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题名道岔融雪系统电加热元件传热模型构建及分析
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作者
贺清
李宗霖
黄勇
李飞
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机构
兰州交通大学自动化与电气工程学院
兰州高铁基础设施段
中铁二十五局集团电务工程有限公司
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第2期841-851,共11页
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基金
甘肃省科技计划项目(23JRRA876)。
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文摘
为了研究道岔融雪的基本原理,解决电加热道岔融雪系统热效率低、融雪不充分、电加热元件故障率高等问题,以60 kg/m钢轨12号道岔为研究对象,基于MATLAB和COMSOL分析软件构建出“道岔尖轨结构-电加热元件-积雪-空气”的融雪模型。将融雪模型分为无积雪的一般情况和有积雪的极端情况,按照现场环境数据和参数进行模型仿真,将一般情况的仿真结果与现场实验收集的轨温数据进行对比,并模拟极端情况下原电加热元件的融雪效果,对温度分布,轨温变化和积雪融化程度进行分析。研究结果表明:通过对道岔尖轨轨腰加热方式进行建模,融雪模型与现场数据有较好的拟合度,温度差在±2℃内,相对误差保持在7%以内,验证了模型的可靠性。一般情况下,系统首次加热需要40 min左右将钢轨加热至目标温度,电加热元件冷却后再次加热至目标温度需要25 min左右。极端情况下,使用与一般情况首次加热的相同条件,此时轨温上升较为缓慢,与目标温度相差10℃左右,积雪相变程度在0.3以下,不能达到融雪的目的。极端情况下增加无积雪的对照组进行轨温模拟,积雪是影响轨温变化的主要因素。依据现场条件对道岔尖轨完成了传热模型构建,并验证了模型的准确性,同时实验证明了现有系统应对极端情况融雪效果不理想,为后续加热元件材料改进、安装方式优化、系统功率分时多路配置等方面提供了理论依据。
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关键词
铁路道岔
融雪系统
电加热
模拟仿真
传热模型
温度分布
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Keywords
railway switch
snow-melting system
electric heating
simulation
heat transfer model
temperature distribution
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分类号
U213.6
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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