牵引供电系统仿真的方法和手段

为了使武广高速铁路的牵引供电系统设计达到先进、稳定、可靠、经济的最优化，在我国高速铁路的供电系统设计中首次引进和联合科研院校开发了用于高速铁路牵引供电系统设计的应用软件，包括牵引供电系统仿真软件（Webanet）、高速机车车辆（概念列车）参数仿真拟合软件（TP-RSIS）、牵引网分析软件（Tranas 1.0）等多项自主创新并成功应用的与国际接轨的先进技术手段。铁四院设计的牵引供电方案及仿真计算结论，与铁四院联合武广高速铁路咨询方（OPB公司），利用国际先进的另一牵引供电系统仿真软件Open Track & Open Power Net软件，共同完成的仿真结果和结论一致，为保证武广高铁的运输牵引供电提供了科学的技术保障。武广高速铁路的建成、试验、试运行和商业运行，验证了牵引供电系统设计中各种计算和分析结果的正确性，标志着我国350km/h高速铁路牵引供电系统设计和评估完全能够自主和准确地有效完成。

3.3.1.1　牵引供电计算用电力机车机车参数拟合研究

通过对以下研究目标，即250～350km/h高速车牵引质量750t，200km/h及其以下中速车牵引质量1000t大容量“重载”和350km/h“超”高速机车车辆的机车重量；牵引/制动轮重；列车额定荷载；运动质量系数；列车长度（m）；牵引/制动粘着系数；迎风面积（m2）；最大加速度和最大制动减速度（m/s2）；基本阻力计算公式；牵引力—速度特性曲线；制动力—速度特性曲线；再生制动力—速度特性曲线；牵引/制动功率因数—速度特性曲线；机电效率—速度特性曲线；频率（Hz）等共计32项牵引供电设计用必需的参数的研究，首次提出了牵引供电设计用高速机车车辆参数的拟合方法，系统地对国外典型的高速机车车辆、动车组以及国内的典型机车和动车组的有关参数进行了收集整理和仿真拟合。

用上述高速铁路的高速机车车辆（概念列车）参数仿真拟合软件version 1.0版，获得高速机车（或动车组）各种参数，比如我们当时设计武广高铁所创建的机车总功率为22000kW，与3年后铁道部招标的350km/h可持续运行的CRH3动车组和380A的最新型总功率基本相当，确保了武广高铁牵引供电系统设计的合理性和可靠性。(www.xing528.com)

3.3.1.2　牵引网电压、电流分布及接触网工程接地技术研究

通过该研究，统一归纳了直接供电系统、BT供电系统、AT供电系统、带回流线的直供系统、有埋设地线和回流线的直供系统钢轨电流与电位解析分析方法，首次提出了钢轨上有集中接地装置时的钢轨电位与电流解析分析方法；研究了牵引网各种基础性电气参数的计算方法、网络的数学建模方法及其计算机解法；结合工程实际，详细分析了牵引回流系统的各种降低钢轨电位措施的效果；完成了牵引网分析软件TranaEs 1.0的开发，在武广高速铁路初步设计中得到应用，取得良好效果。工具软件于2005年5月28日，由湖北省科技厅组织对铁四院和北京交通大学联合完成的《牵引网电压、电流分布及接触网工程接地技术研究》项目进行了鉴定，在牵引网电压电流分布及有关接地技术的研究中，在理论分析、数学建模、数值计算分析和软件开发上，均有创新，整体达到了国内领先水平。

武广高铁工程的详细设计过程中，还采用了国际知名的牵引供电系统仿真软件Webanet进行列车牵引计算和电气网络的潮流计算，采用Open Track & Open Power Net软件完成了运营仿真模拟和电网仿真，得到准确的供电系统和接触网系统的电气参数，并对TranaEs软件功能进行了有效验证。具体的研究内容参见第3.4节。