时间：2023-02-27 11:10:35
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇电气化铁道技术论文范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
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.
中图分类号：U224 文献标识码：A
一、电力牵引供电系统的概述
（一）电力牵引供电系统
电力牵引供电系统，是指电气化铁路中由牵引变电所和接触网组成的向电力机车供给牵引用电能的系统。牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网，以供给沿线路行驶的电力机车。有些国家电气化铁路有时由专用发电厂供电。
电力牵引供电系统按照向电力机车提供的电流性质分为直流制和交流制，交流制又分工频单相交流制和低频单相交流制。我国电气化铁路采用工频单相交流制电力牵引，直流制电力牵引仅用于城市轨道交通运输系统和工矿运输系统。各种电流制的电力牵引供电系统的设备有很大的差别。
工频交流单相电力牵引供电系统主要有牵引变电所和牵引网组成，牵引网实行单相供电，由馈电线、接触网、轨道电路及回流线等组成。为了使电能有效、可靠地供给电力机车、开闭所等。我国规定牵引网额定电压为25kv，额定平率为50Hz。牵引供电构成的回路是：牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨和大地——回流线——牵引变电所。
（二）电力牵引特点
1、电力牵引机车本身不带燃料，可使用二次能源，为非自给式牵引动力，并由大容量电力系统供电，连接全国电网，能源有保证。
2、机车或动车组总功率大，具有启动和加速快、过载能力强，运输能力大等特点，能满足各种现代交通运输队快速、大运输能力的需要。
3、不造成空气和环境（噪声）污染，改善劳动条件。
4、电力牵引的总效率高，节约能源。我过的铁路机车牵引经历了蒸汽机车、内燃机和电力机车的发展阶段。
5、安全性高。随着信息技术、微电子技术的广泛应用，电力机车可实现实时检测故障、自动驾驶、遥测及遥控，电力牵引系统易于实现全面自动化和信息化，从而大力提高劳动生产效率和经济效益。
6、有利于铁路沿线实现电气化，促进工农业发展。
二、接触网供电概述
（一）接触网供电
从牵引供电回路可知，接触网受到牵引供电系统的影响。接触网是在电器化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。
接触网主要由以下内容组成：①基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础；②基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件；③接触网导线，这部分作用就是传输电流给电力机车；④其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。接触网、钢轨与大地、回流线统称为牵引网。
接触网的电压等级：工频但相交流制度:25KV。
接触网主要通过单边供电、双边供电、越区供电及并联供电四种方式。
（二）优化接触网
接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给店里机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态讲直接影响着电气化铁道的运输能力。为了减少接触网的弊端，我们主要通过；接触网的控制；供电方式的调整；防干扰设施来优化接触网。
1、接触网的控制
由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：①在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车的正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。②接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量延长设备的使用年限。③要求接触网对地绝缘好，安全可靠。④设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。⑤在事故的情况下，便于抢修和迅速恢复送电。⑥尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。
2、供电方式的选择
供电方式直流制电气化铁路接触网普遍采用两边供电方式，在相邻的两个牵引变电所供电的接触网中间设置分区亭，将接触网连通。运行中的电力机车由两边的牵引变电所同时供电。这种供电方式可降低接触网中的电能损失，减小接触网的电压降，一个牵引变电所停电时，电力机车运行不致中断。交流制电气化铁路则常采用一边供电方式，接触网在分区亭处断开，分区亭只在一边牵引变电所停电时接通，由另一边牵引变电所越区供电。
3、防干扰设施的建立
防干扰设施为了减少接触网电流的电磁感应对沿线通信电路的干扰，在交流制电气化铁路邻近城镇的区段将接触网每2～4公里划成一个吸流分段，设置回流线和吸流变压器。这时，电力机车的电流沿回流线流回牵引变电所，从而沿轨道和大地流回的电流很少。回流线和接触网的电流近似相等，方向相反，这就大大减轻了电气化铁路对沿线通信电路的干扰。这种方式的缺点是吸流变压器串接在电路中，加大了接触网阻抗。日本新建设的工频单相交流制电气化铁路采用了自耦变压器方式，沿铁路每10公里左右设置一台自耦变压器。自耦变压器中性点接地，一端接接触网，另一端接回流线，称为正馈（电）线。正馈线和接触网电流大小相等，方向相反，同样起着减小对通信电路干扰的作用。另一方面，由于接触网和正馈线之间电压为二倍接触网电压，沿接触网电压降便大大减小。
三、牵引供电系统主要供电设备
（一）电气设备的概述：
一次设备分：开关电器、变换电气、保护电器、补偿电气、成套装置和组合电气。
（二）牵引变压器
电力变压器是变电所中最重要的一次设备，其主要功能是变换电压和传输电能，将一次侧的电能通过电磁能量转换的方式传输到第二侧，同时根据应用的需要将电压升高或降低，完成电能的输送和分配。
（三）变压器分类
1、按相数分：单相变压器和三相变压器。
2、按用途分：普通用途分升压变压器和降压变压器：其他用途分电炉变压器、电焊
3、变压器、整流变压器、掉压变压器和实验变压器等。
4、按铁芯结构分：心式变压器和壳式变压器。
5、按绕组数目分：自耦变压器、双绕租变压器、三绕组变压器和多绕变压器。
6、按绕组材质分：铝绕组变压器和铜绕组变压器。
7、按冷却介质和冷却方式分：油浸式变压器和干式变压器。
四、总结
本文通过对电力牵引供电系统的了解认识，更好的理解了接触网对我国高铁的应用。有效的协调了牵引供电系统可能对临近线路接触网的影响。减少接触网的弊端，实现我国高铁未来的高速的发展。
0引言
西南交通大学有部分直接服务于铁路现代化建设的专业，其中“铁道电气化”专业作为教育部、铁道部的重点特色专业而一直受到重视。
分布于铁路沿线的牵引变电所，是电气化铁道供电的枢纽。随着我国电气化铁路和城市轨道交通的发展，变电所综合自动化技术水平的不断提高，对从事牵引变电所设计、运行、管理等方面的专业技术人才的需求数量增加，同时对其掌握知识的广度和深度特别是具有较强的实践动手能力方面提出了更高的要求。因此，在教学环节中，应加强学生理论和实践相结合的能力的培养。在教育部“示范性教学实践基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校区建成一座集教学、实习、培训和科研为一体的模拟变电所实训基地。
1模拟变电所简介
我校模拟变电所分为两期建成:
I期是与实际变电所相同的开关控制屏柜和继电保护屏柜、中央控制盘、交直流电源盘、以及自行设计的模拟负载电量和故障盘。如图1所示。
Ⅱ期是模拟一段地方电力网或电气化铁路的环境下，一个调度中心使用远动监控系统控制的五个变电所，图2是这五个模拟变电所的一次接线图。该项目综合了地方与铁路、不同主变、不同接线类型的各种变电所，且负载的大小和相位均可调节，其中S”模拟变电所采用了WBH-891型电铁主变微机保护装置、WKH-891型电铁馈线微机保护装置、DQWC-03牵引变电所二次设备测试系统。
模拟变电所中被监控设备的位置状态信号、保护动作信号、预告信号、事故信号等遥信信号通过电缆与RTU (Remote Terminal Unit远方终端)的开关量输人/输出模块相连接，电流、电压等遥测信号将通过信号变送器柜，输人RTU的模拟量输人模块;控制中心下发的遥控命令，通过以太网传输，实现遥信、遥测、遥控的功能。远动监控系统结构图如图3所示。RTU是采用施耐德电气公司的PLC系列中模块式结构的Momentum，其编程软件Con-cept是一个基于Microsoft Windows环境的编程软件套件，具有很强的设计性、可扩展性;主站组态软件iFix支持工业标准，具有开放性、可组态性、兼容性及可开发性。
为了比较和研究，我系的教师正在进行一系列的科研开发，其目标是在模拟变电所二次系统中采用测控、保护一体化的分布式控制系统(DCS)实现变电所自动化管理，其结构图如图4。
2教学实践基地的开发
1)校内学生及现场工程技术人员，可对照变电所各种屏柜，提高阅读二次系统接线图、安装施工图的能力，通过开闭操作、设置故障等项目的训练，可以培养他们对现场运行中出现的故障的分析和处理能力，包括一次设备的故障范围的判断、二次系统的故障判断、查找和处理。
2)变电所基本电器及二次接线方面实训项目n个。如断路器结构、原理;断路器参数的测量与调整;变电所二次接线、电缆的数字编号法以及“相对标志法”的识别;二次接线盘后安装图及实际安装技术;变压器控制、保护盘结构、接线、检测、调试及整套保护联动实验(包括整定计算);在以上各盘设置不同故障(可达几百种)练习查找及消除故障的方法等。
3)运动系统遥测、遥信信号源接线的校正及采集的遥测量的精度实验。
4)利用便携式计算机对遥控设备进行合、分实验，让学生了解远动系统是如何驱动被控设备动作。转贴于
5)利用一般的浏览器访问各RTU中PLC的网页，实时了解该PLC的运行、通信等状态的实验。
6)上位机各种功能的校核实验。通过该实验让学生了解调度员的工作职责、工作内容、iFix软件的各种功能的使用，从而对远动系统有更深层的了解。
7)利用组态软件Concept对PLC进行配置，使学生熟练掌握利用Concept按照所用的PLC型号及设计要求对PLC进行配置;利用Concept对PLC遥控、遥信和遥测功能的编程，使学生熟练掌握Concept编程方法。
8)自动化组态软件iFix系统的安装，熟悉掌握iFix系统软件的运行环境及其安装过程。
9)通过在iFix系统新增6#模拟变电所的实验，使学生了解iFix系统的可组态性及可扩展性。
10)进行继电保护单体测试及数据管理。
11)进行继电保护盘上测试及数据管理。
12)微机保护装置的调试与特性实验。
3实践意义
模拟变电所实训基地自1998年投入使用后，至今已连续培训了五届毕业生和一批现场工程技术人员，经总结，其实践意义在于:
1)为学生提供专业技能训练的条件与场所。能完成供变电工程、继电保护、变电所二次接线、微机监控技术等几乎全部专业课程的大量综合性实验，以及电气设备的实际操作技能、检修调试技术、查找故障及排除方法的实际训练。而且充分利用学校具有的学科优势，以模拟变电所为基地，配合学生专业课和专业基础课学习，开发如电工理论、电气装备、自动化、计算机应用、网络与通讯等领域的多个应用性、研究性实验;同时由于人员和设备的集中，能够按项目组织学生进行综合性实训，尽可能使学生参与以教师为主导的科研活动。
2)对于现场技术和施工人员，很重要的一点就是要能阅读二次回路图纸、熟练地掌握接线、配线工艺，能查找和处理运行故障和设计缺陷。通过实地培训，能大大的提高他们的读图、判断、查找、处理故障的能力。该基地于2000年为乐山电力股份有限公司培训和考核职工283人，取得良好的效果。
中图分类号U224 文献标识码A 文章编号1674-6708(2010)26-0112-02
0 引言
近几十年来,随着国民经济的突飞猛进和工业基础设施的完善,我国的电气化铁路发展迅猛,铁路线总里程不断加长,列车载重量不断增加,铁路牵引变压器需求数量随之越来越多,需求容量也越来越大。我们知道,电气铁路的27.5kV(BT制)或55kV(AT制)的单相牵引电网是通过牵引变电所从常规三相电网获取电能的,牵引变电所的主要作用便是将110kV或220kV三相交流电变换成27.5kV或55kV单相交流电,并供电给电牵引网和电力机车。根据供电方式和具体要求的不同,牵引变压所采用的牵引变压器种类也不同,主要有:单相牵引变压器,V/V接线变压器,普通三个绕组对称的三相变压器,三相―两相平衡牵引变压器。本文拟从接线原理、负序和零序影响、容量利用率等方面对两种特殊接线形式的牵引变压器加以总结和评述,以期对电气化铁路牵引供电系统的研究有所帮助。
1 Le Blanc结线变压器
1.1 接线原理分析
Le Blanc变压器绕组结构如图所示,其初级绕组与普通三相变压器绕组相同,基于电气化铁道的不同要求,它们可以为型或Y型,本文仅分析 型,以防由于不平衡负荷产生的谐波(主要是三次谐波)进入系统。在二次侧有5个将三相电源转化为两相电源的非对称绕组,其接线如图1所示。
1.2 负序和零序影响
二次侧各绕组的变比如下
当k=1时,由接线原理图和绕组匝数关系可得电流关系式:
根据对称分量法,电压平衡关系得一次侧各相的正负零序电流:
当Iα=Iβ时,原方三相线电流完全对称,无负序电流存在,故该接线也具有将两相对称负荷转换为原方三相对称负荷的能力[1]。
1.3 优缺点分析
1)其料利用率稍高,最关键的是其制造工艺要求上容易实现;
2)与斯科特变压器相比,中性点也是不接地,低压侧两相输出依然没有电的联系;
3)在具有相等容量的情况下,和平衡变压器相比,体积小、价格低[2]。
2 阻抗匹配牵引变压器
2.1 接线原理分析
阻抗匹配平衡变压器的接线如图2所示。高压侧采用星型接线,每相绕组匝数为W1 ;低压侧采用三角形接线,每相绕组匝数为W2 ,并且还在ab绕组的两端各接一个外延绕组,其匝数为W= 0.336 W2,这样可使两供电臂的电压Uα和Uβ形成90°的相位差。
副边绕组三角形结线结构即在非接地相增设两个外移绕组 。内三角形接线的一角c与轨道,接地网连接。 两端分别接到牵引侧两相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂牵引网供电。
2.2 负序和零序电流
根据阻抗匹配平衡变压器的结构,并且变比k=W1/W2=1可得一二次侧电流关系:
由上式知,变压器高压侧没有零序电流,并且当低压侧电流和负荷阻抗角越接近时,高压侧电流不对称度就会越小,当低压侧两供电臂上的负荷阻抗完全相等时,高压侧三相电流完全对称。在同样的牵引负荷作用下,新型的阻抗匹配平衡变压器注人电网的负序电流比普通的Y/-11接线的变压器要小[3]。
2.3 优缺点分析
1)显著的减少电力牵引负荷注入电网的负序电流[4-5];
2)平衡绕组与a(或b,c)绕组的匝数比和阻抗匹配系数两个方面,必须予以考虑.当阻抗匹配系数相匹配时,无论副边负荷电流大小是否相等,原边三相电流平衡,即无零序电流。当副边负荷电流对称时,原边三相电流对称,没有负序电流对电力系统的影响,原边三相制的视在功率完全转化为副边二相制的视在功率,变压器容量可全部利用;
3)原边仍为YN结线,有中性点引出,降低了对变压器绝缘的要求,减少了投资[6],与高压中性点接地电力系统匹配方便。副边仍有结线绕组,三次谐波电流可以流通,使主磁通和电势波形有较好的正旋度;
4)次边两相不对称负荷时,原边三相电流依然具有较好的对称性[6]。对接触网的供电可实现两边供电;
5)设计计算及制造工艺复杂,造价较高。无论从设计上还是制造工艺上来讲,要得到预先确定的某一阻抗匹配系数都是相当困难的,因此在设计上和制造工艺上的难度是不言而喻的;
6)分相绝缘器两端承受的电压为55kV ,绝缘要求高。
3 结论
在对电气化铁路供用电的研究领域里,电力机车作为大功率单相负荷,其运行对三相电网造成的诸多不良影响,一直都是电力方面的研究人员努力解决的问题,而作为电网和牵引网的交叉点的牵引变压器,便是一个不容忽视的研究课题。本文综述了国内单相交流供电环境下两种特殊接线形式的牵引变压器接线、电气原理、及其优缺点。这些研究丰富了电铁研究领域的理论内容,不仅对研究电铁对三相电网的稳定性影响有重要意义,也可为其他大功率单相交流负荷的具体工程的设计和规划提供依据,具有一定的理论意义和工程价值。
参考文献
[1]欧阳帆.基于平衡变压器三相-单相接线供电方式研究[D]. 湖南大学博士学位论文,2008.
[2]丁明,沈军.列波兰变压器功率差动保护的探究[J].合肥 工业大学学报:自然科学版,2000,23(5):636-641.
[3]周勇,王绪雄,刘中元.阻抗匹配平衡变压器的负序电流 [J].郑州大学学报:工学版,2002,23(4):43-45.
[4]林海雪.电力系统的三相不平衡[M].北京:中国电力出版 社,1998.
[5]孙树勤,林海雪.干扰性负荷的供电[M].北京:中国电力 出版社,1996.
1、引言
陇海线天兰线和谐（交直交）大功率系列机车的运行，虽然显著的改善了牵引供电系统的电能质量（机车本身功率因数的提高，系统网压和谐波），但与传统的电力机车（交直）相比最显著的特征是谐波特性不同，对原有电气化铁路牵引供电系统在无功补偿及谐波抑制方面产生了新的影响。
1.1存在问题举例
(1) 2010年11月份以后天兰线天水变电所静态电容补偿断路器多次因过电压、谐波过电流而频繁跳闸。三阳川变电所、甘谷变电所静态电容补偿断路器也因过电压、谐波过电流而跳闸的次数有所增加。
（2）2010年11月份以后天兰线天水变电所、三阳川变电所、甘谷变电所等所由于母线电压的瞬间升高造成27.5KV所内自用变二次输出电压的瞬间波动致使所内直流系统监控装置模块、充电机模块多次烧损。
（3）2011年6月份后鉴于和谐大功率系列机车自身无功补偿系统功率因数提高，三阳川变电所退出A相、B相电容补偿、甘谷变电所退出A相电容补偿，但致使静态补偿装置滤波功能失去作用。
（4）为保证牵引变电所交直流系统的正常运行，2011年6月份后，天兰线多座变电所退出了27.5KV自用变，投入了10KV自用变，但造成电力经营成本核算的困难，当电力10KV贯通线在检修和出现故障时，所以只能投入27.5KV自用变。
1.2母线电压波动及交直流设备烧损的原因分析：
(1)和谐系列（交直交）大功率牵引机车的主回路的两个特点对牵引供电系统影响较大， 一是高次谐波含量多（17-51次），低次谐波含量少。二是采用再生制动方式。机车谐波源的幅值是随着位置和时间变化的，并与机车运行状态有较大的关系。原有韶山系列（交直）电铁系统中，谐波的含量主要以3、5、7次谐波为主，原有静态补偿装置的滤波装置能有效地抑制3、5、7次谐波，尤其是3、5次谐波，但对高次谐波的抑制作用不明显。当接触网阻抗参数同机车匹配造成谐波电流放大时，放大了谐波电流引起电压畸变，畸变的电压进一步致使机车谐波电流增大，系统谐振过电压几率增大，当形成谐振过电压时，造成牵引变电所母线电压异常波动。
（2）和谐系列（交直交）大功率牵引机车自身无功补偿装置以使牵引供电系统功率因数大幅度提升，但固定补偿装置的补偿容量在补偿过程中是不会发生变化的，极易因无功负荷小于补偿容量而造成过补状态，会造成无功累加电量增大，严重时会引起功率因数的大幅度跌落，造成牵引变电所母线电压的异常波动。
（3）目前天兰线各变电所使用的交直流充电机的充电模块对谐波电压的抑制功能较差，整流模块工作时自身也会产生较大的电流畸变，这个畸变的电流流经电网时也会产生新的谐波电压，同时和牵引网中高次谐波电压直接叠加在交流屏交流元件上，形成过电压状态。
2、有级调压式高压动态无功补偿系统
如果补偿装置能够根据供电臂牵引负荷变化动态提供系统所需的无功补偿容量，就会避免过补现象的发生。
2.1 调压式高压动态无功补偿系统的工作原理
动态补偿是根据感性无功变化，及时调节补偿电容器发出的无功容量。改变无功总量有两种方法：一是改变投入的等效电容量，另一个是改变电容两端的电压。传统补偿方式采用的是改变投入的等效电容量的方法，调压式高压动态无功补偿系统采用的是第二种方法。
（1）
因(Xc-Xl)为固定阻抗，所以补偿容量Qc与U2为平方关系，如果我们调节电容器两端的工作电压，就可以调节电容器发出的无功总量，实现动态无功补偿。
补偿系统采用特殊设计的深度调压变压器，实现大范围动态调压。调压装置在高压无功补偿自动控制装置的控制下根据系统感性无功的变化，动态调节电容器两端的电压，通过特种调压变压器实现动态无功的馈送。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量的变化自动跟踪的目的。
2.2 调压式高压动态无功补偿系统总体结构
本系统主要由五部分组成：深度调压无功补偿变压器、真空有载调压开关、补偿电容器组、保护系统、测控系统。
2.1系统示意图
2.3 调压式高压动态无功补偿系统系统优点
有级调压式高压动态无功补偿装置，属高压电力系统无功补偿设备，主要特征是设有特种自耦调压变压器与有载调压分接开关配合，受控于高压无功补偿自动控制装置，根据被补偿系统感性无功功率的变化动态调节补偿电容器的工作电压实现动态无功补偿。它具有可靠性高、动态调节范围宽、容量大、系统附加损耗小、对电容没有冲击且能延长电容使用寿命、补偿电容量的调节不改变谐波吸收比等优点。
2011年1月份，天兰线天水变电所对原有静态补偿系统进行了更换改造，采用调压式高压动态无功补偿系统，自2011年2月-11月，无功补偿稳定，功率因数均值达0.97以上，有效改善了供电质量。但是，其对高次谐波抑制方面效果不明显。
3、调压式高压动态无功补偿装置在谐波抑制存在的问题
虽然调压式高压动态无功补偿装置有着诸多的优点，对滤波补偿系统滤波的影响，可忽略不计，但在设计理念上主要是进行无功功率的补偿，兼顾了3、5次谐波的滤波功能，它与传统的静态补偿装置相比只是仅仅增加了特种单项有载调压变压器，克服了欠补偿和过补偿的问题， 但对牵引供电系统高次谐波抑制方面效果不强。
4、高次谐波的抑制措施
4.1对高次谐波引起网压异常波动的治理措施，一方面是降低机车本身的高次谐波电流值，即在机车上加装RC高通滤波器等方法。二是在牵引供电系统变电所增加滤波装置。
图4.1 电气化铁道谐波、无功治理方案
4.2 有源电力滤波器在牵引供电系统的应用
采用有源电力滤波器（Active Power Filter,简称APF）是牵引供电系统谐波抑制的一个重要发展的趋势。APF是一种新型谐波和无功补偿装置，在补偿无功的同时有源滤波器能对谐波进行有效治理。其基本原理是：通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。按照与补偿对象的连接方式，APF可分为串联型和并联型。串联型APF不能进行无功补偿，且绝缘困难，维修不变，因此，它的实用性受到限制。
大容量的有源滤波器造价高、功耗大，在实际应用中受到限制。为了获得较好的滤波特性且降低造价，人们提出了有源与无源混合滤波器方案。在混合滤波系统中，对于负载侧的谐波电流源，有源滤波器被控制为一个等效谐波阻抗，它使无源和有源滤波器总的串联谐波阻抗对各次谐波都为零，从而使所有的负载谐波电流全部流入无源滤波器支路，达到提高无源滤波器滤波效果的目的，此时有源滤波器的输出补偿电压为所有负载谐波电流流过无源滤波器时产生的电压。这样充分发挥LC无源滤波器和APF各自的优势，尽量减小APF的容量，解决了绝缘和最佳投资的问题。
5、 结束语
随着既有线电力机车的不断更新，牵引变电所现有补偿装置在高次谐波抑制方面效果差的缺点的显现，对牵引供电设备运行安全造成了严重影响。所以，如何更好的实现铁牵引变电所无功补偿，谐波治理，更好的实现环保运输节约能源消耗是当今需要考虑的关键问题。
参考文献
[1] 袁文海：高次谐波的探讨与治理方法[J]，新疆电力，2006，（1）：22-23。
[2] 王勇：补偿电容回路中加设电抗器的分析及研究[J]，建筑电气，2001，（7）：63-68。
[3] 李鲁华：电气化铁路供电系统[M]，中国铁道出版社，2008:21-38。
[4] 吕润徐：电气化铁路电力牵引机车牵引负荷的谐波分析[J]。山西电力技术，1985:4-5。
[5] 贺威俊、李群湛、刘学军：牵引变电站综合自动化与专家系统运用研究 ，[期刊论文] -铁道学报，1996(02)。
“目前，宁夏石嘴山供电局投运的35KV户外电网限流装置每年可节省运行损耗高达390万千瓦时，直接节电经济效益达195万元。到2020年，宁夏电网采用‘节能型电网限流装置’的成本约为2900万元。相比目前应用的断路器而言，仅此一项可节约2.86亿元。宁夏电网的装机水平和电网规模约占全国电网的1%左右，依此计算，若将该装置在全国推广，可节约资金高达286亿元。”
以上精辟判断，出自负责该课题组的宁夏电力科学研究院系统分析室主任黄永宁。
现年48岁的黄永宁，在人生的26年里与“电力系统分析”结下不解之缘。多年来，他以严谨的科学态度和争创一流的职业精神，刻苦钻研、勇于拼搏，填补了宁夏电网系统分析和仿真计算、电能质量数字化分析、相量测试等电网智能分析领域的空白。
功夫不负有心人。2011年9月，黄永宁被荣聘为宁夏电力公司首席技术专家，成为勇立电力科研 “潮头”的领军人。
“宁夏电网必须有自己的电力系统分析软件系统！”
1981年，18岁的黄永宁考入西安交通大学。怀揣奉献电力科学事业的梦想，电机系发电专业成了他开启人生理想的钥匙。
“在大学校园，我常常凝望图书馆门口钱学森先生的高大塑像。在那里，我种下了此生与电力研究相守的‘种子’。每当遇到困难，科学巨匠的奋发精神总激励我前行。他们对祖国、对事业的热忱，不仅在专业学习方面给予我充足养分，更净化了我的灵魂。”黄永宁深情地说。
1985年，迈出大学校门的黄永宁，作为“支边”知识分子回到家乡，进入宁夏电力试验研究所（宁夏电力公司电力科学研究院前身）高压室工作。第二年他又调入刚成立的系统室，主要从事电网电力系统短路、潮流、稳定三大计算系统分析工作。
20世纪80年代中期，信息技术已经开始运用于电力系统各个领域，包括电网调度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等。然而，宁夏电网由于条件所限，海量的计算工作仍需依赖大量的人力计算。当时，电子计算能够进行电力系统三大计算的设备，离宁夏最近的是西安某科研机构所投运的VAX小型机，高昂的运算费用，往返的时间等巨大的成本使年轻的黄永宁感到“窝火”。他许下承诺：“宁夏电网必须有自己的电力系统分析软件系统！”
1986年年底，黄永宁背起行囊，赴清华大学深造。“那年春节我未能与家人团聚，但那次学习之旅使我真正迈进了智能电力系统计算的门槛，更加坚定了我致力‘电力系统分析’并一生都愿意为之付出的信念。”黄永宁说。
学习期间，他参与了编写程序及使用说明书，使宁夏电网成功引进了清华大学微机版《电力系统三大计算软件包》，填补了宁夏电力系统计算工作的空白。
“繁琐的计算推演，计算机可在下班时间运算。第二天上班时计算机显示出自己想要的结果，甭提多高兴了！”黄永宁的微笑里依然洋溢着昔日的兴奋。
那时，他是宁夏电力界最先接触电脑的“弄潮儿”。他的同事们也从浩瀚的数据计算海洋中解脱出来。当年的黄永宁虽然年轻，但是在大伙的心目中已成为知名的“电力人物”了。
如今，宁夏电科院所使用的电力系统计算分析工具，与当年相比不可同日而语。刚刚建成的“宁夏电力公司电网仿真实验室”是国内目前最为先进的全数字动态仿真系统之一。借助这一平台，黄永宁及其团队将开创宁夏电网电力系统仿真分析工作的全新局面。
“我们要像‘保健医生’一样，让电网运行‘规矩有型’”
又一个喜讯在宁夏电力系统交口相传――黄永宁主持完成的《节能型电网限流装置的研制与应用》科研项目，获宁夏回族自治区科学技术进步奖一等奖，宁夏电力公司科学技术进步奖一等奖，该装置的实用新型和外观设计两项专利获国家专利局授权。
迄今为止，国内外研究应用的超导故障限流器、串联谐振限流器及固态限流器等，采用电力电子器件的限流装置，虽然动作快速但容量有限，价格昂贵，应用量很少，大部分处于试验样机阶段。黄永宁及团队研制的节能型电网限流装置取得了新的突破。在石嘴山供电局投运的35KV户外电网限流装置，每年可节省运行损耗高达390万千瓦时，直接节电经济效益达195万元。
目前，黄永宁及其团队正在推进《户外高压可重复节能电网限流装置研制》科研项目。为克服瓶颈，他创造性地提出了“户外高压可重复节能限流装置”的构想。该装置以较低的成本和极大的节能降耗效果，实现在高压、超高压电网限制短路电流的功能。“这是一项世界领先技术”，黄永宁估算，该限流装置若运用于全国电网，将产生百亿元的经济效益。
“‘短路与谐波’是威胁电网安全的幽灵，必须像医生做手术一样精确诊治。”黄永宁做出剪刀的手势。自从事电能质量分析与测试以来，谐波成为了黄永宁及其团队直面的一大难题。黄永宁说，这一课题做了20多年，我们要像“保健医生”，手拿“手术刀”，让电网运行“规矩有型”。
黄永宁说，谐波是影响电网电能质量的“罪魁祸首”，对电网的污染就像化工厂向清澈的湖泊排污一样。在理想干净的供电系统中，在只含线性元件的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。在实际的供电系统中，由于有非线性负荷，如整流负载、电力机车、轧钢机、电弧炉等存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流，造成电网污染。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
“作为从事电网系统分析研究电能质量技术监督的一名工作人员，必须结合当地经济社会发展现状，为当地电力建设和用户使用优良电能，扫清一切技术故障。”黄永宁针对高耗能负荷，提出的无功补偿兼带滤波的措施被高耗能厂家广泛应用，使得电网电能质量得到显著改善。
1994年，第一条电气化铁路宝中铁路宁夏段开建，宁夏电网面临前所未有的全新课题。黄永宁开始研究电气化铁路对宁夏电网的影响。当时，他和团队率先在全国使用CHP电力系统谐波分析程序，进行宝中电气化铁道谐波及负序分量计算工作，计算报告《宝中电气化铁道宁夏段谐波分量计算报告》获宁夏电力公司优秀科技论文一等奖。
研究虽有进展，但如何将铁路机车运行过程模拟出来？机车运行过程中会产生多少谐波？带电多长时间？对供电电网有什么影响？一系列崭新的课题面前，黄永宁选择了重回母校“充电“，同时也为了圆梦。
黄永宁说，四年大学生活对自己而言是一场如痴如醉的梦，现在这个梦依然未醒。这一次寻梦之旅其实并不浪漫，面对电气化铁路对宁夏电网影响的整体分析评估，诸多技术难关需要攻克。最终，在导师的指导下，他以该项目为论文选题，如愿拿到了一直心仪的“工程硕士”。
“电网安全只有起点，没有终点”
见到黄永宁时，他正在电网仿真实验室指导同事做线路参数测试，模拟实验电网交直流混合仿真计算分析。偶尔会有争论，但他亲和的语气让实验室气氛融洽。其实，更多时候是他过硬的理论知识令同事们“折服”。
“与同事们探讨问题是一种快乐，争论会产生灵感，使得分析和实验能够走上捷径。”黄永宁笑呵呵地说。
在实验室里与他“交锋”的系统分析专责田蓓，与黄永宁共事7年，是他一手带起来的技术骨干。
2004年，宁夏电力试验研究所与银川电校合并为宁夏电力科技教育工程院。工程院成立后，系统室也进行了重组，只剩黄永宁一人。田蓓等新调入的7位电校老师，具备丰富的理论知识，但实践能力尚需提高。黄永宁的工作便由原来只管专业转变为专业、教培“两翼齐飞”。
田蓓和同事们回忆起当时的情景，感慨万千：“作为一名只教过电力基础课程的年轻职工，转为从事电力系统分析计算，心里完全没底。黄永宁耐心细致的言传身教，让我们很快找到了感觉。”
5年后，黄永宁的团队不仅承担起繁重的教学任务，电网分析专业更是突飞猛进，现已能够承担电网分析、试验方面的各项基础工作和国网公司科研项目，成绩斐然：
完成750kV、±500kV及大机组群接入宁夏电网的前期研究项目――短路电流、过电压计算及其限制措施研究两个子项目，获国网公司科技进步三等奖、宁夏电力公司科技进步特等奖；
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;
中图分类号：TM922.5文献标识码：A 文章编号：
1.前言
无交叉线岔可保证机车从正线高速通过，所以它的设计与运营维护是保证接触网高速运行的重要条件。本论文以徐兰客运专线郑西线为例，探讨三组无交叉线岔设计与维护过程的关键点：
徐兰客运专线郑西线是我国一条全线设计时速350Km/h的国产电气化客运专线。为确保动车组从正线上高速通过道岔时,受电弓在任何情况下均不与侧线的接触线相接触,动车组从侧线进入正线或从正线进入侧线时,受电弓能从侧线与正线接触线之间实现平稳过渡,不发生刮弓现象,在郑西线的站场侧线与正线相连的60kg/m钢轨1/41号高速单开道岔(简称41号道岔)采用三支无交叉线岔。经铁道部网检车和综合检测车现场检测,三支无交叉线岔符合高铁设计要求。 研究三支无交叉线岔的运营维护，对掌握高铁运行安全有着重要意义。
2.高速弓网受流对三支无交叉线岔的技术要求
2.1空间几何参数
2.1.1线岔的导高
动车组通过三支无交叉线岔时，受电弓始终保持与线岔的两支接触，这就对线岔处的三支导线的导高提出一个新的要求，始终要保持两支导线的平顺性，这才能保证列车高速通过时弓网的正常取流。
2.1.2线岔的拉出值
在三支无交叉线岔处,因要考虑到受电弓的有效工作宽度和受电弓在线岔处的水平晃动量等因素,所以对三支无交叉线岔每一点处每一支的拉出值的大小都有一个新的要求,防止受电弓通过线岔时导致因拉出值的不合适引起钻弓/打弓故障的发生
2.2 弓网动态接触力
弓网动态接触力一般按一个跨距为分析单位，分析参数有：最大值、最小值、平均值和标准偏差。各参数评判标准为：
最大值：Fmax=Fm+3ó（N）；
最小值：Fmin=20（N）；
平均值：Fm≤0.00097V2+70(N)；
标准偏差：ó≤0.3*Fm（N）
在双弓最小间距为160m的运行条件下,修正后的弓网间平均接触压力应低于图1的规定,最小接触压力应为正值,最大接触压力应低于300N,接触力标准偏差应不大于0.3Fm。因此线岔处的接触压力也要满足此条件。
图1 平均接触压力与速度关系曲线图
2.3抬升量
线岔悬挂点处接触线的抬升应符合EN50119（2001）的规定。正常运行时，最大跨距悬挂点处接触线计算和验证的抬升量不大于100mm；悬挂点处定位器自由抬升的设计范围至少应为计算抬升值的2倍。
综上所述，高速弓网受流系统对线岔的技术要求特别高，不仅从接触网的基本技术参数如导高拉出值等方面来评价弓网受流，还从接触力、抬升量等方面对高速铁路的线岔的技术提出了更高的要求。
3.郑西高铁受电弓与41号道岔结特征
3.1受电弓的基本技术参数
受电弓动态包络线：直线段左右摆动量250mm、上下晃动量200mm；
受电弓弓头宽度：1950mm；
受电弓工作宽度：1450mm；
受电弓工作范围：4950-5500mm;
滑板的最小宽度：1030mm；
滑板数量：2个；
滑板材质：碳；
受电弓静态接触压力：70±10N。
图2 受电弓机构示意图
3.2 41号道岔的结构特征
41号道岔用于中间站跨区间无缝线路的连接。 道岔采用43.090m长的60B40钢轨制造，全长L=140.599m,前端长度a=56.319m,后端长度b =84.280m。为弹性可弯接轨，接轨接端为插接式。
4. 三支无交叉线岔的布置原理
三支无交叉线岔为2条正线间的渡线道岔采用锚段关节式线岔图的接触网布置图。图3中，渡线电分段采用了四跨绝缘锚段关节形式（3#关节），以避免分段绝缘器产生的硬点影响。1#关节和5#关节为四跨非绝缘锚段关节，2#关节和5#关节为五跨非绝缘锚段关节（相邻2支悬挂各形成一个锚段关节）。图中编号②接触悬挂相对于另一正线而言为侧线支接触悬挂，编号③接触悬挂相对于另一正线而言所起作用与编号①作用相同，从B柱到C柱的区域为正线和侧线的转换区域（五跨关节的转换跨）。
图3 三支无交叉线岔平面布置图
当动车组在正线上运行时，受电弓不与编号③接触线接触，但在1#关节和2#关节处与编号②接触线存在转换过渡关系；当列车由正线驶入侧线时，受电弓首先在1#关节处由编号①接触线过渡到编号②接触线，然后再2#关节处（B柱到C柱之间）由编号②接触线过渡到编号③接触线，经过C柱以后完全驶离道岔进入侧线运行；当列车由侧线驶入正线时，受电弓首先在2#关节处（C柱到B柱之间）由编号③接触线过渡到编号②接触线，经过A柱以后在1#关节处再由编号②接触线过渡到编号①接触线，进而完全转入正线运行。
4.1三支无交叉线岔的始触区。由于三支无交叉线岔的重点是“三点”和始触区，它采用辅线、渡线及正线三线无交叉布置的方式，所以在始触区600-1050mm的区域内接触线不得安装任何线夹,包括定位线夹、吊弦线夹、电连接线夹等，交叉吊弦安装在550-600之间，但同时 “三点”的技术参数要满足要求，动车受电弓才可以平稳的从正线过渡到侧线，侧线过渡到正线。
4.2三支无交叉线岔“三点”的确定。无交叉线岔有两个关键定位点和一个等高点。平面布置时,应使侧线接触线和正线线路中心的距离大于两接触线间的距离。以郑西线的1/41号高速单开道岔, UIC 608 Annex 4a受电弓为例,如图3 弓头总宽度1950mm，弓头工作区为1450mm，受电弓最外端尺寸的半宽为725mm,水平摆动量为250mm(考虑350km/h速度),升高后的加宽为125mm。所以受电弓在侧线侧最外端可触及到的尺寸限界为:725+250+125=1100(mm)。郑西线三支无交叉线岔考虑到整个渡线及辅线的长度及道岔布置的对称性,单边采用两根道岔定位柱和两组硬横梁定位,如图4其中其中A点定位处正线拉出值50mm, 辅线居中,渡线拉出值350mm；B点为两内轨间距为800mm属于等高点，正线相对于侧线的拉出值满足1100mm，侧线相对于正线拉出值满足1100mm C点定位处正线拉出值350mm,辅线居中，渡线拉出值为350mm。，因而动车从正线高速通过岔区时,与区间接触网一样正常受流,不会触及侧线接触线,而与侧线接触悬挂无关。
图4 三支无交叉线岔“三点”平面示意图
由上面的分析可知,在受电弓由正线通过时,可以保证侧线接触线与正线线路中心间的距离始终大于受电弓的工作宽度之半加上受电弓的横向摆动量,因而正线高速行车时,受电弓滑板不可能接触到侧线接触线,从而保证了正线高速行车时的绝对安全性,并且在道岔处不存在相对硬点。
4.2.1动车由正线进入侧线线岔时。当机车从正线进入侧线时,在两轨间距为800mm的等高点处。因侧线线路中心相对于正线线路中心拉出值要满足1100mm受电弓滑板不可能接触到正线接触线上，受电弓滑过等高点后，侧线接触线比正线接触线高度又以4/1000坡度开始降低。因而,受电弓可以顺利过渡到侧线接触悬挂上。
4.2.2动车由侧线进入正线线岔时。当机车由侧线进入正线时, 在两轨间距为800mm的等高点处。因正线线路中心相对于侧线线路中心拉出值要满足1100mm受电弓滑板不可能接触到侧线接触线上，受电弓滑过等高点后,受电弓逐渐滑离侧线接触线,同时,侧线接触线高度又以4/1000坡度开始抬高,过等高点后,侧线接触线比正线接触线要高,所以受电弓能够顺利的过渡到正线接触线上。这时,受电弓将逐步脱离侧线接触悬挂而平滑地过渡到正线接触悬挂。
5. 三支无交叉线岔维护调整技术
5.1测量线岔。为掌握线岔技术参数及线岔变化情况，对三支无交叉线岔每季度进行测量一次，根据天气的变化适当增加测量次数。每次对始触区、交叉吊弦、“三点”的技术参数进行测量，如有不满足情况，对此处的导高及拉出值进行调整。
5.2拉出值的调整。如图4 等高点处的拉出值要满足1105mm，调整位置在等高点两侧的关键点，只要A点定位处正线拉出值50mm, 辅线居中,渡线拉出值350mm；B点处正线相对侧线线路中心为1100mm，渡线相对正线线路中心为1100mm；C点定位处正线拉出值350mm,辅线居中，渡线拉出值为350mm。正线拉出值允许偏差±10mm，侧线拉出值允许偏差±20mm。
5.3导高的调整。三支无交叉线岔侧线导线高度的调整应从等高点按着4/1000的坡度向两边顺坡。
5.4吊弦的检调。根据导高的调整预配吊弦的长度，以满足此处接触线的高度。
5.5继续测量线岔。对线岔各点的数据进行测量一遍，看始触区、交叉吊弦、“三点”的数据是否满足设计要求，不合适再次进行调整。
6.结论
本文通过高速取流时受电弓对接触网线岔的技术要求，分析了三支无交叉线岔设计的设计原理和维护的主要方法。在维护的过程中要特别注重对三支无交叉线岔拉出值的调整以及三支无交叉线岔导高平顺性调整的方法，对于高铁日常维护及确保高铁运行安全有着重要的参考价值。
参考文献：
〔1〕王章刊.浅谈接触网无交叉线岔调整.西安：西铁科技，2009（4）
〔2〕王作祥.客运专线影响接触网运行的几个关键环节.北京：电气化铁道，2007（1）
〔3〕于万聚.高速电气化铁路接触网.西南交通大学出版社，2003
中图分类号：U226 文献标识码：A
在电力机车的运行过程中，受电弓在接触悬挂下高速滑动运行，从动力学角度，表现出弓网接触压力的作用和受电弓滑板产生横向振动的动态响应，如图1表示。
图1 系统信号分析框图
目前国内外广泛采用弓网接触压力直接测试方法。但在高速运行时，测量信号容易受到弓网接触振动造成的电磁火花的干扰；附加的压力传感器，增加了滑板重量，改变了滑板的外形，使受电弓的稳定性和安全性受到影响。
本论文提出的测试方法（图2），是在车顶并排对称安装多个激光测距传感器，通过测试受电弓滑板底部横向振动位移，从而，计算弓网接触压力、拉出值、弓网冲击（硬点）和接触线高度等动态参数。
图2 受电弓滑板响应测试模型
1 弓网接触响应测试原理
滑板在弓网接触运行中的振动，可近似认为是两端固支的滑板弹性梁的横向弯曲振动、两端弹性支撑的滑板刚梁上下传动和平面转动的复合运动。滑板弯曲振动模态则可以用欧拉-伯努利梁求解。图2中表示作用在滑板梁的第个节点的弓网接触激振力，其作用的不同位置示意接触线拉出值的变化。表示放置于车顶平面对准受电弓滑板底部第个高速激光传感器的位移测量值，其动态响应关系用传递函数可表示成如下矩阵形式：
（1）
（1）式中可通过单位冲击响应的数字计算得到，于是，根据卷积原理，弓网接触压力可表示如下：
（2）
由各激光传感器测试的离散位移信号，可实时得到弓网冲击加速度，导线高度和拉出值，表示如下：
（3）
（4）
（5）
上式中为车顶传感器的基准高度，为激光传感器的个数，为激光传感器的分布序号，表示各激光传感器几何位置对称加权系数。
2 滑板梁的动力学分析
将图2的模型分解为一个两端固定支撑的受电弓弹性滑板梁和一个两端等刚度弹性支撑的受电弓刚性滑板梁。先分别求出各自的动态响应，然后在静平衡位置的轴上的同一点对横向响应位移进行叠加。
2.1 受电弓滑板刚梁在平面内的振动
设支撑弹簧刚度为，滑板刚梁长度为、线密度为、质量为、质心为，滑板刚梁绕质心的转动惯量为，取质心的横向位移及滑板刚体绕质心的角位移作为广义坐标（），对滑板进行受力分析，建立受迫振动微分方程如下：
（6）
（7）
令，由此求得刚梁横向振动的固有频率和刚梁绕质心转动的固有频率为：
（8）
（9）
采用Duhamel积分法求解（6）式和（7）式，由图3知当弓网接触力在处作用时，滑板刚体处由横向振动和绕质心转动产生的复合横向振动位移可表示如下：
（10）
2.2 受电弓滑板弹性梁弯曲振动振型函数
以两端固定支撑的滑板弹性梁在横截面对称平面内的横向位移作为广义坐标，并设梁的线密度为，抗弯刚度为EI，受力分析如图4所示。根据达朗贝尔原理和力矩平衡原理可得到滑板梁横向振动的四阶齐次偏微分方程：
（11）
对（11）式用分离变量法求解并应用克雷诺夫函数可得滑板梁固有频率的计算公式和横向弯曲振动振型函数：
（12）
（13）
为计算方便，振动滑板梁的计算参数取值如表1所示。
由此求得1阶模态的固有频率为94.5Hz，2阶模态的固有频率为258Hz，3阶模态的固有频率为505Hz，4阶模态的固有频率为829Hz。
（13）式中可以是任意常数。只要将各阶固有频率对应的的值代入该式，即可求得滑板弹性梁横向弯曲振动的各阶相应的主振型。
2.3 受电弓滑板弹性梁动力冲击响应 （见图5）
在滑板梁的处，假设有一弓网接触压力作用，自由振动运动方程可得到：
（14）
滑板均匀弹性梁的振型函数为式（13），将主振型正则化，利用其正交性特点，可得：
（15）
设各阶固有频率为，主振型为，1，2，3，….则弹性梁动力响应可用模态叠加（坐标变换）表示为：
（16）
利用主振型正交性质，由杜哈美（Duhamel）积分法求解得：
（17）
将式（17）代入式（16），可得滑板弹性梁原广义坐标的响应：
（18）
3 用数字计算方法求响应矩阵和传递函数矩阵
为了求式（1）中的传递函数矩阵[]，必须先求下式（19）中的响应矩阵[]。
（19）
传递函数矩阵[]和响应矩阵[]的关系为：
（20）
基于系统响应分析数字计算步骤如下：
（1）如图2所示，先假设在滑板上从左到右第一个确定的输入节点上作用一个确定的弓网冲击接触力，通过式（10）和式（18），分别计算各激光传感器对应位置的位移响应值、、…、。通过下式：
（21）
即可计算出。
（2）其它矩阵元素的计算方法同上，即通过下式可计算得到。
（22）
（3）由式（20）计算[]。
（4）由式（1）和式（2）计算。
（5）由式（3）、式（4）、式（5）分别计算接触网几何参数和动力学参数。
4 响应测试系统仿真
对图2所示的响应测试模型进行仿真，假设对称配置5个激光测距传感器，测试受电弓滑板底部-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m 等5个点的位移，如图6所示，取2.5，取1720Nm2，取0.8m，取2500 N/m 。
假设依次在受电弓滑板上-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m的地方垂直向下施加110N的弓网接触压力，通过式（10）和式（18），分别计算各激光传感器对应位置的位移响应值、、…、。通过式（21）计算，可得到响应关系矩阵式（23）。
由上式D矩阵求逆，可得到传递函数矩阵如式（24）。
如果还是用150N的弓网接触压力，在-0.4m和-0.2m，的地方垂直向下施加，并由此得到，再将代入式（2），反过来求得接触力为150N；如果还是用110N的弓网接触压力，在-0.25m的地方垂直向下施加，并由此得到，再将代入式（2），反过来求得接触力为98.77N，误差为10%，该误差主要由激光传感器的配置位置造成。
如果用150N的弓网接触压力在受电弓滑板上-0.4m 处垂直向下施加，如图7（a）所示，传感器各点位移响应如图6（a）所示；在-0.2m、0m、0.2m、0.4m处施加，力的作用图（图7（b）-（e））与位移响应图（图6（b）-（e））一一对应。
由此可见，采用传递函数计算方法的仿真与实际情况基本相符。
结语
基于系统响应原理测试高速铁路接触网动态参数的方法，其重要意义在于将测试传感器完全从受电弓滑板上撤离下来，这是高速铁路接触网车载动态测试追求的目标。如果采用图象处理和激光雷达等非接触式检测方式，由于其扫描周期和处理时间的限制，使得该方法从原理上无法实现对弓网高频动态特性的测试。在实际应用中，作者认为必须在实验室直接测试数据，然后对数据进行回归分析，校正核实计算模型。
参考文献
[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].西南交通大学出版社，2003
[2]Gukow，Kiessling Puschmann，Schmider，Schmidt.Fahrleitungen elektrtrischer
Banhnen.B.G.Teubner Stuttgart，1997
[3]张卫华.准高速铁路接触网动态性能的研究[D].西南交通大学学报，1997（2）
[4]藤井保和.高速铁路接触网的受流理论[J].铁道与电气技术，1991.6
电气化铁路接触网绝缘子表面积污， 在恶劣天气下引起污秽闪络，造成大面积、长时间停电故障，是频发性事故之一。陇海线邵岗集站、新月线焦作―柏山区间接触网2007年8月至2009年1月发生4次大面积连续污闪跳闸，多次发生零散跳闸，长时间中断供电，对运输干扰很大。断路器反复受冲击导致寿命下降，多处接触网绝缘子闪络击穿，严重影响牵引供电设备安全。
调查发现，邵岗集、焦作至柏山区间分别靠近瑞霖复合肥厂（以下简称瑞霖厂）、多氟多化工股份责任有限公司（以下简称多氟多公司），导致上述跳闸均由两厂排放的污秽造成。
1 化工污秽区段状况及跳闸特点
1.1 污秽源距铁路过近
《GB/T 16434-1996高压架空线路和发、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》规定：离化学污源和炉烟污秽300m以内为大气特别严重污染地区，是污秽等级最高的Ⅳ级。经测量，瑞霖厂排污烟囱距铁路78m，多氟多公司排污源距铁路36m。均为大气特别严重污染地区，应采取最严格的治污措施。
1.2 所排污秽具有腐蚀性
瑞霖厂主要排放物为SO2和含Cd、As、Hg、F废气，多氟多公司主要排放物为含氟废气，均为有毒有害物质，严重影响环境。污闪接触网金属构件腐蚀严重（见图1），周边植被异常枯萎。
图1 污闪接触网金属构件腐蚀情况
1.3 污染物排放筒高度较低
瑞霖厂排污烟囱高15m，多氟多公司采用无烟囱排放污染物。
1.4 污闪绝缘子表面脏污不明显
污闪绝缘子表面积灰不多，附着物多为白色颗粒，脏污现象不明显，巡视不易发现。
1.5 频繁跳闸持续时间长
邵岗集站接触网2007年8月24日连续跳闸10次，中断供电58分钟，9月27日跳闸9次，中断供电38分钟。焦作至柏山间接触网2008年2月24日连续跳闸9次，2009年1月31日跳闸4次。每次大面积跳闸均伴随雨雾天气，少则数小时，多则十几个小时。
1.6 绝缘子污闪范围大
距污染源约300m范围内，接触网绝缘子均发现闪络烧伤。300m～500m范围内绝缘子也有污秽吸附，但污秽积累速度减慢，由于清扫及时，未发生污闪故障。
1.7 跳闸均发生在雨雪雾等恶劣天气
2 绝缘子污闪分析
2.1 污闪形成机理
一般而言，干燥状态下绝缘子表面沉积的污秽物电阻很大，在雾、露、毛毛雨或者环境湿度较高的时候，污秽物中含有的可溶盐成份溶解，产生正负离子，可在电场力作用下定向运动，相当于在绝缘设备表面形成了一层导电膜，产生较大的泄漏电流。
由于绝缘子表面材质的不同、形状结构的变化、表面污层分布不均匀、污层润湿程度不同等因素的影响，泄漏电流在设备表面上的分布不均匀。在电流密度比较大的地方，热效应显著，污秽物中含有的水分被蒸发，在绝缘设备表面形成干燥带。由于干燥带中的污秽物绝缘电阻值很高，压降很高。当干燥带某处的场强值超过起晕场强时，就会发生不稳定的沿面局部放电现象，呈间歇脉冲状态。当放电火花熄灭时，由于此时已形成明显的干燥带，泄漏电流燥带的高电阻限制到很小的值，泄漏电流的烘干作用几乎终止，大气的潮湿会使干燥带重新湿润，从而在场强较高处又产生新的放电火花。
由于绝缘子的泄漏距离较小，如果绝缘子脏污比较严重、表面充分受潮，就会出现较强烈的局部放电现象，泄漏电流脉冲幅值较大，可达数十或数百毫安。这种间歇脉冲状放电现象的发生和发展也是随机的、不稳定的，在一定的条件下，局部电弧会逐渐沿面伸展并最终完成闪络，即污闪。
2.2 影响污闪因素
2.2.1 脏污与湿润
电压、气候、污秽是绝缘子污闪的三个要素，脏污、湿润是构成污闪的两项基本条件，二者缺一不可。绝缘子的泄漏电流最大值随等值盐密的增加成线性关系，随相对湿度的增加成非线性关系。
2.2.2 天气影响
中到大雨时水滴较大，降速较快，对污染绝缘子有冲洗作用，净化积污明显，不易发生污闪故障。而在雾天，浓度越大，泄漏电流值越大，更易发生污闪事故。
3 防范对策
对于一般的高积灰、高盐密污秽，防污闪技术措施主要有：提高绝缘水平（调爬及采用防污型绝缘子）、使用防污闪涂料、加强清扫。对于化工污秽，没有现成经验，我们先后尝试了多种方法。
3.1 绝缘整治
3.1.1 加强绝缘清扫，污闪可大大减少
在雨雾等湿润天气前清扫绝缘可有效避免污闪，但受天气预报准确率、检修天窗控制严格等影响，很难及时清扫绝缘子，故采取大大缩短清扫周期的方法。将检规规定的6～12个月清扫周期改为干燥季节每月清扫，雨雾季每半月清扫后，多氟多公司附近接触网污闪故障大大减少。
3.1.2 更换合成绝缘子，污闪周期可以延长
硅橡胶合成绝缘子有优异的憎水性和憎水迁移特性，同时由于等效直径小，泄露电流也就小于瓷及玻璃绝缘子，故具有相对较强的耐污闪能力。但当硅橡胶表面污层过厚，憎水性难以迁移至污层表面，在长时间的潮湿条件下，憎水性呈现逐渐减弱甚至暂时消失，导致绝缘子性能大大降低。多氟多公司附近接触网更换合成绝缘子后，在不清扫的情况下，污闪发生的周期从半个月延长至三个月左右。
3.1.3 更换大爬距绝缘子，防污闪能力略有提升
瑞霖厂附近接触网按重污区设计，原采用爬距1400mm绝缘子，后更换为爬距1600mm绝缘子，实践证明防污闪效果不理想。
3.1.4 加装绝缘子防尘罩，防污闪作用不大
为减少降落吸附在绝缘子上的污秽，在多氟多公司附近接触网棒式绝缘子有电侧第一与第二瓷裙间安装大半径防污罩，防污闪效果不理想。
3.1.5 涂刷长效憎水涂层，在化工污秽区不适用
RTV涂料优异的耐污闪性能是设备爬距不能满足要求时所采用的一种补救措施，主要用于变电站电瓷设备上。在多氟多公司附近接触网绝缘子上涂刷RTV涂料，其后4个月为无雨期未发生污闪，但在首场小雨时再次污闪。其原因是化工污秽具有较强腐蚀性，RTV涂料易受到破坏。
3.2 污染源治理
3.2.1 瑞霖排污设备改造后效果显著
据瑞霖厂提供的由环保部门出具的污染物排放检测报告，满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）二级排放标准。考虑到其排气筒距线路很近且高度过低，我们要求其加高烟囱，利用高空气流扩散快的特点，污染物向更高、更广的范围扩散，稀释排放废气，减轻局部地区大气污染。厂方将烟囱加高到55m，两年来，未发生污闪故障，效果显著。
3.2.2 多氟多排污依旧，污闪仍在
多氟多公司拒不承担治污责任，排污依旧，也未采用高烟囱稀释法。在按半月为周期清扫绝缘子的情况下，污闪故障仍有发生。
4 结束语
目前，电气化铁道进入快速发展期，沿线化工污秽导致接触网绝缘子污闪故障必然大量发生，这种电气化铁路的特有故障将大大降低牵引供电的可靠性，严重影响运输安全。缩短污秽区绝缘子清扫周期，有明显防污闪效果，但频繁作业投入很大；其它加强绝缘的方法效果欠佳；污染源治理作为防污闪治本之策，应坚决要求执行。
建议铁路主管部门联合环保部门，加强对电气化铁道沿线化工污秽源的控制。禁止在铁路近距离内（建议距500m以上）新建化肥厂、化工厂、钢铁厂、铝厂等可能导致污闪的化工污秽源，对既有导致接触网污闪的化工污秽源强制进行治污改造。
参考文献：
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.
中图分类号：X731 文献标识码： A
1.引言
我国铁路以提速为载体，以技术创新为依托，推动了铁路信号的技术改造与升级，广泛采用计算机技术，促进了铁路信号向数字化、网络化、集成化、智能化、综合化方向的发展。而铁路信号在铁路运输中起着相当于人“眼睛”的作用，对提高铁路运输效率、运输速度、保证行车安全都起着至关重要的作用。轨道电路、道岔、信号机是组成铁路信号的“三大块”，本论文将围绕着这三项内容，在设备安装完毕进入调试试验阶段展开讨论，建立模拟试验的模型，以解决模拟实验的有关难题，探讨出一条可行之路。
2.轨道电路模拟试验模型
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，两端加以绝缘，接上送电和受电设备构成的电路。当轨道电路内钢轨完整，且没有列车占用时，轨道继电器吸起，表示轨道电路空闲。轨道电路被列车占用时，它被列车轮对分路，轮对电阻远小于轨道继电器线圈电阻，流经轨道继电器的电流大大减小，轨道继电器落下，表示轨道电路占用。
根据轨道电路的原理，轨道电路模拟试验可分为室内部分和室外部分。在实际操作过程中，室外部分可以通过分线柜单独对室外电缆进行导通，也可以单独送电进行试验。对室内电路进行模拟试验，第一步是先模拟室外回室内的轨道电压，在分线柜侧对轨道电路进行送电，以检查轨道继电器是否能正常励磁。继电器试验完毕后，在室内分线柜上将所有轨道电路的回线（H）封连，引出一条电源线；将轨道电路的去线单独引出至模拟盘钮子开关的中接点，模拟盘所有钮子开关的前接点封连后引出一条电源线，两条电源线引至轨道电源变压器的二次侧。当扳动妞子开关时，轨道电路的通路就实现了闭合或者断开，实现了对室外轨道电路列车分路的模拟。
图1轨道电路模拟试验模型
3.道岔电路模拟试验模型
目前我国的道岔转折设备主要分为：直流电动转辙机（四线制或六线制）以及交流电动转辙机（S700K五线制）。道岔电路的动作原理是：通过定反操继电器来控制1DQJ和2QDJ吸起和落下状态，通过1DQJ和2QDJ吸起和落下来控制动作电流的流向，从而控制室外的电动转辙机转动，以达到转换道岔的目的。表示电路是通过1DQJ和2QDJ吸起和落下和室外电动转辙机内部节点的闭合位置来控制交流表示电源的流向，通过二极管整流后达到让室内表示继电器励磁的目的，从而反映道岔是在定位还是在反位位置。下面以直流道岔为例，探讨道岔模拟试验模型。
由动作电路原理可知：当道岔向反位动作时，电路中X2、X4通过直流电流；当道岔向定位动作时，电路中X1、X4通过直流电流，负载为室外电机中的定子线圈，通过的电流不大于3A，因此可以通过在X2、X4或者在X1、X4的分线盘位置加载的方式来达到模拟室外电机的目的，我们选用220V/200W的白炽灯泡作为负载。
由表示电路原理可知：当道岔在定位位置时，电路中X1、X3通过交流电流；当道岔在反位位置时，电路中X2、X3通过交流电流，负载为室内表示继电器线圈，是通过电机内部的整流二极管整流，室内的表示继电器励磁的。因此可以通过在分线柜位置的X1、X3和X2、X3上并联二极管就可以实现对表示电流的整流，达到模拟室外电机内部二极管的作用。
图2 道岔模拟试验模型
交流道岔的动作电路/表示电路原理跟直流道岔相近，只是动作线和表示线的配置与直流道岔不同，我们可以使用相同的方法来建立模拟试验模型。
4.信号机点灯电路的模拟模型
信号机点灯电路由室内电路和室外电路两部分组成，室内电路通过信号继电器（XJ）的节点来控制点灯。信号点灯电源XJZ220、XJF220经过熔断器（RD）、信号隔离变压器（GLB）还有灯丝继电器（DJ）将电源送至分线柜端子。然后经过室外分线盒送至室外点灯变压器，从而点亮信号灯光。根据实际电路的原理可以做出如下模型（以调车信号机点灯电路为例）：
根据点灯电路原理，将室内外点灯电路分开试验。试验室外点灯电路时，首先导通电路的通路，然后在分线柜点灯端子上单独送出220V点灯电源，以检查室外点灯电路的准确性。室内点灯电路的模拟试验模型当中通过在分线柜位置加入两只220V、60W的白炽灯泡，来模拟室外的信号机的点灯，从而检查室内点灯电路的正确性。
图3 信号模拟试验模型
第一个模型检查了点灯电路的正确性，但是在实际操作中，因为信号机数量较多，我们不可能在分线柜位置每架信号机都挂满灯泡，所以，我们通过建立以上这个模型来解决。在上述模型中我们将信号点灯220V电源加入信号变压器进行变压（变比20：1，可以用几个功率较大的普通轨道变压器实现），将高电压降至低电压（10V左右），然后将信号隔离变压器的一次侧跟二次侧进行封连（封线L、N），拔掉信号隔离变压器，将分线柜点灯线端子进行封连（封线J、K），这样就能保证灯丝监督继电器（DJ）励磁吸起了，从而模拟出来信号点灯电路的工作状态。
5.结论
我们在实际工程中通过几个车站对建立的模型进行了测试试验，在试验过程中我们也发现了一些问题，比如模拟道岔转辙机负载的白炽灯泡功率过小，一开始选用的60W，导致启动电路的1DDQJ不能保持较长时间励磁状态，致使2DDQJ不能转极，随后我们将白炽灯泡更换为220V/200W，这个问题得到了圆满的解决。另外信号机点灯用的白炽灯泡一开始使用的25W的，导致点灯回路电流过小，致使灯丝监督继电器（DJ）不能吸起，后来经过我们更换为40W的灯泡后，问题也得到了相应的解决。
经过一系列的测试试验，我们的模拟实验的方法由于具有简单、易操作、成本低、适用范围广泛、效果好等优点，在信号既有电化改造工程中得到了广泛的应用，比如：京沪电化济南枢纽、徐州枢纽工程，陇海电化徐连段等，得到了现场使用单位的好评。
参考文献
中图分类号：F53 文献标识码：A
收录日期：2011年11月21日
一、我国铁路运输业发展现状及存在的主要问题
随着改革开放的深化以及经济产业结构的调整，交通运输企业焕发出前所未有的活力，各种运输方式发展迅猛。铁路作为国民经济的大动脉，也是最大众化的交通运输工具，具有运能高、运距远、成本低、占地少、全天候、安全好、能源省、污染小等特点与优势，在国民经济中占有举足轻重的位置。
（一）我国主要铁路干线运输状况。目前，我国的干线铁路运输密度严重饱和的情况下货运也只能满足需求的60%，煤炭等重点运输物资只能“以运定产”，货车被迫迂回运输，仅绕行京九线每年造成的损失就高达1.58亿元。春运40多天，为调整运力，主要干线短途客车基本停开，货物列车大量减少。
1、货运需求不能得到满足。全国每天货运装车需求有14万～16万车，铁路只能满足60%左右，大量货物不能及时承运。以享受“重点运输”优惠待遇的煤炭运输为例，尽管煤运数量2005年比2004年增运6.8%，比1985年增运57.8%，达到8.2亿吨，但全国日均请求车满足率仍不到60%，许多煤炭企业只能“以运定产”，甚至影响到电力企业“因煤限电”。
2、运输密度大，运输能力紧张饱和。部分繁忙干线货运能力十分紧张。据《人民日报》登载：京沪、京广、京哈、京九、陇海、浙赣等六大干线，平均运输密度8，100万换算吨公里/每公里，是全路平均值的3倍，是俄罗斯平均值的5倍、日本的6倍、美国的7倍、德国的20倍、英国的22倍……大部分区段运输能力已接近100%。
（二）我国铁路季节性运能紧张。我国铁路运输效率世界第一，是靠牺牲货运保客运、牺牲短途保中长途、牺牲服务质量换取运输能力等非正常措施取得的。铁路客运面临的最大难题是季节性运能紧张。在春运、暑运、“五一”、“十一”等客流集中的120多天里，全路日发送旅客最高达470万人，直通旅客量更高达170万人以上，是平时客流的2～3倍。2010年春运，全国铁路共发送旅客1.36亿人次，比上年同期增长5%，再创历史新高。
（三）我国铁路现有技术装备情况。改革开放以来，中国铁路虽然有较大发展，但技术装备水平及质量仍远远落后于全社会日益增长的运输需求。2005年全世界铁路营业总里程约120万公里，完成工作量8.5万亿换算吨公里，我国铁路营业里程虽然只占全世界的6%，却完成了全世界铁路工作总量的近1/4。
1、铁路运输密度大。2005年我国铁路运输密度为3，550万吨/公里，是美国的2.44倍，日本的2.58倍，印度的2.75倍，法国的7.92倍，英国的9.65倍。
2、列车速度慢。发达国家铁路运行速度已经达200～300公里，2000年世界高速铁路总长达6，858公里。经过四次大提速，我国主要干线特快列车的最高时速达到了140～160公里，但是目前旅客列车技术速度只有71.4公里，旅行速度只有62公里；货物列车技术速度和旅行速度更低，分别只有41.7公里和32.4公里。
3、客货混跑、互相干扰。除即将投入运营的秦沈客运专线外，全国铁路均为客货混跑模式。
4、装备水平低，维修成本高。铁路机车车辆安全可靠性不高，存在危及运输安全的大量隐患，设备功能难以满足服务质量的要求，设备运用和维修成本高，需要运营单位大量的人力、物力和财力支持。
（四）我国路网分布现状。从《人民铁道报》等权威报刊的统计中显示，我国的铁路路网分布不均衡，路网密度小，而与之配套的铁路机构庞大、人员冗余多、管理效率低、运输主业负担沉重。我国铁路网主要分布在东北、华中和华北地区，而我国的西北、西南等西部经济欠发达地区铁路总量偏少，在一定程度上限制了这些地区的经济发展，成为地区经济发展的“瓶颈”。
按每平方公里拥有的铁路里程比较：中国0.56km/万人，加拿大16.180km/万人，俄罗斯5.900km/万人，美国5.55km/万人，法国5.00Km/万人，德国4.40Km/万人，英国2.85km/万人，日本1.59km/万人，印度0.63km/万人。从数据中我们看到：中国仅为加拿大的3.5%，美国的10%，人均才5.6cm，不及半根铅笔长，在世界排名100位之后；而另一方面铁路运输企业却是“国中之国”，机构庞大、人员众多。除仅拥有直接从事运输生产的车、机、工、电、辆等部门外，文、教、卫、生单位虽然已于2003年交地方，但公、检、法及一些附属工厂仍然存在，职工近300万人。据统计资料显示：在美国，1.5人管理1公里铁路；而在我国，43个人管理1公里铁路，可见效率的差距之大。
（五）我国铁路运输现行价格机制。计划经济时代形成的铁路现行价格机制缺乏灵活性，使得铁路运输企业不能运用这双“无形的手”调节客货运量，不仅在一定程度上约束了铁路自身发展，也造成了运量在不同时期、不同区段“忙”、“闲”差异巨大。旧的体制使铁路无法运用“价格”这支“无形的手”调节客货运量，造成运能紧张，有时又使得运能虚糜；而另一方面由于铁路运价由铁道部统一制定，路局、站段只能执行，没有调整的权利，致使运输站段无法根据市场信号调整运价使物资分流，造成部分铁路区段货源流失，运能虚糜。
二、铁路运输行业发展思路
（一）制定铁路交通运输行业发展战略的基本前提。经过近十几年市场经济导向改革，铁路交通运输行业所依存的经济环境和基础，已发生了深刻变革，面对新世纪的新形势，铁路运输行业制定发展战略必须注意以下两个基本前提：
1、将铁路交通运输行业放在优先考虑的战略位置。曾经有一种观点认为，铁路是夕阳产业，已处于行业发展的衰退期，其实无论从我国铁路与经济发展的实际情况考察，还是从西方铁路复苏的国际比较考察，抑或是从交通运输可持续发展的角度考察，铁路都是需要大发展的重要交通运输方式，它正处于行业的成熟发展期。从我国铁路运能短缺这一基本事实判断，铁路运输行业处在行业的成长期，应加大发展力度，以尽快发挥其应有的经济和社会效益。占地较少、对环境影响甚微的铁路运输，特别是电气化铁路和城市轨道运输，应成为我国交通运输体系发展的战略重点。
2、依行业市场化趋势制定行业发展战略规划。铁路运输行业市场化的表现在于：①进入上世纪九十年代之后，铁路货物运输需求主体单一的格局已不复存在。多元化的市场经济主体决定了多元化的运输需求主体，瞬息万变的市场行情产生了灵活多样的运输需求，使铁路运输的经营环境向市场化转变；②同一时期，铁路运输生产正常运行所必备的各种生产要素，如钢材、水泥、木材和柴油等，在国民经济市场化的总格局中，也日益市场化，使铁路运输生产的供给主要求助于市场，推动其经营成本随市场价格波动而升降；③铁路运输市场化的另一个推动因素是交通运输市场的激烈竞争。铁路运输行业开始留意研究公路、水路、管道和航空运输的动态和规律，从以前的市场垄断走向市场竞争。
（二）我国铁路交通运输行业发展战略步骤选择
1、实现运输主业和辅业分离。根据铁道部的统计数据，中国铁路现在职工人数为228.41万，其中运输主业职工152.68万人，非运输主业职工队伍较庞大，这是世界上其他国家的铁路行业所没有的现象。铁路办社会，大而全，势必制约铁路运输主业的发展。铁路系统中的社会公共部门，如公检法、医院和学校等社会性、事业性单位应剥离出铁路系统，这些单位可以说都与铁路运输没有直接关系，长期“捆绑”在一起将导致运输主业专业优势不突出，竞争能力低下。
2、对铁路运输行业进行股份制改造。股份制是一百多年来被实践证明为行之有效的资产组织形式，既可以迅速聚集社会资本，又可以完善公司法人治理结构。铁路行业在完成主辅业分离的前提下，选择业内的优质资产，即盈利能力强、管理效率高的资产，结合主干线、客运专线和城际客运铁路等项目建设，寻求境内外投资者，进行股份制改造，实现企业持续快速发展。
3、通过上市融资。实行股份制改造的目的是拓宽融资渠道，解决铁路建设资金主要依赖于铁路建设基金的收取与国家开发银行的长期借贷而成的长期性的极度短缺问题。其他渠道资金的进入为铁路加快建设速度和更大程度上扩展规模注入了强劲的动力，更重要的是有助于铁路部门引进新的经营管理理念、建立新机制。而其他渠道资金的筹集主要是通过公司上市来解决。
4、积极推进铁路行业技术引进开发，提高行业服务质量。科学技术是第一生产力，现代产业进步的最终驱动力是科学技术，包括与之相适宜的管理技术，员工和资金都因科学技术的光明前景而重新优化组合，以实现更高水平的产业生产力。这种技术效应是不可阻挡也无法回避的时代潮流，可谓顺之者盛，逆之者衰。我国铁路系统经过近年来的技术引进和自主开发，铁路技术的开发应用呈现出加速追赶的趋势。当前的工作重点是高速铁路系统技术开发及建设；铁路行车安全技术保障系统开发；重型优质钢轨及新型轨枕制造；编组站自动化、装卸作业机械化及货场设备制造；铁路客货运信息系统开发等。
5、注重和其他运输行业协调配合，创建交通运输领域“共赢”格局。在我国五大运输行业之间不仅存在着资源和市场的竞争，而且还存在着因各自优劣势相异而需要协调配合的实际可能，因此就可能会出现两种结局：恶性竞争与良性竞争。恶性竞争是不突出和强化自己的运输专业优势，不讲究服务的质量和方式，而是拼命压低运输价格，大打价格战，最后落得个共败共伤的结局，既浪费了经济资源，又造成了社会效益的损失；良性竞争与此刚好相反，五大运输行业坚守各自的目标市场，运输价格不下降或略微上扬，在运输服务的质量和方式上下足功夫，靠服务和技术创新来赢得市场，这样的竞争方式不仅合理配置了经济资源，而且创造了越来越大的社会效益。
三、我国铁路运输行业发展问题解决方法
（一）硬件改革思路
1、提高速度。提高运行速度是交通运输发展过程中的永恒话题。任何一种运载工具都在特定的介质中运行。随着科学技术的进步，能够克服介质阻力而不断提高前进速度。但是，如果与提速带来的效益相比没有明显的优势，那么这种提速也就没有生命力。所以，无论哪一种运输方式都有一个经济提速的空间。
各种运输方式提速的方法有共同的特点：首先，必须加大牵引力来获得足够大的驱动和制动功率，才能克服周围介质的阻力，跑得快、停得住；其次，必须有动力特性优良的运载工具，自重轻、阻力小、运行平稳、确保安全；另外，在运输基础设施方面也应尽量平直，减少对运载工具的干扰。
2、提高载重。如果说客运最关注速度的话，那么货运先要考虑的就是载重。客运高速化和货运重载化共同构成了现代交通运输的主体。
重载货运是综合运用一系列高新技术的结果。超强材料和结构的采用、超常功率的牵引和制动、大宗货物的集散和管理等，都是各种运输方式实现重载化亟待解决的问题。
（二）软件改革思路
1、智能化。智能运输系统（ITS）是通过对关键基础理论模型的研究，将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术和系统集成技术等有效地应用于交通运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的交通运输管理系统。交通运输现代化的必由之路是信息化，信息化的高级阶段就是智能化。智能交通系统是当前发展的重点方向。
2、环保化。交通运输在环境持续性危机中起着很大的影响。例如，汽车尾气对大气的污染，油船的泄漏和垃圾排放对水的污染，公路铁路施工中的不合理取土和填方，飞机、汽车、火车等噪声污染，电气化铁路和通信线路的电磁干扰等，都说明建设生态洁净型的现代交通运输系统是非常重要的。
四、结论
铁路运输行业的发展问题既是一个严肃的实践问题，又是一个重大的理论课题。因为通过中国铁路建设与发展的历史回顾和中外铁路行业的对比分析，很容易得出铁路运输行业物质基础薄弱的结论，发现存在着运能短缺的问题，而仅有这些还远远不够，问题的关键是：铁路运输行业如何在技术飞速进步、行业竞争激烈的时代条件下确定自己的发展战略以及如何实现自己的发展战略。21世纪服务业的竞争主要是品牌的竞争，积极主动与国际管理模式接轨，进行质量认证，取得进入国际市场的通行证，是市场竞争全球化、国际化的客观要求。中国运输物流企业必须借鉴国内外成功的经验，积极开展质量认证制度，建立品牌战略，实施品牌经营。只有这样，才能保持企业的持续竞争优势。同时，仿效外资运输物流企业的成功经验，积极开展境外业务，开拓国外市场。
主要参考文献：
[1]匡敏.建立铁路物流服务网络的思考.现代物流，2010.2.
[2]辛希孟.2011-2015年中国交通运输产业市场调查与投资发展前景预测分析报告.北京：中国社会科学出版社，2010.7.19.
[3]张春.范多俊.我国铁路运输业目前存在的问题及对策的探讨.甘肃科技，2010.
[4]郎茂祥，胡思继.用因素影响分析法进行铁路运营分析的研究[A].2001年中国管理科学学术会议论文集，2001.
一、电能质量指标
电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：
(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；(2)低频辐射现象：磁场、电场；(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；(5)静电放电现象。
对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。
保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。
电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。
二、电能质量标准
综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。
(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；
(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；
(3)电压不平衡；
(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。
(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)
三、电能质量污染的治理
1、治理的基础性工作
首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。
2、SVC装置
近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc(2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。
当负荷产生冲击无功QD时，将引起
Qi＝QD+QL+Qc(3)
其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。
SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：
(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。
(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。
(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。
(4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。
3、无源滤波装置
该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。
4、有源滤波器
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(ActivePowerFliter，缩写为APF)。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：
a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
b.滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；
