉所等。我國規定牽引網額定電壓為25kv，額定平率為50Hz。牽引供電構成的回路是：牽引變電所——饋電線——接觸網——電力機車——鋼軌和大地——回流線——牽引變電所。
（二）電力牽引特點
1、電力牽引機車本身不帶燃料，可使用二次能源，為非自給式牽引動力，并由大容量電力系統供電，連接全國電網，能源有保證。
2、機車或動車組總功率大，具有啟動和加速快、過載能力強，運輸能力大等特點，能滿足各種現代交通運輸隊快速、大運輸能力的需要。
3、不造成空氣和環境（噪聲）污染，改善勞動條件。
4、電力牽引的總效率高，節約能源。我過的鐵路機車牽引經歷了蒸汽機車、內燃機和電力機車的發展階段。
5、安全性高。隨著信息技術、微電子技術的廣泛應用，電力機車可實現實時檢測故障、自動駕駛、遙測及遙控，電力牽引系統易于實現全面自動化和信息化，從而大力提高勞動生產效率和經濟效益。
6、有利于鐵路沿線實現電氣化，促進工農業發展。
二、接觸網供電概述
（一）接觸網供電
從牽引供電回路可知，接觸網受到牽引供電系統的影響。接觸網是在電器化鐵道中，沿鋼軌上空“之”字形架設的，供受電弓取流的高壓輸電線。接觸網是鐵路電氣化工程的主構架，是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。
接觸網主要由以下內容組成：①基礎構件，如水泥支柱、鋼柱及支撐這些結構物的基礎；②基礎安裝結構件，這項內容的作用主要是連接接觸網導線和基礎構件；③接觸網導線，這部分作用就是傳輸電流給電力機車；④其他輔助構件，包括回流線、附加懸掛等。接觸網、鋼軌與大地、回流線統稱為牽引網。
接觸網的電壓等級：工頻但相交流制度:25KV。
接觸網主要通過單邊供電、雙邊供電、越區供電及并聯供電四種方式。
（二）優化接觸網
接觸網擔負著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給店里機車使用的重要任務。因此接觸網的質量和工作狀態講直接影響著電氣化鐵道的運輸能力。為了減少接觸網的弊端，我們主要通過；接觸網的控制；供電方式的調整；防干擾設施來優化接觸網。
1、接觸網的控制
由于接觸網是露天設置，沒有備用，線路上的負荷又是隨著電力機車的運行而沿接觸線移動和變化的，對接觸網提出以下要求：①在高速運行和惡劣的氣候條件下，能保證電力機車的正常取流，要求接觸網在機械結構上具有穩定性和足夠的彈性。②接觸網設備及零件要有互換性，應具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量延長設備的使用年限。③要求接觸網對地絕緣好，安全可靠。④設備結構盡量簡單，便于施工，有利于運營及維修。⑤在事故的情況下，便于搶修和迅速恢復送電。⑥盡可能地降低成本，特別要注意節約有色金屬及鋼材。
2、供電方式的選擇
供電方式直流制電氣化鐵路接觸網普遍采用兩邊供電方式，在相鄰的兩個牽引變電所供電的接觸網中間設置分區亭，將接觸網連通。運行中的電力機車由兩邊的牽引變電所同時供電。這種供電方式可降低接觸網中的電能損失，減小接觸網的電壓降，一個牽引變電所停電時，電力機車運行不致中斷。交流制電氣化鐵路則常采用一邊供電方式，接觸網在分區亭處斷開，分區亭只在一邊牽引變電所停電時接通，由另一邊牽引變電所越區供電。
3、防干擾設施的建立
防干擾設施為了減少接觸網電流的電磁感應對沿線通信電路的干擾，在交流制電氣化鐵路鄰近城鎮的區段將接觸網每2～4公里劃成一個吸流分段，設置回流線和吸流變壓器。這時，電力機車的電流沿回流線流回牽引變電所，從而沿軌道和大地流回的電流很少?；亓骶€和接觸網的電流近似相等，方向相反，這就大大減輕了電氣化鐵路對沿線通信電路的干擾。這種方式的缺點是吸流變壓器串接在電路中，加大了接觸網阻抗。日本新建設的工頻單相交流制電氣化鐵路采用了自耦變壓器方式，沿鐵路每10公里左右設置一臺自耦變壓器。自耦變壓器中性點接地，一端接接觸網，另一端接回流線，稱為正饋（電）線。正饋線和接觸網電流大小相等，方向相反，同樣起著減小對通信電路干擾的作用。另一方面，由于接觸網和正饋線之間電壓為二倍接觸網電壓，沿接觸網電壓降便大大減小。
三、牽引供電系統主要供電設備
（一）電氣設備的概述：
一次設備分：開關電器、變換電氣、保護電器、補償電氣、成套裝置和組合電氣。
（二）牽引變壓器
電力變壓器是變電所中最重要的一次設備，其主要功能是變換電壓和傳輸電能，將一次側的電能通過電磁能量轉換的方式傳輸到第二側，同時根據應用的需要將電壓升高或降低，完成電能的輸送和分配。
（三）變壓器分類
1、按相數分：單相變壓器和三相變壓器。
2、按用途分：普通用途分升壓變壓器和降壓變壓器：其他用途分電爐變壓器、電焊
3、變壓器、整流變壓器、掉壓變壓器和實驗變壓器等。
4、按鐵芯結構分：心式變壓器和殼式變壓器。
5、按繞組數目分：自耦變壓器、雙繞租變壓器、三繞組變壓器和多繞變壓器。
6、按繞組材質分：鋁繞組變壓器和銅繞組變壓器。
7、按冷卻介質和冷卻方式分：油浸式變壓器和干式變壓器。
四、總結
本文通過對電力牽引供電系統的了解認識，更好的理解了接觸網對我國高鐵的應用。有效的協調了牽引供電系統可能對臨近線路接觸網的影響。減少接觸網的弊端，實現我國高鐵未來的高速的發展。
0引言
西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業，其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展，變電所綜合自動化技術水平的不斷提高，對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學環節中，應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下，一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負載的大小和相位均可調節，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。
模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令，通過以太網傳輸，實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件，具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準，具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。
為了比較和研究，我系的教師正在進行一系列的科研開發，其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理，其結構圖如圖4。
2教學實踐基地的開發
1)校內學生及現場工程技術人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設置故障等項目的訓練，可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力，包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。
3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗，讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。轉貼于
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁，實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。
6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠動系統有更深層的了解。
7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置，使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態軟件iFix系統的安裝，熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗，使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。
10)進行繼電保護單體測試及數據管理。
11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。
12)微機保護裝置的調試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后，至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員，經總結，其實踐意義在于:
1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗，以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢，以模擬變電所為基地，配合學生專業課和專業基礎課學習，開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中，能夠按項目組織學生進行綜合性實訓，盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。
2)對于現場技術和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人，取得良好的效果。
中圖分類號U224 文獻標識碼A 文章編號1674-6708(2010)26-0112-02
0 引言
近幾十年來,隨著國民經濟的突飛猛進和工業基礎設施的完善,我國的電氣化鐵路發展迅猛,鐵路線總里程不斷加長,列車載重量不斷增加,鐵路牽引變壓器需求數量隨之越來越多,需求容量也越來越大。我們知道,電氣鐵路的27.5kV(BT制)或55kV(AT制)的單相牽引電網是通過牽引變電所從常規三相電網獲取電能的,牽引變電所的主要作用便是將110kV或220kV三相交流電變換成27.5kV或55kV單相交流電,并供電給電牽引網和電力機車。根據供電方式和具體要求的不同,牽引變壓所采用的牽引變壓器種類也不同,主要有:單相牽引變壓器,V/V接線變壓器,普通三個繞組對稱的三相變壓器,三相―兩相平衡牽引變壓器。本文擬從接線原理、負序和零序影響、容量利用率等方面對兩種特殊接線形式的牽引變壓器加以總結和評述,以期對電氣化鐵路牽引供電系統的研究有所幫助。
1 Le Blanc結線變壓器
1.1 接線原理分析
Le Blanc變壓器繞組結構如圖所示,其初級繞組與普通三相變壓器繞組相同,基于電氣化鐵道的不同要求,它們可以為型或Y型,本文僅分析 型,以防由于不平衡負荷產生的諧波(主要是三次諧波)進入系統。在二次側有5個將三相電源轉化為兩相電源的非對稱繞組,其接線如圖1所示。
1.2 負序和零序影響
二次側各繞組的變比如下
當k=1時,由接線原理圖和繞組匝數關系可得電流關系式:
根據對稱分量法,電壓平衡關系得一次側各相的正負零序電流:
當Iα=Iβ時,原方三相線電流完全對稱,無負序電流存在,故該接線也具有將兩相對稱負荷轉換為原方三相對稱負荷的能力[1]。
1.3 優缺點分析
1)其料利用率稍高,最關鍵的是其制造工藝要求上容易實現;
2)與斯科特變壓器相比,中性點也是不接地,低壓側兩相輸出依然沒有電的聯系;
3)在具有相等容量的情況下,和平衡變壓器相比,體積小、價格低[2]。
2 阻抗匹配牽引變壓器
2.1 接線原理分析
阻抗匹配平衡變壓器的接線如圖2所示。高壓側采用星型接線,每相繞組匝數為W1 ;低壓側采用三角形接線,每相繞組匝數為W2 ,并且還在ab繞組的兩端各接一個外延繞組,其匝數為W= 0.336 W2,這樣可使兩供電臂的電壓Uα和Uβ形成90°的相位差。
副邊繞組三角形結線結構即在非接地相增設兩個外移繞組 。內三角形接線的一角c與軌道,接地網連接。 兩端分別接到牽引側兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側對應的供電臂牽引網供電。
2.2 負序和零序電流
根據阻抗匹配平衡變壓器的結構,并且變比k=W1/W2=1可得一二次側電流關系:
由上式知,變壓器高壓側沒有零序電流,并且當低壓側電流和負荷阻抗角越接近時,高壓側電流不對稱度就會越小,當低壓側兩供電臂上的負荷阻抗完全相等時,高壓側三相電流完全對稱。在同樣的牽引負荷作用下,新型的阻抗匹配平衡變壓器注人電網的負序電流比普通的Y/-11接線的變壓器要小[3]。
2.3 優缺點分析
1)顯著的減少電力牽引負荷注入電網的負序電流[4-5];
2)平衡繞組與a(或b,c)繞組的匝數比和阻抗匹配系數兩個方面,必須予以考慮.當阻抗匹配系數相匹配時,無論副邊負荷電流大小是否相等,原邊三相電流平衡,即無零序電流。當副邊負荷電流對稱時,原邊三相電流對稱,沒有負序電流對電力系統的影響,原邊三相制的視在功率完全轉化為副邊二相制的視在功率,變壓器容量可全部利用;
3)原邊仍為YN結線,有中性點引出,降低了對變壓器絕緣的要求,減少了投資[6],與高壓中性點接地電力系統匹配方便。副邊仍有結線繞組,三次諧波電流可以流通,使主磁通和電勢波形有較好的正旋度;
4)次邊兩相不對稱負荷時,原邊三相電流依然具有較好的對稱性[6]。對接觸網的供電可實現兩邊供電;
5)設計計算及制造工藝復雜,造價較高。無論從設計上還是制造工藝上來講,要得到預先確定的某一阻抗匹配系數都是相當困難的,因此在設計上和制造工藝上的難度是不言而喻的;
6)分相絕緣器兩端承受的電壓為55kV ,絕緣要求高。
3 結論
在對電氣化鐵路供用電的研究領域里,電力機車作為大功率單相負荷,其運行對三相電網造成的諸多不良影響,一直都是電力方面的研究人員努力解決的問題,而作為電網和牽引網的交叉點的牽引變壓器,便是一個不容忽視的研究課題。本文綜述了國內單相交流供電環境下兩種特殊接線形式的牽引變壓器接線、電氣原理、及其優缺點。這些研究豐富了電鐵研究領域的理論內容,不僅對研究電鐵對三相電網的穩定性影響有重要意義,也可為其他大功率單相交流負荷的具體工程的設計和規劃提供依據,具有一定的理論意義和工程價值。
參考文獻
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[5]孫樹勤,林海雪.干擾性負荷的供電[M].北京:中國電力 出版社,1996.
1、引言
隴海線天蘭線和諧（交直交）大功率系列機車的運行，雖然顯著的改善了牽引供電系統的電能質量（機車本身功率因數的提高，系統網壓和諧波），但與傳統的電力機車（交直）相比最顯著的特征是諧波特性不同，對原有電氣化鐵路牽引供電系統在無功補償及諧波抑制方面產生了新的影響。
1.1存在問題舉例
(1) 2010年11月份以后天蘭線天水變電所靜態電容補償斷路器多次因過電壓、諧波過電流而頻繁跳閘。三陽川變電所、甘谷變電所靜態電容補償斷路器也因過電壓、諧波過電流而跳閘的次數有所增加。
（2）2010年11月份以后天蘭線天水變電所、三陽川變電所、甘谷變電所等所由于母線電壓的瞬間升高造成27.5KV所內自用變二次輸出電壓的瞬間波動致使所內直流系統監控裝置模塊、充電機模塊多次燒損。
（3）2011年6月份后鑒于和諧大功率系列機車自身無功補償系統功率因數提高，三陽川變電所退出A相、B相電容補償、甘谷變電所退出A相電容補償，但致使靜態補償裝置濾波功能失去作用。
（4）為保證牽引變電所交直流系統的正常運行，2011年6月份后，天蘭線多座變電所退出了27.5KV自用變，投入了10KV自用變，但造成電力經營成本核算的困難，當電力10KV貫通線在檢修和出現故障時，所以只能投入27.5KV自用變。
1.2母線電壓波動及交直流設備燒損的原因分析：
(1)和諧系列（交直交）大功率牽引機車的主回路的兩個特點對牽引供電系統影響較大， 一是高次諧波含量多（17-51次），低次諧波含量少。二是采用再生制動方式。機車諧波源的幅值是隨著位置和時間變化的，并與機車運行狀態有較大的關系。原有韶山系列（交直）電鐵系統中，諧波的含量主要以3、5、7次諧波為主，原有靜態補償裝置的濾波裝置能有效地抑制3、5、7次諧波，尤其是3、5次諧波，但對高次諧波的抑制作用不明顯。當接觸網阻抗參數同機車匹配造成諧波電流放大時，放大了諧波電流引起電壓畸變，畸變的電壓進一步致使機車諧波電流增大，系統諧振過電壓幾率增大，當形成諧振過電壓時，造成牽引變電所母線電壓異常波動。
（2）和諧系列（交直交）大功率牽引機車自身無功補償裝置以使牽引供電系統功率因數大幅度提升，但固定補償裝置的補償容量在補償過程中是不會發生變化的，極易因無功負荷小于補償容量而造成過補狀態，會造成無功累加電量增大，嚴重時會引起功率因數的大幅度跌落，造成牽引變電所母線電壓的異常波動。
（3）目前天蘭線各變電所使用的交直流充電機的充電模塊對諧波電壓的抑制功能較差，整流模塊工作時自身也會產生較大的電流畸變，這個畸變的電流流經電網時也會產生新的諧波電壓，同時和牽引網中高次諧波電壓直接疊加在交流屏交流元件上，形成過電壓狀態。
2、有級調壓式高壓動態無功補償系統
如果補償裝置能夠根據供電臂牽引負荷變化動態提供系統所需的無功補償容量，就會避免過補現象的發生。
2.1 調壓式高壓動態無功補償系統的工作原理
動態補償是根據感性無功變化，及時調節補償電容器發出的無功容量。改變無功總量有兩種方法：一是改變投入的等效電容量，另一個是改變電容兩端的電壓。傳統補償方式采用的是改變投入的等效電容量的方法，調壓式高壓動態無功補償系統采用的是第二種方法。
（1）
因(Xc-Xl)為固定阻抗，所以補償容量Qc與U2為平方關系，如果我們調節電容器兩端的工作電壓，就可以調節電容器發出的無功總量，實現動態無功補償。
補償系統采用特殊設計的深度調壓變壓器，實現大范圍動態調壓。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化，動態調節電容器兩端的電壓，通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置，通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數，分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等，利用模糊控制技術調節有載分接開關，實現動態優化補償，并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。
2.2 調壓式高壓動態無功補償系統總體結構
本系統主要由五部分組成：深度調壓無功補償變壓器、真空有載調壓開關、補償電容器組、保護系統、測控系統。
2.1系統示意圖
2.3 調壓式高壓動態無功補償系統系統優點
有級調壓式高壓動態無功補償裝置，屬高壓電力系統無功補償設備，主要特征是設有特種自耦調壓變壓器與有載調壓分接開關配合，受控于高壓無功補償自動控制裝置，根據被補償系統感性無功功率的變化動態調節補償電容器的工作電壓實現動態無功補償。它具有可靠性高、動態調節范圍寬、容量大、系統附加損耗小、對電容沒有沖擊且能延長電容使用壽命、補償電容量的調節不改變諧波吸收比等優點。
2011年1月份，天蘭線天水變電所對原有靜態補償系統進行了更換改造，采用調壓式高壓動態無功補償系統，自2011年2月-11月，無功補償穩定，功率因數均值達0.97以上，有效改善了供電質量。但是，其對高次諧波抑制方面效果不明顯。
3、調壓式高壓動態無功補償裝置在諧波抑制存在的問題
雖然調壓式高壓動態無功補償裝置有著諸多的優點，對濾波補償系統濾波的影響，可忽略不計，但在設計理念上主要是進行無功功率的補償，兼顧了3、5次諧波的濾波功能，它與傳統的靜態補償裝置相比只是僅僅增加了特種單項有載調壓變壓器，克服了欠補償和過補償的問題， 但對牽引供電系統高次諧波抑制方面效果不強。
4、高次諧波的抑制措施
4.1對高次諧波引起網壓異常波動的治理措施，一方面是降低機車本身的高次諧波電流值，即在機車上加裝RC高通濾波器等方法。二是在牽引供電系統變電所增加濾波裝置。
圖4.1 電氣化鐵道諧波、無功治理方案
4.2 有源電力濾波器在牽引供電系統的應用
采用有源電力濾波器（Active Power Filter,簡稱APF）是牽引供電系統諧波抑制的一個重要發展的趨勢。APF是一種新型諧波和無功補償裝置，在補償無功的同時有源濾波器能對諧波進行有效治理。其基本原理是：通過電流互感器檢測負載電流，并通過內部DSP計算，提取出負載電流中的諧波成分，然后通過PWM信號發送給內部IGBT,控制逆變器產生一個和負載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網中，達到濾波的目的。按照與補償對象的連接方式，APF可分為串聯型和并聯型。串聯型APF不能進行無功補償，且絕緣困難，維修不變，因此，它的實用性受到限制。
大容量的有源濾波器造價高、功耗大，在實際應用中受到限制。為了獲得較好的濾波特性且降低造價，人們提出了有源與無源混合濾波器方案。在混合濾波系統中，對于負載側的諧波電流源，有源濾波器被控制為一個等效諧波阻抗，它使無源和有源濾波器總的串聯諧波阻抗對各次諧波都為零，從而使所有的負載諧波電流全部流入無源濾波器支路，達到提高無源濾波器濾波效果的目的，此時有源濾波器的輸出補償電壓為所有負載諧波電流流過無源濾波器時產生的電壓。這樣充分發揮LC無源濾波器和APF各自的優勢，盡量減小APF的容量，解決了絕緣和最佳投資的問題。
5、 結束語
隨著既有線電力機車的不斷更新，牽引變電所現有補償裝置在高次諧波抑制方面效果差的缺點的顯現，對牽引供電設備運行安全造成了嚴重影響。所以，如何更好的實現鐵牽引變電所無功補償，諧波治理，更好的實現環保運輸節約能源消耗是當今需要考慮的關鍵問題。
參考文獻
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“目前，寧夏石嘴山供電局投運的35KV戶外電網限流裝置每年可節省運行損耗高達390萬千瓦時，直接節電經濟效益達195萬元。到2020年，寧夏電網采用‘節能型電網限流裝置’的成本約為2900萬元。相比目前應用的斷路器而言，僅此一項可節約2.86億元。寧夏電網的裝機水平和電網規模約占全國電網的1%左右，依此計算，若將該裝置在全國推廣，可節約資金高達286億元?！?/p>
以上精辟判斷，出自負責該課題組的寧夏電力科學研究院系統分析室主任黃永寧。
現年48歲的黃永寧，在人生的26年里與“電力系統分析”結下不解之緣。多年來，他以嚴謹的科學態度和爭創一流的職業精神，刻苦鉆研、勇于拼搏，填補了寧夏電網系統分析和仿真計算、電能質量數字化分析、相量測試等電網智能分析領域的空白。
功夫不負有心人。2011年9月，黃永寧被榮聘為寧夏電力公司首席技術專家，成為勇立電力科研 “潮頭”的領軍人。
“寧夏電網必須有自己的電力系統分析軟件系統！”
1981年，18歲的黃永寧考入西安交通大學。懷揣奉獻電力科學事業的夢想，電機系發電專業成了他開啟人生理想的鑰匙。
“在大學校園，我常常凝望圖書館門口錢學森先生的高大塑像。在那里，我種下了此生與電力研究相守的‘種子’。每當遇到困難，科學巨匠的奮發精神總激勵我前行。他們對祖國、對事業的熱忱，不僅在專業學習方面給予我充足養分，更凈化了我的靈魂?！秉S永寧深情地說。
1985年，邁出大學校門的黃永寧，作為“支邊”知識分子回到家鄉，進入寧夏電力試驗研究所（寧夏電力公司電力科學研究院前身）高壓室工作。第二年他又調入剛成立的系統室，主要從事電網電力系統短路、潮流、穩定三大計算系統分析工作。
20世紀80年代中期，信息技術已經開始運用于電力系統各個領域，包括電網調度自動化、電力負荷控制、計算機輔助設計、計算機仿真系統等。然而，寧夏電網由于條件所限，海量的計算工作仍需依賴大量的人力計算。當時，電子計算能夠進行電力系統三大計算的設備，離寧夏最近的是西安某科研機構所投運的VAX小型機，高昂的運算費用，往返的時間等巨大的成本使年輕的黃永寧感到“窩火”。他許下承諾：“寧夏電網必須有自己的電力系統分析軟件系統！”
1986年年底，黃永寧背起行囊，赴清華大學深造?！澳悄甏汗澪椅茨芘c家人團聚，但那次學習之旅使我真正邁進了智能電力系統計算的門檻，更加堅定了我致力‘電力系統分析’并一生都愿意為之付出的信念?！秉S永寧說。
學習期間，他參與了編寫程序及使用說明書，使寧夏電網成功引進了清華大學微機版《電力系統三大計算軟件包》，填補了寧夏電力系統計算工作的空白。
“繁瑣的計算推演，計算機可在下班時間運算。第二天上班時計算機顯示出自己想要的結果，甭提多高興了！”黃永寧的微笑里依然洋溢著昔日的興奮。
那時，他是寧夏電力界最先接觸電腦的“弄潮兒”。他的同事們也從浩瀚的數據計算海洋中解脫出來。當年的黃永寧雖然年輕，但是在大伙的心目中已成為知名的“電力人物”了。
如今，寧夏電科院所使用的電力系統計算分析工具，與當年相比不可同日而語。剛剛建成的“寧夏電力公司電網仿真實驗室”是國內目前最為先進的全數字動態仿真系統之一。借助這一平臺，黃永寧及其團隊將開創寧夏電網電力系統仿真分析工作的全新局面。
“我們要像‘保健醫生’一樣，讓電網運行‘規矩有型’”
又一個喜訊在寧夏電力系統交口相傳――黃永寧主持完成的《節能型電網限流裝置的研制與應用》科研項目，獲寧夏回族自治區科學技術進步獎一等獎，寧夏電力公司科學技術進步獎一等獎，該裝置的實用新型和外觀設計兩項專利獲國家專利局授權。
迄今為止，國內外研究應用的超導故障限流器、串聯諧振限流器及固態限流器等，采用電力電子器件的限流裝置，雖然動作快速但容量有限，價格昂貴，應用量很少，大部分處于試驗樣機階段。黃永寧及團隊研制的節能型電網限流裝置取得了新的突破。在石嘴山供電局投運的35KV戶外電網限流裝置，每年可節省運行損耗高達390萬千瓦時，直接節電經濟效益達195萬元。
目前，黃永寧及其團隊正在推進《戶外高壓可重復節能電網限流裝置研制》科研項目。為克服瓶頸，他創造性地提出了“戶外高壓可重復節能限流裝置”的構想。該裝置以較低的成本和極大的節能降耗效果，實現在高壓、超高壓電網限制短路電流的功能?！斑@是一項世界領先技術”，黃永寧估算，該限流裝置若運用于全國電網，將產生百億元的經濟效益。
“‘短路與諧波’是威脅電網安全的幽靈，必須像醫生做手術一樣精確診治?！秉S永寧做出剪刀的手勢。自從事電能質量分析與測試以來，諧波成為了黃永寧及其團隊直面的一大難題。黃永寧說，這一課題做了20多年，我們要像“保健醫生”，手拿“手術刀”，讓電網運行“規矩有型”。
黃永寧說，諧波是影響電網電能質量的“罪魁禍首”，對電網的污染就像化工廠向清澈的湖泊排污一樣。在理想干凈的供電系統中，在只含線性元件的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。在實際的供電系統中，由于有非線性負荷，如整流負載、電力機車、軋鋼機、電弧爐等存在，當電流流過與所加電壓不呈線性關系的負荷時，就形成非正弦電流，造成電網污染。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。
“作為從事電網系統分析研究電能質量技術監督的一名工作人員，必須結合當地經濟社會發展現狀，為當地電力建設和用戶使用優良電能，掃清一切技術故障?！秉S永寧針對高耗能負荷，提出的無功補償兼帶濾波的措施被高耗能廠家廣泛應用，使得電網電能質量得到顯著改善。
1994年，第一條電氣化鐵路寶中鐵路寧夏段開建，寧夏電網面臨前所未有的全新課題。黃永寧開始研究電氣化鐵路對寧夏電網的影響。當時，他和團隊率先在全國使用CHP電力系統諧波分析程序，進行寶中電氣化鐵道諧波及負序分量計算工作，計算報告《寶中電氣化鐵道寧夏段諧波分量計算報告》獲寧夏電力公司優秀科技論文一等獎。
研究雖有進展，但如何將鐵路機車運行過程模擬出來？機車運行過程中會產生多少諧波？帶電多長時間？對供電電網有什么影響？一系列嶄新的課題面前，黃永寧選擇了重回母?！俺潆姟?，同時也為了圓夢。
黃永寧說，四年大學生活對自己而言是一場如癡如醉的夢，現在這個夢依然未醒。這一次尋夢之旅其實并不浪漫，面對電氣化鐵路對寧夏電網影響的整體分析評估，諸多技術難關需要攻克。最終，在導師的指導下，他以該項目為論文選題，如愿拿到了一直心儀的“工程碩士”。
“電網安全只有起點，沒有終點”
見到黃永寧時，他正在電網仿真實驗室指導同事做線路參數測試，模擬實驗電網交直流混合仿真計算分析。偶爾會有爭論，但他親和的語氣讓實驗室氣氛融洽。其實，更多時候是他過硬的理論知識令同事們“折服”。
“與同事們探討問題是一種快樂，爭論會產生靈感，使得分析和實驗能夠走上捷徑?！秉S永寧笑呵呵地說。
在實驗室里與他“交鋒”的系統分析專責田蓓，與黃永寧共事7年，是他一手帶起來的技術骨干。
2004年，寧夏電力試驗研究所與銀川電校合并為寧夏電力科技教育工程院。工程院成立后，系統室也進行了重組，只剩黃永寧一人。田蓓等新調入的7位電校老師，具備豐富的理論知識，但實踐能力尚需提高。黃永寧的工作便由原來只管專業轉變為專業、教培“兩翼齊飛”。
田蓓和同事們回憶起當時的情景，感慨萬千：“作為一名只教過電力基礎課程的年輕職工，轉為從事電力系統分析計算，心里完全沒底。黃永寧耐心細致的言傳身教，讓我們很快找到了感覺。”
5年后，黃永寧的團隊不僅承擔起繁重的教學任務，電網分析專業更是突飛猛進，現已能夠承擔電網分析、試驗方面的各項基礎工作和國網公司科研項目，成績斐然：
完成750kV、±500kV及大機組群接入寧夏電網的前期研究項目――短路電流、過電壓計算及其限制措施研究兩個子項目，獲國網公司科技進步三等獎、寧夏電力公司科技進步特等獎；
Abstract: This paper analyzes the technical requirements of high speed flow when the pantograph on catenary wire fork, combined with Zhengxi high-speed rail, analyzed the pantograph contact net group of cross line turnout design parameters, through the daily operation and repair work specific situation discussed the three groups showed no cross fork, main control points check measurement method, operation and maintenance technology.
Key words: high-speed rail; catenary; no cross crossing design; maintenance;
中圖分類號：TM922.5文獻標識碼：A 文章編號：
1.前言
無交叉線岔可保證機車從正線高速通過，所以它的設計與運營維護是保證接觸網高速運行的重要條件。本論文以徐蘭客運專線鄭西線為例，探討三組無交叉線岔設計與維護過程的關鍵點：
徐蘭客運專線鄭西線是我國一條全線設計時速350Km/h的國產電氣化客運專線。為確保動車組從正線上高速通過道岔時,受電弓在任何情況下均不與側線的接觸線相接觸,動車組從側線進入正線或從正線進入側線時,受電弓能從側線與正線接觸線之間實現平穩過渡,不發生刮弓現象,在鄭西線的站場側線與正線相連的60kg/m鋼軌1/41號高速單開道岔(簡稱41號道岔)采用三支無交叉線岔。經鐵道部網檢車和綜合檢測車現場檢測,三支無交叉線岔符合高鐵設計要求。 研究三支無交叉線岔的運營維護，對掌握高鐵運行安全有著重要意義。
2.高速弓網受流對三支無交叉線岔的技術要求
2.1空間幾何參數
2.1.1線岔的導高
動車組通過三支無交叉線岔時，受電弓始終保持與線岔的兩支接觸，這就對線岔處的三支導線的導高提出一個新的要求，始終要保持兩支導線的平順性，這才能保證列車高速通過時弓網的正常取流。
2.1.2線岔的拉出值
在三支無交叉線岔處,因要考慮到受電弓的有效工作寬度和受電弓在線岔處的水平晃動量等因素,所以對三支無交叉線岔每一點處每一支的拉出值的大小都有一個新的要求,防止受電弓通過線岔時導致因拉出值的不合適引起鉆弓/打弓故障的發生
2.2 弓網動態接觸力
弓網動態接觸力一般按一個跨距為分析單位，分析參數有：最大值、最小值、平均值和標準偏差。各參數評判標準為：
最大值：Fmax=Fm+3ó（N）；
最小值：Fmin=20（N）；
平均值：Fm≤0.00097V2+70(N)；
標準偏差：ó≤0.3*Fm（N）
在雙弓最小間距為160m的運行條件下,修正后的弓網間平均接觸壓力應低于圖1的規定,最小接觸壓力應為正值,最大接觸壓力應低于300N,接觸力標準偏差應不大于0.3Fm。因此線岔處的接觸壓力也要滿足此條件。
圖1 平均接觸壓力與速度關系曲線圖
2.3抬升量
線岔懸掛點處接觸線的抬升應符合EN50119（2001）的規定。正常運行時，最大跨距懸掛點處接觸線計算和驗證的抬升量不大于100mm；懸掛點處定位器自由抬升的設計范圍至少應為計算抬升值的2倍。
綜上所述，高速弓網受流系統對線岔的技術要求特別高，不僅從接觸網的基本技術參數如導高拉出值等方面來評價弓網受流，還從接觸力、抬升量等方面對高速鐵路的線岔的技術提出了更高的要求。
3.鄭西高鐵受電弓與41號道岔結特征
3.1受電弓的基本技術參數
受電弓動態包絡線：直線段左右擺動量250mm、上下晃動量200mm；
受電弓弓頭寬度：1950mm；
受電弓工作寬度：1450mm；
受電弓工作范圍：4950-5500mm;
滑板的最小寬度：1030mm；
滑板數量：2個；
滑板材質：碳；
受電弓靜態接觸壓力：70±10N。
圖2 受電弓機構示意圖
3.2 41號道岔的結構特征
41號道岔用于中間站跨區間無縫線路的連接。 道岔采用43.090m長的60B40鋼軌制造，全長L=140.599m,前端長度a=56.319m,后端長度b =84.280m。為彈性可彎接軌，接軌接端為插接式。
4. 三支無交叉線岔的布置原理
三支無交叉線岔為2條正線間的渡線道岔采用錨段關節式線岔圖的接觸網布置圖。圖3中，渡線電分段采用了四跨絕緣錨段關節形式（3#關節），以避免分段絕緣器產生的硬點影響。1#關節和5#關節為四跨非絕緣錨段關節，2#關節和5#關節為五跨非絕緣錨段關節（相鄰2支懸掛各形成一個錨段關節）。圖中編號②接觸懸掛相對于另一正線而言為側線支接觸懸掛，編號③接觸懸掛相對于另一正線而言所起作用與編號①作用相同，從B柱到C柱的區域為正線和側線的轉換區域（五跨關節的轉換跨）。
圖3 三支無交叉線岔平面布置圖
當動車組在正線上運行時，受電弓不與編號③接觸線接觸，但在1#關節和2#關節處與編號②接觸線存在轉換過渡關系；當列車由正線駛入側線時，受電弓首先在1#關節處由編號①接觸線過渡到編號②接觸線，然后再2#關節處（B柱到C柱之間）由編號②接觸線過渡到編號③接觸線，經過C柱以后完全駛離道岔進入側線運行；當列車由側線駛入正線時，受電弓首先在2#關節處（C柱到B柱之間）由編號③接觸線過渡到編號②接觸線，經過A柱以后在1#關節處再由編號②接觸線過渡到編號①接觸線，進而完全轉入正線運行。
4.1三支無交叉線岔的始觸區。由于三支無交叉線岔的重點是“三點”和始觸區，它采用輔線、渡線及正線三線無交叉布置的方式，所以在始觸區600-1050mm的區域內接觸線不得安裝任何線夾,包括定位線夾、吊弦線夾、電連接線夾等，交叉吊弦安裝在550-600之間，但同時 “三點”的技術參數要滿足要求，動車受電弓才可以平穩的從正線過渡到側線，側線過渡到正線。
4.2三支無交叉線岔“三點”的確定。無交叉線岔有兩個關鍵定位點和一個等高點。平面布置時,應使側線接觸線和正線線路中心的距離大于兩接觸線間的距離。以鄭西線的1/41號高速單開道岔, UIC 608 Annex 4a受電弓為例,如圖3 弓頭總寬度1950mm，弓頭工作區為1450mm，受電弓最外端尺寸的半寬為725mm,水平擺動量為250mm(考慮350km/h速度),升高后的加寬為125mm。所以受電弓在側線側最外端可觸及到的尺寸限界為:725+250+125=1100(mm)。鄭西線三支無交叉線岔考慮到整個渡線及輔線的長度及道岔布置的對稱性,單邊采用兩根道岔定位柱和兩組硬橫梁定位,如圖4其中其中A點定位處正線拉出值50mm, 輔線居中,渡線拉出值350mm；B點為兩內軌間距為800mm屬于等高點，正線相對于側線的拉出值滿足1100mm，側線相對于正線拉出值滿足1100mm C點定位處正線拉出值350mm,輔線居中，渡線拉出值為350mm。，因而動車從正線高速通過岔區時,與區間接觸網一樣正常受流,不會觸及側線接觸線,而與側線接觸懸掛無關。
圖4 三支無交叉線岔“三點”平面示意圖
由上面的分析可知,在受電弓由正線通過時,可以保證側線接觸線與正線線路中心間的距離始終大于受電弓的工作寬度之半加上受電弓的橫向擺動量,因而正線高速行車時,受電弓滑板不可能接觸到側線接觸線,從而保證了正線高速行車時的絕對安全性,并且在道岔處不存在相對硬點。
4.2.1動車由正線進入側線線岔時。當機車從正線進入側線時,在兩軌間距為800mm的等高點處。因側線線路中心相對于正線線路中心拉出值要滿足1100mm受電弓滑板不可能接觸到正線接觸線上，受電弓滑過等高點后，側線接觸線比正線接觸線高度又以4/1000坡度開始降低。因而,受電弓可以順利過渡到側線接觸懸掛上。
4.2.2動車由側線進入正線線岔時。當機車由側線進入正線時, 在兩軌間距為800mm的等高點處。因正線線路中心相對于側線線路中心拉出值要滿足1100mm受電弓滑板不可能接觸到側線接觸線上，受電弓滑過等高點后,受電弓逐漸滑離側線接觸線,同時,側線接觸線高度又以4/1000坡度開始抬高,過等高點后,側線接觸線比正線接觸線要高,所以受電弓能夠順利的過渡到正線接觸線上。這時,受電弓將逐步脫離側線接觸懸掛而平滑地過渡到正線接觸懸掛。
5. 三支無交叉線岔維護調整技術
5.1測量線岔。為掌握線岔技術參數及線岔變化情況，對三支無交叉線岔每季度進行測量一次，根據天氣的變化適當增加測量次數。每次對始觸區、交叉吊弦、“三點”的技術參數進行測量，如有不滿足情況，對此處的導高及拉出值進行調整。
5.2拉出值的調整。如圖4 等高點處的拉出值要滿足1105mm，調整位置在等高點兩側的關鍵點，只要A點定位處正線拉出值50mm, 輔線居中,渡線拉出值350mm；B點處正線相對側線線路中心為1100mm，渡線相對正線線路中心為1100mm；C點定位處正線拉出值350mm,輔線居中，渡線拉出值為350mm。正線拉出值允許偏差±10mm，側線拉出值允許偏差±20mm。
5.3導高的調整。三支無交叉線岔側線導線高度的調整應從等高點按著4/1000的坡度向兩邊順坡。
5.4吊弦的檢調。根據導高的調整預配吊弦的長度，以滿足此處接觸線的高度。
5.5繼續測量線岔。對線岔各點的數據進行測量一遍，看始觸區、交叉吊弦、“三點”的數據是否滿足設計要求，不合適再次進行調整。
6.結論
本文通過高速取流時受電弓對接觸網線岔的技術要求，分析了三支無交叉線岔設計的設計原理和維護的主要方法。在維護的過程中要特別注重對三支無交叉線岔拉出值的調整以及三支無交叉線岔導高平順性調整的方法，對于高鐵日常維護及確保高鐵運行安全有著重要的參考價值。
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中圖分類號：U226 文獻標識碼：A
在電力機車的運行過程中，受電弓在接觸懸掛下高速滑動運行，從動力學角度，表現出弓網接觸壓力的作用和受電弓滑板產生橫向振動的動態響應，如圖1表示。
圖1 系統信號分析框圖
目前國內外廣泛采用弓網接觸壓力直接測試方法。但在高速運行時，測量信號容易受到弓網接觸振動造成的電磁火花的干擾；附加的壓力傳感器，增加了滑板重量，改變了滑板的外形，使受電弓的穩定性和安全性受到影響。
本論文提出的測試方法（圖2），是在車頂并排對稱安裝多個激光測距傳感器，通過測試受電弓滑板底部橫向振動位移，從而，計算弓網接觸壓力、拉出值、弓網沖擊（硬點）和接觸線高度等動態參數。
圖2 受電弓滑板響應測試模型
1 弓網接觸響應測試原理
滑板在弓網接觸運行中的振動，可近似認為是兩端固支的滑板彈性梁的橫向彎曲振動、兩端彈性支撐的滑板剛梁上下傳動和平面轉動的復合運動。滑板彎曲振動模態則可以用歐拉-伯努利梁求解。圖2中表示作用在滑板梁的第個節點的弓網接觸激振力，其作用的不同位置示意接觸線拉出值的變化。表示放置于車頂平面對準受電弓滑板底部第個高速激光傳感器的位移測量值，其動態響應關系用傳遞函數可表示成如下矩陣形式：
（1）
（1）式中可通過單位沖擊響應的數字計算得到，于是，根據卷積原理，弓網接觸壓力可表示如下：
（2）
由各激光傳感器測試的離散位移信號，可實時得到弓網沖擊加速度，導線高度和拉出值，表示如下：
（3）
（4）
（5）
上式中為車頂傳感器的基準高度，為激光傳感器的個數，為激光傳感器的分布序號，表示各激光傳感器幾何位置對稱加權系數。
2 滑板梁的動力學分析
將圖2的模型分解為一個兩端固定支撐的受電弓彈性滑板梁和一個兩端等剛度彈性支撐的受電弓剛性滑板梁。先分別求出各自的動態響應，然后在靜平衡位置的軸上的同一點對橫向響應位移進行疊加。
2.1 受電弓滑板剛梁在平面內的振動
設支撐彈簧剛度為，滑板剛梁長度為、線密度為、質量為、質心為，滑板剛梁繞質心的轉動慣量為，取質心的橫向位移及滑板剛體繞質心的角位移作為廣義坐標（），對滑板進行受力分析，建立受迫振動微分方程如下：
（6）
（7）
令，由此求得剛梁橫向振動的固有頻率和剛梁繞質心轉動的固有頻率為：
（8）
（9）
采用Duhamel積分法求解（6）式和（7）式，由圖3知當弓網接觸力在處作用時，滑板剛體處由橫向振動和繞質心轉動產生的復合橫向振動位移可表示如下：
（10）
2.2 受電弓滑板彈性梁彎曲振動振型函數
以兩端固定支撐的滑板彈性梁在橫截面對稱平面內的橫向位移作為廣義坐標，并設梁的線密度為，抗彎剛度為EI，受力分析如圖4所示。根據達朗貝爾原理和力矩平衡原理可得到滑板梁橫向振動的四階齊次偏微分方程：
（11）
對（11）式用分離變量法求解并應用克雷諾夫函數可得滑板梁固有頻率的計算公式和橫向彎曲振動振型函數：
（12）
（13）
為計算方便，振動滑板梁的計算參數取值如表1所示。
由此求得1階模態的固有頻率為94.5Hz，2階模態的固有頻率為258Hz，3階模態的固有頻率為505Hz，4階模態的固有頻率為829Hz。
（13）式中可以是任意常數。只要將各階固有頻率對應的的值代入該式，即可求得滑板彈性梁橫向彎曲振動的各階相應的主振型。
2.3 受電弓滑板彈性梁動力沖擊響應 （見圖5）
在滑板梁的處，假設有一弓網接觸壓力作用，自由振動運動方程可得到：
（14）
滑板均勻彈性梁的振型函數為式（13），將主振型正則化，利用其正交性特點，可得：
（15）
設各階固有頻率為，主振型為，1，2，3，….則彈性梁動力響應可用模態疊加（坐標變換）表示為：
（16）
利用主振型正交性質，由杜哈美（Duhamel）積分法求解得：
（17）
將式（17）代入式（16），可得滑板彈性梁原廣義坐標的響應：
（18）
3 用數字計算方法求響應矩陣和傳遞函數矩陣
為了求式（1）中的傳遞函數矩陣[]，必須先求下式（19）中的響應矩陣[]。
（19）
傳遞函數矩陣[]和響應矩陣[]的關系為：
（20）
基于系統響應分析數字計算步驟如下：
（1）如圖2所示，先假設在滑板上從左到右第一個確定的輸入節點上作用一個確定的弓網沖擊接觸力，通過式（10）和式（18），分別計算各激光傳感器對應位置的位移響應值、、…、。通過下式：
（21）
即可計算出。
（2）其它矩陣元素的計算方法同上，即通過下式可計算得到。
（22）
（3）由式（20）計算[]。
（4）由式（1）和式（2）計算。
（5）由式（3）、式（4）、式（5）分別計算接觸網幾何參數和動力學參數。
4 響應測試系統仿真
對圖2所示的響應測試模型進行仿真，假設對稱配置5個激光測距傳感器，測試受電弓滑板底部-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m 等5個點的位移，如圖6所示，取2.5，取1720Nm2，取0.8m，取2500 N/m 。
假設依次在受電弓滑板上-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m的地方垂直向下施加110N的弓網接觸壓力，通過式（10）和式（18），分別計算各激光傳感器對應位置的位移響應值、、…、。通過式（21）計算，可得到響應關系矩陣式（23）。
由上式D矩陣求逆，可得到傳遞函數矩陣如式（24）。
如果還是用150N的弓網接觸壓力，在-0.4m和-0.2m，的地方垂直向下施加，并由此得到，再將代入式（2），反過來求得接觸力為150N；如果還是用110N的弓網接觸壓力，在-0.25m的地方垂直向下施加，并由此得到，再將代入式（2），反過來求得接觸力為98.77N，誤差為10%，該誤差主要由激光傳感器的配置位置造成。
如果用150N的弓網接觸壓力在受電弓滑板上-0.4m 處垂直向下施加，如圖7（a）所示，傳感器各點位移響應如圖6（a）所示；在-0.2m、0m、0.2m、0.4m處施加，力的作用圖（圖7（b）-（e））與位移響應圖（圖6（b）-（e））一一對應。
由此可見，采用傳遞函數計算方法的仿真與實際情況基本相符。
結語
基于系統響應原理測試高速鐵路接觸網動態參數的方法，其重要意義在于將測試傳感器完全從受電弓滑板上撤離下來，這是高速鐵路接觸網車載動態測試追求的目標。如果采用圖象處理和激光雷達等非接觸式檢測方式，由于其掃描周期和處理時間的限制，使得該方法從原理上無法實現對弓網高頻動態特性的測試。在實際應用中，作者認為必須在實驗室直接測試數據，然后對數據進行回歸分析，校正核實計算模型。
參考文獻
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電氣化鐵路接觸網絕緣子表面積污， 在惡劣天氣下引起污穢閃絡，造成大面積、長時間停電故障，是頻發性事故之一。隴海線邵崗集站、新月線焦作―柏山區間接觸網2007年8月至2009年1月發生4次大面積連續污閃跳閘，多次發生零散跳閘，長時間中斷供電，對運輸干擾很大。斷路器反復受沖擊導致壽命下降，多處接觸網絕緣子閃絡擊穿，嚴重影響牽引供電設備安全。
調查發現，邵崗集、焦作至柏山區間分別靠近瑞霖復合肥廠（以下簡稱瑞霖廠）、多氟多化工股份責任有限公司（以下簡稱多氟多公司），導致上述跳閘均由兩廠排放的污穢造成。
1 化工污穢區段狀況及跳閘特點
1.1 污穢源距鐵路過近
《GB/T 16434-1996高壓架空線路和發、變電所環境污區分級及外絕緣選擇標準》規定：離化學污源和爐煙污穢300m以內為大氣特別嚴重污染地區，是污穢等級最高的Ⅳ級。經測量，瑞霖廠排污煙囪距鐵路78m，多氟多公司排污源距鐵路36m。均為大氣特別嚴重污染地區，應采取最嚴格的治污措施。
1.2 所排污穢具有腐蝕性
瑞霖廠主要排放物為SO2和含Cd、As、Hg、F廢氣，多氟多公司主要排放物為含氟廢氣，均為有毒有害物質，嚴重影響環境。污閃接觸網金屬構件腐蝕嚴重（見圖1），周邊植被異?？菸?。
圖1 污閃接觸網金屬構件腐蝕情況
1.3 污染物排放筒高度較低
瑞霖廠排污煙囪高15m，多氟多公司采用無煙囪排放污染物。
1.4 污閃絕緣子表面臟污不明顯
污閃絕緣子表面積灰不多，附著物多為白色顆粒，臟污現象不明顯，巡視不易發現。
1.5 頻繁跳閘持續時間長
邵崗集站接觸網2007年8月24日連續跳閘10次，中斷供電58分鐘，9月27日跳閘9次，中斷供電38分鐘。焦作至柏山間接觸網2008年2月24日連續跳閘9次，2009年1月31日跳閘4次。每次大面積跳閘均伴隨雨霧天氣，少則數小時，多則十幾個小時。
1.6 絕緣子污閃范圍大
距污染源約300m范圍內，接觸網絕緣子均發現閃絡燒傷。300m～500m范圍內絕緣子也有污穢吸附，但污穢積累速度減慢，由于清掃及時，未發生污閃故障。
1.7 跳閘均發生在雨雪霧等惡劣天氣
2 絕緣子污閃分析
2.1 污閃形成機理
一般而言，干燥狀態下絕緣子表面沉積的污穢物電阻很大，在霧、露、毛毛雨或者環境濕度較高的時候，污穢物中含有的可溶鹽成份溶解，產生正負離子，可在電場力作用下定向運動，相當于在絕緣設備表面形成了一層導電膜，產生較大的泄漏電流。
由于絕緣子表面材質的不同、形狀結構的變化、表面污層分布不均勻、污層潤濕程度不同等因素的影響，泄漏電流在設備表面上的分布不均勻。在電流密度比較大的地方，熱效應顯著，污穢物中含有的水分被蒸發，在絕緣設備表面形成干燥帶。由于干燥帶中的污穢物絕緣電阻值很高，壓降很高。當干燥帶某處的場強值超過起暈場強時，就會發生不穩定的沿面局部放電現象，呈間歇脈沖狀態。當放電火花熄滅時，由于此時已形成明顯的干燥帶，泄漏電流燥帶的高電阻限制到很小的值，泄漏電流的烘干作用幾乎終止，大氣的潮濕會使干燥帶重新濕潤，從而在場強較高處又產生新的放電火花。
由于絕緣子的泄漏距離較小，如果絕緣子臟污比較嚴重、表面充分受潮，就會出現較強烈的局部放電現象，泄漏電流脈沖幅值較大，可達數十或數百毫安。這種間歇脈沖狀放電現象的發生和發展也是隨機的、不穩定的，在一定的條件下，局部電弧會逐漸沿面伸展并最終完成閃絡，即污閃。
2.2 影響污閃因素
2.2.1 臟污與濕潤
電壓、氣候、污穢是絕緣子污閃的三個要素，臟污、濕潤是構成污閃的兩項基本條件，二者缺一不可。絕緣子的泄漏電流最大值隨等值鹽密的增加成線性關系，隨相對濕度的增加成非線性關系。
2.2.2 天氣影響
中到大雨時水滴較大，降速較快，對污染絕緣子有沖洗作用，凈化積污明顯，不易發生污閃故障。而在霧天，濃度越大，泄漏電流值越大，更易發生污閃事故。
3 防范對策
對于一般的高積灰、高鹽密污穢，防污閃技術措施主要有：提高絕緣水平（調爬及采用防污型絕緣子）、使用防污閃涂料、加強清掃。對于化工污穢，沒有現成經驗，我們先后嘗試了多種方法。
3.1 絕緣整治
3.1.1 加強絕緣清掃，污閃可大大減少
在雨霧等濕潤天氣前清掃絕緣可有效避免污閃，但受天氣預報準確率、檢修天窗控制嚴格等影響，很難及時清掃絕緣子，故采取大大縮短清掃周期的方法。將檢規規定的6～12個月清掃周期改為干燥季節每月清掃，雨霧季每半月清掃后，多氟多公司附近接觸網污閃故障大大減少。
3.1.2 更換合成絕緣子，污閃周期可以延長
硅橡膠合成絕緣子有優異的憎水性和憎水遷移特性，同時由于等效直徑小，泄露電流也就小于瓷及玻璃絕緣子，故具有相對較強的耐污閃能力。但當硅橡膠表面污層過厚，憎水性難以遷移至污層表面，在長時間的潮濕條件下，憎水性呈現逐漸減弱甚至暫時消失，導致絕緣子性能大大降低。多氟多公司附近接觸網更換合成絕緣子后，在不清掃的情況下，污閃發生的周期從半個月延長至三個月左右。
3.1.3 更換大爬距絕緣子，防污閃能力略有提升
瑞霖廠附近接觸網按重污區設計，原采用爬距1400mm絕緣子，后更換為爬距1600mm絕緣子，實踐證明防污閃效果不理想。
3.1.4 加裝絕緣子防塵罩，防污閃作用不大
為減少降落吸附在絕緣子上的污穢，在多氟多公司附近接觸網棒式絕緣子有電側第一與第二瓷裙間安裝大半徑防污罩，防污閃效果不理想。
3.1.5 涂刷長效憎水涂層，在化工污穢區不適用
RTV涂料優異的耐污閃性能是設備爬距不能滿足要求時所采用的一種補救措施，主要用于變電站電瓷設備上。在多氟多公司附近接觸網絕緣子上涂刷RTV涂料，其后4個月為無雨期未發生污閃，但在首場小雨時再次污閃。其原因是化工污穢具有較強腐蝕性，RTV涂料易受到破壞。
3.2 污染源治理
3.2.1 瑞霖排污設備改造后效果顯著
據瑞霖廠提供的由環保部門出具的污染物排放檢測報告，滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297－1996）二級排放標準。考慮到其排氣筒距線路很近且高度過低，我們要求其加高煙囪，利用高空氣流擴散快的特點，污染物向更高、更廣的范圍擴散，稀釋排放廢氣，減輕局部地區大氣污染。廠方將煙囪加高到55m，兩年來，未發生污閃故障，效果顯著。
3.2.2 多氟多排污依舊，污閃仍在
多氟多公司拒不承擔治污責任，排污依舊，也未采用高煙囪稀釋法。在按半月為周期清掃絕緣子的情況下，污閃故障仍有發生。
4 結束語
目前，電氣化鐵道進入快速發展期，沿線化工污穢導致接觸網絕緣子污閃故障必然大量發生，這種電氣化鐵路的特有故障將大大降低牽引供電的可靠性，嚴重影響運輸安全?？s短污穢區絕緣子清掃周期，有明顯防污閃效果，但頻繁作業投入很大；其它加強絕緣的方法效果欠佳；污染源治理作為防污閃治本之策，應堅決要求執行。
建議鐵路主管部門聯合環保部門，加強對電氣化鐵道沿線化工污穢源的控制。禁止在鐵路近距離內（建議距500m以上）新建化肥廠、化工廠、鋼鐵廠、鋁廠等可能導致污閃的化工污穢源，對既有導致接觸網污閃的化工污穢源強制進行治污改造。
參考文獻：
Keywords： railway signal；simulation test
Abstract： Railway signal engineering simulation experiment has a series of advantages ，such as simple principle， easy implementation， reliable operation， and many other advantages. This paper on the basis of theoretical analysis of railway signal combined with the engineering practice to get correct data ， through calculation model and a series of engineering test.This paper effectively solves the problem of railway signal interlocking test， which can be widely used in railway signal conduction of engineering experiment.
中圖分類號：X731 文獻標識碼： A
1.引言
我國鐵路以提速為載體，以技術創新為依托，推動了鐵路信號的技術改造與升級，廣泛采用計算機技術，促進了鐵路信號向數字化、網絡化、集成化、智能化、綜合化方向的發展。而鐵路信號在鐵路運輸中起著相當于人“眼睛”的作用，對提高鐵路運輸效率、運輸速度、保證行車安全都起著至關重要的作用。軌道電路、道岔、信號機是組成鐵路信號的“三大塊”，本論文將圍繞著這三項內容，在設備安裝完畢進入調試試驗階段展開討論，建立模擬試驗的模型，以解決模擬實驗的有關難題，探討出一條可行之路。
2.軌道電路模擬試驗模型
軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為導體，兩端加以絕緣，接上送電和受電設備構成的電路。當軌道電路內鋼軌完整，且沒有列車占用時，軌道繼電器吸起，表示軌道電路空閑。軌道電路被列車占用時，它被列車輪對分路，輪對電阻遠小于軌道繼電器線圈電阻，流經軌道繼電器的電流大大減小，軌道繼電器落下，表示軌道電路占用。
根據軌道電路的原理，軌道電路模擬試驗可分為室內部分和室外部分。在實際操作過程中，室外部分可以通過分線柜單獨對室外電纜進行導通，也可以單獨送電進行試驗。對室內電路進行模擬試驗，第一步是先模擬室外回室內的軌道電壓，在分線柜側對軌道電路進行送電，以檢查軌道繼電器是否能正常勵磁。繼電器試驗完畢后，在室內分線柜上將所有軌道電路的回線（H）封連，引出一條電源線；將軌道電路的去線單獨引出至模擬盤鈕子開關的中接點，模擬盤所有鈕子開關的前接點封連后引出一條電源線，兩條電源線引至軌道電源變壓器的二次側。當扳動妞子開關時，軌道電路的通路就實現了閉合或者斷開，實現了對室外軌道電路列車分路的模擬。
圖1軌道電路模擬試驗模型
3.道岔電路模擬試驗模型
目前我國的道岔轉折設備主要分為：直流電動轉轍機（四線制或六線制）以及交流電動轉轍機（S700K五線制）。道岔電路的動作原理是：通過定反操繼電器來控制1DQJ和2QDJ吸起和落下狀態，通過1DQJ和2QDJ吸起和落下來控制動作電流的流向，從而控制室外的電動轉轍機轉動，以達到轉換道岔的目的。表示電路是通過1DQJ和2QDJ吸起和落下和室外電動轉轍機內部節點的閉合位置來控制交流表示電源的流向，通過二極管整流后達到讓室內表示繼電器勵磁的目的，從而反映道岔是在定位還是在反位位置。下面以直流道岔為例，探討道岔模擬試驗模型。
由動作電路原理可知：當道岔向反位動作時，電路中X2、X4通過直流電流；當道岔向定位動作時，電路中X1、X4通過直流電流，負載為室外電機中的定子線圈，通過的電流不大于3A，因此可以通過在X2、X4或者在X1、X4的分線盤位置加載的方式來達到模擬室外電機的目的，我們選用220V/200W的白熾燈泡作為負載。
由表示電路原理可知：當道岔在定位位置時，電路中X1、X3通過交流電流；當道岔在反位位置時，電路中X2、X3通過交流電流，負載為室內表示繼電器線圈，是通過電機內部的整流二極管整流，室內的表示繼電器勵磁的。因此可以通過在分線柜位置的X1、X3和X2、X3上并聯二極管就可以實現對表示電流的整流，達到模擬室外電機內部二極管的作用。
圖2 道岔模擬試驗模型
交流道岔的動作電路/表示電路原理跟直流道岔相近，只是動作線和表示線的配置與直流道岔不同，我們可以使用相同的方法來建立模擬試驗模型。
4.信號機點燈電路的模擬模型
信號機點燈電路由室內電路和室外電路兩部分組成，室內電路通過信號繼電器（XJ）的節點來控制點燈。信號點燈電源XJZ220、XJF220經過熔斷器（RD）、信號隔離變壓器（GLB）還有燈絲繼電器（DJ）將電源送至分線柜端子。然后經過室外分線盒送至室外點燈變壓器，從而點亮信號燈光。根據實際電路的原理可以做出如下模型（以調車信號機點燈電路為例）：
根據點燈電路原理，將室內外點燈電路分開試驗。試驗室外點燈電路時，首先導通電路的通路，然后在分線柜點燈端子上單獨送出220V點燈電源，以檢查室外點燈電路的準確性。室內點燈電路的模擬試驗模型當中通過在分線柜位置加入兩只220V、60W的白熾燈泡，來模擬室外的信號機的點燈，從而檢查室內點燈電路的正確性。
圖3 信號模擬試驗模型
第一個模型檢查了點燈電路的正確性，但是在實際操作中，因為信號機數量較多，我們不可能在分線柜位置每架信號機都掛滿燈泡，所以，我們通過建立以上這個模型來解決。在上述模型中我們將信號點燈220V電源加入信號變壓器進行變壓（變比20：1，可以用幾個功率較大的普通軌道變壓器實現），將高電壓降至低電壓（10V左右），然后將信號隔離變壓器的一次側跟二次側進行封連（封線L、N），拔掉信號隔離變壓器，將分線柜點燈線端子進行封連（封線J、K），這樣就能保證燈絲監督繼電器（DJ）勵磁吸起了，從而模擬出來信號點燈電路的工作狀態。
5.結論
我們在實際工程中通過幾個車站對建立的模型進行了測試試驗，在試驗過程中我們也發現了一些問題，比如模擬道岔轉轍機負載的白熾燈泡功率過小，一開始選用的60W，導致啟動電路的1DDQJ不能保持較長時間勵磁狀態，致使2DDQJ不能轉極，隨后我們將白熾燈泡更換為220V/200W，這個問題得到了圓滿的解決。另外信號機點燈用的白熾燈泡一開始使用的25W的，導致點燈回路電流過小，致使燈絲監督繼電器（DJ）不能吸起，后來經過我們更換為40W的燈泡后，問題也得到了相應的解決。
經過一系列的測試試驗，我們的模擬實驗的方法由于具有簡單、易操作、成本低、適用范圍廣泛、效果好等優點，在信號既有電化改造工程中得到了廣泛的應用，比如：京滬電化濟南樞紐、徐州樞紐工程，隴海電化徐連段等，得到了現場使用單位的好評。
參考文獻
中圖分類號：F53 文獻標識碼：A
收錄日期：2011年11月21日
一、我國鐵路運輸業發展現狀及存在的主要問題
隨著改革開放的深化以及經濟產業結構的調整，交通運輸企業煥發出前所未有的活力，各種運輸方式發展迅猛。鐵路作為國民經濟的大動脈，也是最大眾化的交通運輸工具，具有運能高、運距遠、成本低、占地少、全天候、安全好、能源省、污染小等特點與優勢，在國民經濟中占有舉足輕重的位置。
（一）我國主要鐵路干線運輸狀況。目前，我國的干線鐵路運輸密度嚴重飽和的情況下貨運也只能滿足需求的60%，煤炭等重點運輸物資只能“以運定產”，貨車被迫迂回運輸，僅繞行京九線每年造成的損失就高達1.58億元。春運40多天，為調整運力，主要干線短途客車基本停開，貨物列車大量減少。
1、貨運需求不能得到滿足。全國每天貨運裝車需求有14萬～16萬車，鐵路只能滿足60%左右，大量貨物不能及時承運。以享受“重點運輸”優惠待遇的煤炭運輸為例，盡管煤運數量2005年比2004年增運6.8%，比1985年增運57.8%，達到8.2億噸，但全國日均請求車滿足率仍不到60%，許多煤炭企業只能“以運定產”，甚至影響到電力企業“因煤限電”。
2、運輸密度大，運輸能力緊張飽和。部分繁忙干線貨運能力十分緊張。據《人民日報》登載：京滬、京廣、京哈、京九、隴海、浙贛等六大干線，平均運輸密度8，100萬換算噸公里/每公里，是全路平均值的3倍，是俄羅斯平均值的5倍、日本的6倍、美國的7倍、德國的20倍、英國的22倍……大部分區段運輸能力已接近100%。
（二）我國鐵路季節性運能緊張。我國鐵路運輸效率世界第一，是靠犧牲貨運?？瓦\、犧牲短途保中長途、犧牲服務質量換取運輸能力等非正常措施取得的。鐵路客運面臨的最大難題是季節性運能緊張。在春運、暑運、“五一”、“十一”等客流集中的120多天里，全路日發送旅客最高達470萬人，直通旅客量更高達170萬人以上，是平時客流的2～3倍。2010年春運，全國鐵路共發送旅客1.36億人次，比上年同期增長5%，再創歷史新高。
（三）我國鐵路現有技術裝備情況。改革開放以來，中國鐵路雖然有較大發展，但技術裝備水平及質量仍遠遠落后于全社會日益增長的運輸需求。2005年全世界鐵路營業總里程約120萬公里，完成工作量8.5萬億換算噸公里，我國鐵路營業里程雖然只占全世界的6%，卻完成了全世界鐵路工作總量的近1/4。
1、鐵路運輸密度大。2005年我國鐵路運輸密度為3，550萬噸/公里，是美國的2.44倍，日本的2.58倍，印度的2.75倍，法國的7.92倍，英國的9.65倍。
2、列車速度慢。發達國家鐵路運行速度已經達200～300公里，2000年世界高速鐵路總長達6，858公里。經過四次大提速，我國主要干線特快列車的最高時速達到了140～160公里，但是目前旅客列車技術速度只有71.4公里，旅行速度只有62公里；貨物列車技術速度和旅行速度更低，分別只有41.7公里和32.4公里。
3、客貨混跑、互相干擾。除即將投入運營的秦沈客運專線外，全國鐵路均為客貨混跑模式。
4、裝備水平低，維修成本高。鐵路機車車輛安全可靠性不高，存在危及運輸安全的大量隱患，設備功能難以滿足服務質量的要求，設備運用和維修成本高，需要運營單位大量的人力、物力和財力支持。
（四）我國路網分布現狀。從《人民鐵道報》等權威報刊的統計中顯示，我國的鐵路路網分布不均衡，路網密度小，而與之配套的鐵路機構龐大、人員冗余多、管理效率低、運輸主業負擔沉重。我國鐵路網主要分布在東北、華中和華北地區，而我國的西北、西南等西部經濟欠發達地區鐵路總量偏少，在一定程度上限制了這些地區的經濟發展，成為地區經濟發展的“瓶頸”。
按每平方公里擁有的鐵路里程比較：中國0.56km/萬人，加拿大16.180km/萬人，俄羅斯5.900km/萬人，美國5.55km/萬人，法國5.00Km/萬人，德國4.40Km/萬人，英國2.85km/萬人，日本1.59km/萬人，印度0.63km/萬人。從數據中我們看到：中國僅為加拿大的3.5%，美國的10%，人均才5.6cm，不及半根鉛筆長，在世界排名100位之后；而另一方面鐵路運輸企業卻是“國中之國”，機構龐大、人員眾多。除僅擁有直接從事運輸生產的車、機、工、電、輛等部門外，文、教、衛、生單位雖然已于2003年交地方，但公、檢、法及一些附屬工廠仍然存在，職工近300萬人。據統計資料顯示：在美國，1.5人管理1公里鐵路；而在我國，43個人管理1公里鐵路，可見效率的差距之大。
（五）我國鐵路運輸現行價格機制。計劃經濟時代形成的鐵路現行價格機制缺乏靈活性，使得鐵路運輸企業不能運用這雙“無形的手”調節客貨運量，不僅在一定程度上約束了鐵路自身發展，也造成了運量在不同時期、不同區段“忙”、“閑”差異巨大。舊的體制使鐵路無法運用“價格”這支“無形的手”調節客貨運量，造成運能緊張，有時又使得運能虛糜；而另一方面由于鐵路運價由鐵道部統一制定，路局、站段只能執行，沒有調整的權利，致使運輸站段無法根據市場信號調整運價使物資分流，造成部分鐵路區段貨源流失，運能虛糜。
二、鐵路運輸行業發展思路
（一）制定鐵路交通運輸行業發展戰略的基本前提。經過近十幾年市場經濟導向改革，鐵路交通運輸行業所依存的經濟環境和基礎，已發生了深刻變革，面對新世紀的新形勢，鐵路運輸行業制定發展戰略必須注意以下兩個基本前提：
1、將鐵路交通運輸行業放在優先考慮的戰略位置。曾經有一種觀點認為，鐵路是夕陽產業，已處于行業發展的衰退期，其實無論從我國鐵路與經濟發展的實際情況考察，還是從西方鐵路復蘇的國際比較考察，抑或是從交通運輸可持續發展的角度考察，鐵路都是需要大發展的重要交通運輸方式，它正處于行業的成熟發展期。從我國鐵路運能短缺這一基本事實判斷，鐵路運輸行業處在行業的成長期，應加大發展力度，以盡快發揮其應有的經濟和社會效益。占地較少、對環境影響甚微的鐵路運輸，特別是電氣化鐵路和城市軌道運輸，應成為我國交通運輸體系發展的戰略重點。
2、依行業市場化趨勢制定行業發展戰略規劃。鐵路運輸行業市場化的表現在于：①進入上世紀九十年代之后，鐵路貨物運輸需求主體單一的格局已不復存在。多元化的市場經濟主體決定了多元化的運輸需求主體，瞬息萬變的市場行情產生了靈活多樣的運輸需求，使鐵路運輸的經營環境向市場化轉變；②同一時期，鐵路運輸生產正常運行所必備的各種生產要素，如鋼材、水泥、木材和柴油等，在國民經濟市場化的總格局中，也日益市場化，使鐵路運輸生產的供給主要求助于市場，推動其經營成本隨市場價格波動而升降；③鐵路運輸市場化的另一個推動因素是交通運輸市場的激烈競爭。鐵路運輸行業開始留意研究公路、水路、管道和航空運輸的動態和規律，從以前的市場壟斷走向市場競爭。
（二）我國鐵路交通運輸行業發展戰略步驟選擇
1、實現運輸主業和輔業分離。根據鐵道部的統計數據，中國鐵路現在職工人數為228.41萬，其中運輸主業職工152.68萬人，非運輸主業職工隊伍較龐大，這是世界上其他國家的鐵路行業所沒有的現象。鐵路辦社會，大而全，勢必制約鐵路運輸主業的發展。鐵路系統中的社會公共部門，如公檢法、醫院和學校等社會性、事業性單位應剝離出鐵路系統，這些單位可以說都與鐵路運輸沒有直接關系，長期“捆綁”在一起將導致運輸主業專業優勢不突出，競爭能力低下。
2、對鐵路運輸行業進行股份制改造。股份制是一百多年來被實踐證明為行之有效的資產組織形式，既可以迅速聚集社會資本，又可以完善公司法人治理結構。鐵路行業在完成主輔業分離的前提下，選擇業內的優質資產，即盈利能力強、管理效率高的資產，結合主干線、客運專線和城際客運鐵路等項目建設，尋求境內外投資者，進行股份制改造，實現企業持續快速發展。
3、通過上市融資。實行股份制改造的目的是拓寬融資渠道，解決鐵路建設資金主要依賴于鐵路建設基金的收取與國家開發銀行的長期借貸而成的長期性的極度短缺問題。其他渠道資金的進入為鐵路加快建設速度和更大程度上擴展規模注入了強勁的動力，更重要的是有助于鐵路部門引進新的經營管理理念、建立新機制。而其他渠道資金的籌集主要是通過公司上市來解決。
4、積極推進鐵路行業技術引進開發，提高行業服務質量?？茖W技術是第一生產力，現代產業進步的最終驅動力是科學技術，包括與之相適宜的管理技術，員工和資金都因科學技術的光明前景而重新優化組合，以實現更高水平的產業生產力。這種技術效應是不可阻擋也無法回避的時代潮流，可謂順之者盛，逆之者衰。我國鐵路系統經過近年來的技術引進和自主開發，鐵路技術的開發應用呈現出加速追趕的趨勢。當前的工作重點是高速鐵路系統技術開發及建設；鐵路行車安全技術保障系統開發；重型優質鋼軌及新型軌枕制造；編組站自動化、裝卸作業機械化及貨場設備制造；鐵路客貨運信息系統開發等。
5、注重和其他運輸行業協調配合，創建交通運輸領域“共贏”格局。在我國五大運輸行業之間不僅存在著資源和市場的競爭，而且還存在著因各自優劣勢相異而需要協調配合的實際可能，因此就可能會出現兩種結局：惡性競爭與良性競爭。惡性競爭是不突出和強化自己的運輸專業優勢，不講究服務的質量和方式，而是拼命壓低運輸價格，大打價格戰，最后落得個共敗共傷的結局，既浪費了經濟資源，又造成了社會效益的損失；良性競爭與此剛好相反，五大運輸行業堅守各自的目標市場，運輸價格不下降或略微上揚，在運輸服務的質量和方式上下足功夫，靠服務和技術創新來贏得市場，這樣的競爭方式不僅合理配置了經濟資源，而且創造了越來越大的社會效益。
三、我國鐵路運輸行業發展問題解決方法
（一）硬件改革思路
1、提高速度。提高運行速度是交通運輸發展過程中的永恒話題。任何一種運載工具都在特定的介質中運行。隨著科學技術的進步，能夠克服介質阻力而不斷提高前進速度。但是，如果與提速帶來的效益相比沒有明顯的優勢，那么這種提速也就沒有生命力。所以，無論哪一種運輸方式都有一個經濟提速的空間。
各種運輸方式提速的方法有共同的特點：首先，必須加大牽引力來獲得足夠大的驅動和制動功率，才能克服周圍介質的阻力，跑得快、停得??；其次，必須有動力特性優良的運載工具，自重輕、阻力小、運行平穩、確保安全；另外，在運輸基礎設施方面也應盡量平直，減少對運載工具的干擾。
2、提高載重。如果說客運最關注速度的話，那么貨運先要考慮的就是載重?？瓦\高速化和貨運重載化共同構成了現代交通運輸的主體。
重載貨運是綜合運用一系列高新技術的結果。超強材料和結構的采用、超常功率的牽引和制動、大宗貨物的集散和管理等，都是各種運輸方式實現重載化亟待解決的問題。
（二）軟件改革思路
1、智能化。智能運輸系統（ITS）是通過對關鍵基礎理論模型的研究，將先進的信息技術、通信技術、電子控制技術和系統集成技術等有效地應用于交通運輸系統，從而建立起大范圍內發揮作用的實時、準確、高效的交通運輸管理系統。交通運輸現代化的必由之路是信息化，信息化的高級階段就是智能化。智能交通系統是當前發展的重點方向。
2、環保化。交通運輸在環境持續性危機中起著很大的影響。例如，汽車尾氣對大氣的污染，油船的泄漏和垃圾排放對水的污染，公路鐵路施工中的不合理取土和填方，飛機、汽車、火車等噪聲污染，電氣化鐵路和通信線路的電磁干擾等，都說明建設生態潔凈型的現代交通運輸系統是非常重要的。
四、結論
鐵路運輸行業的發展問題既是一個嚴肅的實踐問題，又是一個重大的理論課題。因為通過中國鐵路建設與發展的歷史回顧和中外鐵路行業的對比分析，很容易得出鐵路運輸行業物質基礎薄弱的結論，發現存在著運能短缺的問題，而僅有這些還遠遠不夠，問題的關鍵是：鐵路運輸行業如何在技術飛速進步、行業競爭激烈的時代條件下確定自己的發展戰略以及如何實現自己的發展戰略。21世紀服務業的競爭主要是品牌的競爭，積極主動與國際管理模式接軌，進行質量認證，取得進入國際市場的通行證，是市場競爭全球化、國際化的客觀要求。中國運輸物流企業必須借鑒國內外成功的經驗，積極開展質量認證制度，建立品牌戰略，實施品牌經營。只有這樣，才能保持企業的持續競爭優勢。同時，仿效外資運輸物流企業的成功經驗，積極開展境外業務，開拓國外市場。
主要參考文獻：
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[2]辛希孟.2011-2015年中國交通運輸產業市場調查與投資發展前景預測分析報告.北京：中國社會科學出版社，2010.7.19.
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[4]郎茂祥，胡思繼.用因素影響分析法進行鐵路運營分析的研究[A].2001年中國管理科學學術會議論文集，2001.
一、電能質量指標
電能質量的定義：導致用戶設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個定義簡單明晰，概括了電能質量問題的成因和后果。隨著基于計算機系統的控制設備與電子裝置的廣泛應用，電力系統中用電負荷結構發生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負荷造成對電能質量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會對電能質量提出更高的要求，電能質量已逐漸成為全社會共同關注的問題，有關電能質量的問題已經成為電工領域的前沿性課題，有必要對其相關指標與改善措施作討論和分析。
電能質量指標是電能質量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義，參考IEC標準、從電磁現象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現象分類如下：
(1)低頻傳導現象：諧波、間諧波、電壓波動、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時斷電，電網頻率變化，低頻感應電壓，交流網絡中的直流；(2)低頻輻射現象：磁場、電場；(3)高頻傳導現象：感應連續波電壓與電流，單向瞬態、振蕩瞬態；(4)高頻輻射現象：磁場、電場、電磁場(連續波、瞬態)；(5)靜電放電現象。
對于以上電力系統中的電磁現象，穩態現象可以利用幅值、頻率、頻譜、調制、缺口深度和面積來描述，非穩態現象可利用上升率、幅值、相位移、持續時間、頻譜、頻率、發生率、能量強度等描述。
保障電能質量既是電力企業的責任，供電企業應保證供給用戶的供電質量符合國家標準；同時也是用戶(擁有干擾性負荷)應盡的義務，即用戶用電不得危害供電；安全用電；對各種電能質量問題應采取有效的措施加以抑制。
電能質量指標國內外大多取95％概率值作為衡量依據，并需指明監測點，這些指標特點也對用電設備性能提出了相應的要求。即電氣設備不僅應能在規定的標準值之內正常運行，而且應具備承受短時超標運行的能力。
二、電能質量標準
綜合新頒布的電磁兼容國家標準和發達國家的相關標準，中低壓電能質量標準分5大類13個指標。
(1)頻率偏差：包括在互聯電網和孤立電網中的兩種；
(2)電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動和閃變)；電壓暫降(是由于系統故障或干擾造成用戶電壓短時間(10ms～lmin)內下降到90％的額定值以下，然后又恢復到正常水平，會使用戶的次品率增大或生產停頓)；短時斷電(又稱電壓中斷，是由于系統故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產停頓，甚至混亂)；長時斷電；暫時工頻過電壓；瞬態過電壓；
(3)電壓不平衡；
(4)電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動或沖擊性非線性負荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數倍，但其危害等同于整數次諧波)。
(5)信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號，用于通信和控制)
三、電能質量污染的治理
1、治理的基礎性工作
首先要掌握供電網絡運行狀態，對電能質量開展實時監測，以掌握其動態；第二是分析診斷其變化，即在詳細分析電能質量數據的基礎上，利用仿真軟件對電網結構的固有諧振特性進行計算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統的合理設計和改造，變電站的設計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進行諧波源負荷及電能質量要求等方面的技術咨詢，線路網絡改造和建設也要結合運行負荷的特點和措施，以降低線損，降低設備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補償裝置的研制、調試和現場測試，以了解治理后的效果，并總結經驗。
2、SVC裝置
近些年來發展起來的SVC裝置是一種快速調節無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負荷的補償，它可使所需無功功率作隨機調整，從而保持在非線性、沖擊性負荷連接點的系統電壓水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc(2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統公共連接點的無功功率、負荷所需的無功功率、可調(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補償裝置發出的無功功率，單位均為kvar。
當負荷產生沖擊無功QD時，將引起
Qi＝QD+QL+Qc(3)
其中Qc=0，欲保持QC不變，即Qi＝0，則QD＝-QL，即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負荷無功功率作隨機調整，此時電壓水平能保持恒定不變。
SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯而成，主要有四種型式：
(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC，它用可控硅閥控制線性電抗器實現快速連續的無功功率調節，它具有反應時間快(5～20ms)、運行可靠、無級補償、分相調節，能平衡有功，適用范圍廣，價格便宜等優點。TCR裝置還能實現分相控制，有較好的抑制不對稱負荷的能力，因而在電弧爐系統中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進的電子和光導纖維技術，對維護人員要專門培訓提高維護水平。
(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型)，優點與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時價格較貴，不能得到廣泛采用。
(3)可控硅開關控制電容器型(TSC)：分相調節、直接補償、裝置本身不產生諧波，損耗小，但是它是有級調節，綜合價格比較高。
(4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護較簡單，運行可靠，過載能力強，響應速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補償不對稱電爐負荷自身產生較大諧波電流，無平衡有功負荷的能力。
3、無源濾波裝置
該裝置由電容器、電抗器，有時還包括電阻器等無源元件組成，以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達到抑制高次諧波的作用；由于SVC的調節范圍要由感性區擴大到容性區，所以濾波器與動態控制的電抗器一起并聯，這樣既滿足無功補償、改善功率因數，又能消除高次諧波的影響。
4、有源濾波器
雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單及維護方便等優點，在現階段廣泛用于配電網中，但由于濾波器特性受系統參數影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產生放大作用，甚至諧振現象等因素，隨著電力電子技術的發展，人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器(ActivePowerFliter，縮寫為APF)。
APF即利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點：
a.不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變，補償無功，有一機多能的特點，在性價比上較為合理；
b.濾波特性不受系統阻抗等的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險；
