接触网补偿装置是调节接触网张力,改善高速列车弓网受流条件,保障接触网安全运行的重要装置。对接触网张力补偿装置进行在线监测,可及时发现接触网隐患和故障,提高接触网运行可靠性,保障接触网运行安全。接触网状态主要受温度影响,同时还受风速、弓网接触、自由振动等的影响,在接触网补偿装置上反映为b值(坠陀串最下端坠陀的底面到地面的距离)的变化。目前还没有人根据补偿b值对接触网状态进行预测和判定,本文设计了一套接触网补偿装置在线监测系统,可实现对接触网状态的预测和判定及故障报警功能。为研究接触网补偿b值随风速变化的振动特征,本文以京津接触网为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件搭建12跨接触网模型,以Davenport谱为目标谱,采用线性滤波法自回归模型模拟脉动风速时程,通过有限元仿真得到接触网补偿位移随风速变化的振动特征,结合参考文献总结出接触网在风致振动、弓网接触、自由振动下的振动频率、振动波形、振动时长等特点。由于补偿装置风致振动位移在风速大于30m/s时与接触悬挂断线导致的b值变化相近,且风致振动频率包含自由振动和弓网振动频率,为准确判定接触网状态,本文利用基于虚拟观测量的固定点(Fast ICA)算法将风致振动位移从总位移中分离,同时提出一种基于频谱分析-最小失真准则(FFT-MDP)的方法消除分离信号幅值、相位、排序的不确定性,再根据分离风致振动位移后的补偿位移判断接触悬挂断线故障和根据振动特征判定自由振动与弓网振动状态。根据以上研究本文开发了一套接触网补偿装置在线监测系统,下位机从功能设计、节电设计、数据通信、电源设计等方面着手开发,经计算,下位机采用节电方案可有效节省10Ah电量,实际耗电量约为不采用节电方案时的33.9%。根据《接触网运行检修规程》规定,接触网正常运行时补偿装置a、b值不得小于200mm,当b值超出规定值时下位机将通过短信发出故障预警。上位机从指令控制、无线通信、数据存储管理、数据处理分析、状态判定与预测等方面着手开发,不仅能判断接触悬挂断线故障和接触网振动状态,还可预测补偿装置b值随温度的变化曲线,与实测曲线对比判断接触网卡滞、零件松动等故障。目前该在线监测系统安装在北京动车段,能够长期稳定运行,并获得中国计量科学研究院的校准证书,在智能监测、故障预警、数据管理和铁路6C系统建设等方面具有重要意义。接触网补偿装置是调节接触网张力,改善高速列车弓网受流条件,保障接触网安全运行的重要装置。对接触网张力补偿装置进行在线监测,可及时发现接触网隐患和故障,提高接触网运行可靠性,保障接触网运行安全。接触网状态主要受温度影响,同时还受风速、弓网接触、自由振动等的影响,在接触网补偿装置上反映为b值(坠陀串最下端坠陀的底面到地面的距离)的变化。目前还没有人根据补偿b值对接触网状态进行预测和判定,本文设计了一套接触网补偿装置在线监测系统,可实现对接触网状态的预测和判定及故障报警功能。为研究接触网补偿b值随风速变化的振动特征,本文以京津接触网为研究对象,利用COMSOL Multiphysics软件搭建12跨接触网模型,以Davenport谱为目标谱,采用线性滤波法自回归模型模拟脉动风速时程,通过有限元仿真得到接触网补偿位移随风速变化的振动特征,结合参考文献总结出接触网在风致振动、弓网接触、自由振动下的振动频率、振动波形、振动时长等特点。由于补偿装置风致振动位移在风速大于30m/s时与接触悬挂断线导致的b值变化相近,且风致振动频率包含自由振动和弓网振动频率,为准确判定接触网状态,本文利用基于虚拟观测量的固定点(Fast ICA)算法将风致振动位移从总位移中分离,同时提出一种基于频谱分析-最小失真准则(FFT-MDP)的方法消除分离信号幅值、相位、排序的不确定性,再根据分离风致振动位移后的补偿位移判断接触悬挂断线故障和根据振动特征判定自由振动与弓网振动状态。根据以上研究本文开发了一套接触网补偿装置在线监测系统,下位机从功能设计、节电设计、数据通信、电源设计等方面着手开发,经计算,下位机采用节电方案可有效节省10Ah电量,实际耗电量约为不采用节电方案时的33.9%。根据《接触网运行检修规程》规定,接触网正常运行时补偿装置a、b值不得小于200mm,当b值超出规定值时下位机将通过短信发出故障预警。上位机从指令控制、无线通信、数据存储管理、数据处理分析、状态判定与预测等方面着手开发,不仅能判断接触悬挂断线故障和接触网振动状态,还可预测补偿装置b值随温度的变化曲线,与实测曲线对比判断接触网卡滞、零件松动等故障。目前该在线监测系统安装在北京动车段,能够长期稳定运行,并获得中国计量科学研究院的校准证书,在智能监测、故障预警、数据管理和铁路6C系统建设等方面具有重要意义。