车网电气耦合基础理论与关键技术研究

高速列车通过受电弓和接触网之间的滑动接触获取电能，接触力过小容易出现离线、拉弧，甚至供电中断，过大会导致弓网的严重磨损，因此良好的车网耦合是列车安全运行和稳定受流的前提。研究车网耦合系统实质是研究如何保证弓网保持良好的滑动接触，这必须从系统建模、参数优化和主动控制三方面入手：本项目将建立精确的车网电气耦合系统模型，这是进行理论分析和进一步研究的基础，该模型包括弓网动力学模型和电阻抗模型，两者组成了整个耦合系统；利用动态优化设计与受电弓主动控制相结合的方面来改善弓网的动态接触性能，动态优化设计旨在优化系统物理参数，提高最小接触力减小最大接触力实现弓网的最优耦合；对于高速列车，改善车网耦合系统最有效的方法还是对受电弓的主动控制，以弓网接触力为控制目标，设计非线性控制器，对弓网接触力波动进行控制，减小接触力波动范围，降低离线率,提出车网耦合系统的优化控制方法。

高速列车具有高速运行品质，因此对列车的安全性和可靠性提出更高的要求，要保证列车安全可靠运行，关键在于如何保证良好的牵引供电和弓网有效耦合。本项目推导并建立了适合高速铁路牵引供电系统的非线性时变阻抗模型及真实模拟弓网运动的3D实体动力学模型，设计了一套可以查看变量、修改弓网系统参数、记录实时结果数据的牵引供电与受电仿真系统平台并开展了高速铁路接触网的相关研究。基于弓网系统动力学模型，采用均匀设计方法设计实验，得到了在既定接触网参数条件下的受电弓物理参数优化值，优化了弓网系统物理参数，提高了弓网受流质量及列车的行驶速度。构建系统仿真平台进行仿真研究。