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寒区路基分布式供热防冻胀系统的布局优化研究
1
作者
胡田飞
袁一飞
+2 位作者
张翊敏
岳祖润
刘梦圆
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第1期146-160,共15页
基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不...
基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不平顺,提出路基分布式供热系统的设计要素及建议值。建立单线铁路路基的足尺模型试验平台,制作与安装实体地源热泵系统,测试其在冬季的供热性能与热扩散规律。结合数值模拟手段,以供热管横向倾角(0°~10°)和纵向间距(1.0~4.0m)这2个要素为变量,共计77个工况,分析供热管在路基内部的三维传热特性。基于路基不同部位冻结深度及其差异值等指标的变化规律,对供热管的布置方案进行优化。结果表明:热泵供热管在最冷日的平均温度为28.6℃,起到有效的热源功能。供热管倾斜布置有利于消除横断面上的冻结深度差异。案例路基横向冻结深度差异值随着供热管横向倾角呈先减小、后增大的规律,变化幅度为0.87cm/1°;路基纵向冻结深度差异值随着供热管纵向间距呈逐渐增大的规律,变化幅度为1.2~3.2cm/0.5m。路基残余不均匀冻胀引起高低不平顺的可能性高于水平不平顺,且对供热管纵向间距的敏感性更强。根据铁路线路工务管理相关要求,对于案例单线铁路路基,建议供热管纵向间距取1.5~2.5m,横向倾角取7°~9°。
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关键词
路基冻胀
分布式供热系统
地源热泵
供热管
冻结深度
横向倾角
纵向间距
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职称材料
铁路沿线光伏供电系统优化设计方法研究
被引量：
4
2
作者
胡田飞
刘济华
+2 位作者
张翊敏
袁一飞
梁硕
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期769-780,共12页
离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对...
离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对铁路沿线特殊的用电场景与负载需求,提出了铁路沿线离网式光储系统的组件匹配原则及设计流程,构建了面向任意时间跨度的光伏供电系统优化设计模型,并基于Python语言编制了计算程序。模型包括太阳辐照量模型、光伏阵列倾角及间距模型、发电量模型、光伏组件数量及串并联方案模型、蓄电池模型、控制器模型及逆变器模型等。计算程序实现了光伏阵列最优倾角的自动搜索,可以针对不同地理位置、用电量和用电时间跨度(月、季节、年等)的负载需求,并考虑气象条件、组件性能衰减等因素的影响,完成光储系统的设计选型和安装方案优化。在准池铁路的实际应用表明,一年中光伏阵列在各月对应的最优倾角存在明显差异,6月达到最小值16°,12月达到峰值69°。以全年、夏半年、冬半年的最大总辐照量为目标时,最优倾角分别为46°、25°、61°。对于案例中冬季型负载,采用基于本文模型的设计方案相比规范建议方案节省投资8.8%。研究成果可为铁路沿线光伏供电系统应用提供一种便捷的设计方案。
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关键词
铁路
光伏供电系统
光伏阵列
太阳辐照量
最优倾角
冬季型负载
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职称材料
题名
寒区路基分布式供热防冻胀系统的布局优化研究
1
作者
胡田飞
袁一飞
张翊敏
岳祖润
刘梦圆
机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
石家庄铁道大学土木工程学院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第1期146-160,共15页
基金
国家自然科学基金资助项目(52172347)
河北省自然科学基金资助项目(E2023210064)
中央引导地方科技发展资金项目(226Z5402G)。
文摘
基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不平顺,提出路基分布式供热系统的设计要素及建议值。建立单线铁路路基的足尺模型试验平台,制作与安装实体地源热泵系统,测试其在冬季的供热性能与热扩散规律。结合数值模拟手段,以供热管横向倾角(0°~10°)和纵向间距(1.0~4.0m)这2个要素为变量,共计77个工况,分析供热管在路基内部的三维传热特性。基于路基不同部位冻结深度及其差异值等指标的变化规律,对供热管的布置方案进行优化。结果表明:热泵供热管在最冷日的平均温度为28.6℃,起到有效的热源功能。供热管倾斜布置有利于消除横断面上的冻结深度差异。案例路基横向冻结深度差异值随着供热管横向倾角呈先减小、后增大的规律,变化幅度为0.87cm/1°;路基纵向冻结深度差异值随着供热管纵向间距呈逐渐增大的规律,变化幅度为1.2~3.2cm/0.5m。路基残余不均匀冻胀引起高低不平顺的可能性高于水平不平顺,且对供热管纵向间距的敏感性更强。根据铁路线路工务管理相关要求,对于案例单线铁路路基,建议供热管纵向间距取1.5~2.5m,横向倾角取7°~9°。
关键词
路基冻胀
分布式供热系统
地源热泵
供热管
冻结深度
横向倾角
纵向间距
Keywords
embankment frost heave
distributed heating system
ground source heat pump
heating pipe
freezing depth
lateral inclination angle
longitudinal spacing
分类号
TU442 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
铁路沿线光伏供电系统优化设计方法研究
被引量：
4
2
作者
胡田飞
刘济华
张翊敏
袁一飞
梁硕
机构
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室
石家庄铁道大学土木工程学院
石家庄铁道大学交通运输学院
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期769-780,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(42001059)
中央引导地方科技发展资金资助项目(226Z5402G)
+1 种基金
河北省自然科学基金资助项目(E2020210044,E2023210064)
河北省省级科技计划资助项目(225676162GH)。
文摘
离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对铁路沿线特殊的用电场景与负载需求,提出了铁路沿线离网式光储系统的组件匹配原则及设计流程,构建了面向任意时间跨度的光伏供电系统优化设计模型,并基于Python语言编制了计算程序。模型包括太阳辐照量模型、光伏阵列倾角及间距模型、发电量模型、光伏组件数量及串并联方案模型、蓄电池模型、控制器模型及逆变器模型等。计算程序实现了光伏阵列最优倾角的自动搜索,可以针对不同地理位置、用电量和用电时间跨度(月、季节、年等)的负载需求,并考虑气象条件、组件性能衰减等因素的影响,完成光储系统的设计选型和安装方案优化。在准池铁路的实际应用表明,一年中光伏阵列在各月对应的最优倾角存在明显差异,6月达到最小值16°,12月达到峰值69°。以全年、夏半年、冬半年的最大总辐照量为目标时,最优倾角分别为46°、25°、61°。对于案例中冬季型负载,采用基于本文模型的设计方案相比规范建议方案节省投资8.8%。研究成果可为铁路沿线光伏供电系统应用提供一种便捷的设计方案。
关键词
铁路
光伏供电系统
光伏阵列
太阳辐照量
最优倾角
冬季型负载
Keywords
railway
photovoltaic system
photovoltaic array
solar radiation
optimum inclination angle
wintertype load
分类号
TU442 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
寒区路基分布式供热防冻胀系统的布局优化研究
胡田飞
袁一飞
张翊敏
岳祖润
刘梦圆
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
铁路沿线光伏供电系统优化设计方法研究
胡田飞
刘济华
张翊敏
袁一飞
梁硕
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
4
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