一種單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種單向?qū)ㄑb置，具體是一種單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬 于地鐵系統(tǒng)中雜散電流腐蝕防護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國絕大多數(shù)的地鐵設(shè)計(jì)方案中，在一些特殊地段如在車輛段的檢修與停 車庫中、過江隧道的進(jìn)出口處等地方，采用在軌道上設(shè)置絕緣結(jié)并增加單向?qū)ㄑb置的方 法，對(duì)雜散電流進(jìn)行防護(hù)；隨著我國的城市軌道交通進(jìn)入了大規(guī)模建設(shè)的高峰時(shí)期，對(duì)單向 導(dǎo)通裝置設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。
[0003] 單向?qū)ㄑb置的主回路占據(jù)了柜體內(nèi)的大部分空間，且主回路對(duì)裝配及空間配置 要求較高，主回路的布局設(shè)計(jì)也將決定二次回路的布局設(shè)計(jì)。通常主回路由二極管套件、電 流傳感器、快速熔斷器、隔離開關(guān)及連接這些元件的母排構(gòu)成，其中，母排起到電氣連接和 機(jī)械連接的作用，母排位置及形狀的設(shè)計(jì)是主回路布局設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，包括控制母排的 成本及對(duì)均流度的影響。
[0004] 目前，單向?qū)ㄑb置母排的設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)母排的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 沒有實(shí)現(xiàn)滿足均流度要求及裝配要求的情況下有效控制母排用量。因此，如何對(duì)單向?qū)?裝置母排進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)母排最優(yōu)布置效果，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì)方 法，對(duì)單向?qū)ㄑb置母排進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)滿足裝配要求和均流度要求的母排最少用量。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì) 方法，包括以下步驟： 1) 、通過參數(shù)化建模技術(shù)建立單向?qū)ㄑb置主回路的參數(shù)化三維模型，設(shè)置n個(gè)尺寸 為驅(qū)動(dòng)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)能使各支路的母排模型發(fā)生有效變化而盡可能的少； 2) 、以n個(gè)驅(qū)動(dòng)參數(shù)組成n維優(yōu)化變量x(n)，確立粒子群大小p及迭代次數(shù)T，確定p 個(gè)初始粒子； 3) 、分別獲得各粒子的適應(yīng)值，過程為：用粒子的各分量值替換三維模型對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)參 數(shù)值，用替換后的參數(shù)更新三維模型，獲得更新后的母排模型總質(zhì)量為此粒子的適應(yīng)值； 4) 、確定并儲(chǔ)存?zhèn)€體最優(yōu)粒子和全局最優(yōu)粒子，其中，以適應(yīng)值小的粒子為優(yōu)； 5) 、判斷迭代數(shù)是否到達(dá)T，到達(dá)則輸出此時(shí)的全局最優(yōu)粒子并進(jìn)入步驟7)，否則進(jìn)行 步驟6); 6) 、更新粒子群，生產(chǎn)新一代粒子群，各粒子依次按如下步驟進(jìn)行： 5601 :備份粒子的當(dāng)前位置，調(diào)整粒子的粒子位置和粒子速度； 5602 :干涉過濾：用新位置的各分量值替換對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)值，用替換后的參數(shù)值更 新三維模型，對(duì)母排模型進(jìn)行干涉檢查及最小間隙測量，若沒有發(fā)生干涉且最小間隙符合 要求值則進(jìn)入步驟S603,否則舍棄此新位置而調(diào)用備份的位置作為新位置，并進(jìn)入步驟S601進(jìn)行下一個(gè)粒子的更新，若已遍歷所有粒子則返回步驟3); S603 :均流度過濾：對(duì)更新后的主回路三維模型求解均流度，若均流度小于指定值則 舍棄此新位置而調(diào)用備份的位置作為新位置，否則使用此新位置；進(jìn)入步驟S601進(jìn)行下一 粒子更新，若已遍歷所有粒子則返回步驟3); 7)、用輸出的全局最優(yōu)粒子替換主回路三維模型的驅(qū)動(dòng)參數(shù)并更新主回路三維模型； 8 )、最后對(duì)母排模型的尺寸進(jìn)行圓整以符合生產(chǎn)要求。
[0007] 所述主回路三維模型的均流度求解過程為：劃分主回路模型成為多個(gè)支路模型一 提取各支路模型的電氣屬性一將各支路的電氣屬性代入電路模型一在電氣分析軟件中求 解電路模型得各支路電流一由各支路電流計(jì)算均流度。
[0008] 與現(xiàn)有的母排方法相比：本發(fā)明建立了參數(shù)化的單向?qū)ㄑb置主回路三維模型， 通過簡單的改變驅(qū)動(dòng)參數(shù)值就能建立和分析新的模型，提高母排的優(yōu)化設(shè)計(jì)效率； 通過優(yōu)化母排尺寸降低母排重量可直接的降低單向?qū)ㄑb置的生產(chǎn)成本； 通過對(duì)干涉、最小間隙和均流度進(jìn)行約束，可保證優(yōu)化后裝置的可靠性。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì)方法流程框圖； 圖2是優(yōu)化前的單向?qū)ㄑb置主回路三維模型示意圖； 圖3是優(yōu)化后的單向?qū)ㄑb置主回路三維模型示意圖。
[0010] 圖中：1、二極管套件模型，2、隔離開關(guān)模型，3、電流傳感器模型，4、快速熔斷器模 型，a-i、母排模型。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012] 在單向?qū)ㄑb置主回路中，二極管套件及隔離開關(guān)占據(jù)較大空間且對(duì)裝配要求較 高，對(duì)于通用產(chǎn)品，按照規(guī)格書中柜體要求首先設(shè)計(jì)二極管套件及隔離開關(guān)的安裝方式及 安裝位置，因此在進(jìn)行母排的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)二極管套件及隔離開關(guān)是相對(duì)固定的，可簡化設(shè) 計(jì)工作，提高效率。
[0013] 母排在主回路中起到電氣連接的作用，因此母排的設(shè)計(jì)結(jié)果將影響單向?qū)ㄑb置 的均流度，對(duì)母排優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行均流度約束可提高裝置的可靠性。
[0014] 如圖1所示，該圖是本發(fā)明單向?qū)ㄑb置母排優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的流程框圖。
[0015]1)、通過參數(shù)化建模技術(shù)建立單向?qū)ㄑb置主回路的參數(shù)化三維模型，設(shè)置n個(gè) 尺寸為驅(qū)動(dòng)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)能使各支路的母排模型發(fā)生有效變化而盡可能的少； 如圖2和圖3所示，主回路三維模型包括有：二極管套件模型1、隔離開關(guān)模型2、電流 傳感器模型3、快速熔斷器模型4及母排模型a-i。
[0016] 主回路三維模型包括兩個(gè)母排通路：（1)進(jìn)線母排模型e，i_二極管套件模型 1-電路傳感器模型3-母排模型h-快速熔斷器模型4-出線母排模型g，f，a; (2)進(jìn)線母排 模型e，d，c-隔離開關(guān)模型2-出線母排模型b、a;其中，所述二極管套件模型1及隔離開關(guān) 模型2的空間位置及姿態(tài)固定。
[0017] 母排模型的尺寸及位置受驅(qū)動(dòng)參數(shù)控制，快速熔斷器模型4的位置隨所連接的母 排模型的變化而變化。
[0018] 可在三維軟件中實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)參數(shù)通過關(guān)系式與母排三維模型中的母排長度尺 寸或位置約束尺寸相關(guān)聯(lián)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)的選擇以能夠驅(qū)動(dòng)母排三維模型產(chǎn)生有效變化且驅(qū)動(dòng) 參數(shù)數(shù)量最少為原則，有效變化是指母排總長度或者母排在各支路的長度分布發(fā)生變化； 因此優(yōu)化不會(huì)減少母排通路，優(yōu)化結(jié)果只影響母排尺寸及位置。
[0019] 參見圖2及圖3,可設(shè)置最少6個(gè)尺寸為驅(qū)動(dòng)參數(shù)使母排模型發(fā)生有效變化。參數(shù) 1為母排b的長度尺寸，母排b的右端點(diǎn)與隔離開關(guān)模型2上部固定；參數(shù)2為母排a水平 段長度尺寸，其水平段末端與母排b左端始終約束對(duì)其；參數(shù)3為母排f?左端在母排g長度 方向的位置尺寸，母排f左端與母排g頂端有距離約束，母排f右端與母排a緊貼約束，母 排a豎直段下端連接進(jìn)線電纜，電纜接線點(diǎn)豎直高度固定，母排g下端與快速熔斷器模型4 連接約