高铁牵引供电与区域电网相互作用及振荡机理研究项目摘要

高速铁路牵引供电负荷呈现频繁冲击、大功率、高密度等新特点，高铁运营以来频现系列异常或故障现象（如谐振过压、振荡封锁），给高铁甚至区域电网安全可靠带来了全新挑战，而目前该问题的产生机理尚不完全明确。项目首次从区域电网和牵引供电耦合的角度，提出高铁牵引供电系统与区域电网相互作用及振荡机理研究。通过建立区域电网-牵引供电（牵引网-动车-回流）动态耦合统一模型，考察区域电网与牵引供电的相互作用；研究相互作用下的低频振荡机理、高次谐波谐振机理，以解释电压振荡封锁、谐振过压、谐振过流等导致的供电中断或者设备故障等现象；研究大功率、不平衡、频繁冲击负荷作用下，区域电网运行的电压品质和灾变风险，通过开发动态仿真和同步高频数据采集系统获取数据以验证机理。项目采用实测数据、仿真分析、理论建模相结合的研究方法，有望全面揭示高铁牵引供电故障或振荡机理，对提出抑制方案、保障牵引供电和区域电网的安全可靠具有重要意义。

近年来，随着我国铁路运输的飞速发展，牵引供电系统特别是高速铁路牵引供电系统与区域电网耦合作用不断加强，同时其运行密度、容量及新型牵引负荷等特点引发的供电系统电能质量及稳定性问题不断加剧。基于此，本项目从区域电网和牵引供电系统耦合的角度出发，建立了区域电网-牵引供电系统动态耦合统一模型，重点关注耦合系统动态基波/谐波模型及用于稳定性分析的等效阻抗模型，考察了区域电网与牵引供电系统的相互作用；从枢纽牵引供电系统谐振特性、不同工况下的谐波特性及谐波综合治理等角度出发，系统揭示了区域电网与牵引供电系统相互作用下的枢纽系统谐波谐振机理；同时，从车牵系统动态潮流计算为出发点，开展了大规模频繁冲击复核下牵引供电系统综合电能质量分析，并开发设计了新型复杂牵引供电系统电能质量综合分析软件；以徐州枢纽牵引低频振荡实测为基础，通过时域仿真与小信号分析等手段系统揭示了牵引供电系统低频振荡的产生机理，并针对性的提出牵引主变扩容改造等抑制方案，并成功应用于现场；本课题组成功研制出区域电网——牵引供电系统高频同步采集系统，可以针对区域电网-牵引供电系统的复杂实际情况，进行针对不同现象的高频同步数据采集。至此，本项目实践了实测数据、仿真分析、理论建模相结合的分析方法，着眼于新形势下的牵引供电系统的新特点需求，对保障区域电网-牵引供电系统安全、稳定、可靠、高效运行，具有重要的理论与实际意义。 2100433B

《高速铁路对区域经济发展的影响机理及效应研究》应用高速铁路对区域经济发展影响的相关理论，对高速铁路对区域经济的影响机理进行研究，构建高速铁路对区域经济发展的关联效应研究框架，并以沪宁城际铁路为例，对高速铁路影响区域经济效应的分析与评价问题进行了探讨，进而对高铁建设提出建议，以期进一步丰富高速铁路对区域经济发展影响机理及效应研究的理论，对充分发挥高速铁路所具有的优势、促使形成良好的经济产业带提供有效指导，为推动交通和社会经济协调发展、国家和地方政府制定今后的发展规划和有关政策提供决策依据。

本书为“中国高铁丛书”中的一种。高速动车组的牵引供电系统主要由牵引变电所、接触网、数据采集与监视控制系统(SCADA)三大部分组成。本书是依据高速铁路主要行车工种的岗位标准和培训规范，结合铁路现代化发展的实际而编写。

桩基础作为重要的基础形式，已广泛应用在桥梁、港口码头、近海平台和土工建筑（如桩基挡土墙、开挖支护桩和抗滑桩）等工程项目中。在受到侧向荷载作用下，桩与土之间的相互作用机理十分复杂。桩在侧向荷载作用下的变形发展直至破坏过程，实质是桩与桩周土体相互协调、相互作用的结果。本研究基于可视化试验装置开展了模型单桩在干砂和饱和砂土中的侧向受荷试验，通过对比分析饱和度和密实度对桩-土相互作用的影响。基于PIV技术和多台相机标定方法，二次开发了Stereo-PIV程序。改编相机标定工具箱软件和三维共线方程解析法，自行编写MATLAB程序，重组三维空间坐标。结合土体表面的三维位移和桩的力学特性，分析主动桩、被动桩和中间土体的相互影响。本研究将渗水力技术与粒子图像测速技术结合，研制一种能量测土体位移的渗水力模型试验装置，并将此应用到侧向受荷桩土体位移场研究中，扩展了PIV技术的应用范围，量测了在不同重力场下的土体位移变化。还将透明土技术和粒子图像测速技术相结合，分析侧向荷载桩周土体内部的位移变化规律。通过多个平面的反距离加权插值分析，获得了土体内部的真三维位移，该方法可以有效的研究桩与土体的内部相互作用，为揭示桩-土相互作用机理提供更全面的数据。本研究从桩周土体位移的角度对侧向受荷桩的工作机理开展模型试验研究，为揭示桩-土相互作用机理提供更全面的和完整的参考。 2100433B