[发明专利]高速铁路牵引网三维暴露弧面投影面积计算的直击雷分析方法

摘要

一种高速铁路牵引网三维暴露弧面投影面积计算的直击雷分析方法，基本步骤如下：(1)获取高速铁路基本线路信息，将档距长度、高架桥结构高度、牵引网电气及几何结构特征参数均一致的档距划分为一类；统计沿线雷电活动参数，将其与不同类中的各档距对应；(2)根据类i牵引网特征参数建立类i一个档距的三维雷击模型，计算牵引网三维暴露弧面的垂直投影面积及遭受雷直击的概率；结合各档距雷电参数，计算类i所有档距遭受雷直击的综合概率及年直击雷跳闸率；(3)重复步骤(2)计算所有类牵引网遭受雷直击的综合概率和年直击雷跳闸率；(4)计算全线遭受雷直击的综合概率和年直击雷跳闸率。本方法可增强高速铁路直击雷防护的针对性和有效性。

主权项

高速铁路牵引网三维暴露弧面投影面积计算的直击雷分析方法，其特征在于，以档距为单位统计高速铁路除隧道外的各档距长度、高架桥结构高度、牵引网电气及几何参数这些结构特征参数，将全线结构特征参数一致的档距划分为一类，建立高速铁路直击雷害分析结构特征数据库；根据高速铁路支柱地理位置信息通过雷电定位系统统计线路走廊地闪密度和沿线雷电流幅值累积概率密度及最大、最小雷电流，建立高速铁路直击雷害分析雷电参数数据库，并与结构特征数据库中各类的档距对应；根据高速铁路不同类中牵引网的结构特征参数，分别建立其一个档距内的三维雷击分析模型，计算不同结构特征牵引网的三维暴露弧面在水平面上的垂直投影面积及遭受雷直击的概率；结合雷电参数数据库中各档距地闪密度、雷电流幅值累积概率密度及最大、最小雷电流，计算牵引网遭受雷直击的综合概率及年直击雷跳闸率，所述高速铁路牵引网三维暴露弧面投影面积计算的直击雷分析方法具体包括以下步骤：(1)获取高速铁路牵引网基本线路信息，统计其高架桥梁、路基、隧道架设方式，将路基归入桥身结构高度为零的高架桥梁，以档距为单位统计全线除隧道外的各档距长度、高架桥结构高度、牵引网电气及几何参数这些结构特征参数，牵引网电气参数包括承力索和馈线绝缘子串雷电冲击50%放电电压，几何参数包括承力索及馈线距桥面高度、弧垂及二者的相对位置关系，将结构特征参数一致的档距划分为一类，以此为标准将高速铁路全线档距划分为n类，其中第i类档距长L_i且包含m_i个档距，建立高速铁路直击雷害分析结构特征数据库；获取高速铁路支柱地理位置信息，通过雷电定位系统统计线路走廊地闪密度和沿线雷电流幅值累积概率密度及最大、最小雷电流，建立高速铁路直击雷害分析雷电参数数据库，并与结构特征数据库中各类的档距对应；(2)根据类i中牵引网结构特征参数建立类i一个档距内的三维雷击分析模型，分别计算馈线及承力索直击雷耐雷水平，计算不同雷电流幅值下馈线及承力索暴露弧面在水平面上的垂直投影面积和馈线及承力索遭受雷直击的概率；结合雷电参数数据库中类i各档距地闪密度、雷电流幅值累积概率密度及最大、最小雷电流，计算类i某档距馈线及承力索遭受雷直击的综合概率，取类i内馈线耐雷水平与该档距最小雷电流二者的最小值，取承力索耐雷水平与该档距最小雷电流二者的最小值，计算该档距馈线及承力索的年直击雷跳闸率；(3)重复步骤(2)计算类i内m_i个档距的馈线及承力索直击雷综合概率及年直击雷跳闸率，计算类i牵引网m_i个档距的平均直击雷综合概率及年平均直击雷跳闸率，直到n类高速铁路档距全部计算完成；(4)计算高速铁路全线馈线及承力索遭受雷直击的综合概率和年直击雷跳闸率。