Kim, Jin-Woo;Park, Tong-Jin;Han, Chang-Soo;Chung, Kyul-Ryul
Proceedings of the KSME Conference
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2001.06b
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pp.571-577
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2001
In this paper, the dynamic response of the pantograph system that supplies electrical power to a high-speed rail vehicle were investigated. The analyses of the catenary based on the Finite Element Method (FEM) is executed to develop a pantograph fits well in high-speed focused on the dynamic characteristic analysis of the pantograph system. By simulation of the pantograph-catenary system, the static deflection of the catenary, the stiffness variation in contact lines, the dynamic response of the catenary undergoing constant moving load and the contact force analysis were executed. By the pantograph-catenary analysis, the design parameters of a pantograph could be optimized. For more improving the dynamic characteristics of the pantograph, the active-pantograph was investigated by controlling a contact force. The active pantograph showed the better performance compared to the parameter-optimized. However, the parameter-optimized pantograph would be acceptable for a high-speed rail vehicle through the design-parameter analysis.
Ko Tae-Hwan;Um Ju-Hwan;Eum Ki-Young;Shin Seung-Kwon
Journal of the Korean Society for Railway
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v.8
no.4
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pp.361-366
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2005
The high investment is necessary for the new high speed lines. So the KRRI has been interested in the possibility of upgrading the existing line in order to speed up the train in the conventional lines. The pantograph in train is indispensable in order to supply the electrification equipments with power in safe. The pantograph and the overhead wire form a dynamic coupled system and they affect each other through the contact force. Unfortunately, as the operational speed of a train increases, the vibration of the pantograph and the overhead wire also increases. This may lead to a zero contact force between the pantograph head and the overhead wire, which can results in the loss of contact, arching and abrasion. If the arching and spark happen between the pantograph and the overhead catenary system, the EMI(electro magnetic interface) and noises may occur. After all, the quality of current collection is deteriorated. This paper describes the dynamic response between the pantograph and catenary system by the numerical simulations and presents the LQ-servo controller to reduce the contact force variation
This paper presents the design method of low order controller for the active pantograph of electric train system. The pantograph is the most playa role to supply constant current to the train. The design objectives are to have good tracking performance about reference contact force despite the stiffness variation that is like sinusoidal function concerned in train speed or span length of contact wire. In this paper, we consider stiffness variation from external disturbance of active pantograph to simplify model equation, and propose simple second-order controller which is designed by Characteristic ratio assignment(CRA) control method. Finally, we verify time response appling to model equation of real system and frequency response about parameter uncertainty like stiffness variation. it is performed by Matlab version 6.5 and Matlab simulink simulation.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.7
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pp.95-100
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2013
In this paper, we propose an active controller for high-speed pantograph in order to improve the transient response. Electrical power is delivered from a catenary to the train via a pantograph and thus it is very important to regulate the contact force between catenary and pantograph. By regarding the catenary displacement as an unknown disturbance input and analyzing the frequency response from the disturbance to contract force. we present an active controller that utilizes the lead compensator and resonant controller. It is shown by the computer simulation that the substantial improvement in transient response can be achieved by the proposed controller.
The high investment is necessary for the new high speed lines. So the KRRI was interested in the possibility of upgrading the existing line in order to speed up the train in the conventional lines. The tilting train system has been developed because the reconstruction of railway for the cant compensation costs very high. The purpose of the tilting system is to compensate the centrifugal acceleration in order to reduce the lateral acceleration of the passenger at high speed on the curves.The pantograph of the tilting train is indispensable in order to supply the electrification equipments with power in safe. The dynamic interaction between the pantograph and the overhead catenary system causes the variation of the contact force and the contact force variation can cause contact losses, arcing and sparking. If the spark happens between the pantograph and the overhead catenary system, the EMI(electro magnetic interface) and noises may occur. After all, the quality of current collection is deteriorated. This paper deals with the active control of pantograph and presents the LQ-servo controller to reduce the contact force variation.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.12
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pp.2233-2239
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2007
The pantograph-catenary system is one of important components for high-speed rail system that are powered electrically. Electrical power is delivered from a catenary structure to the train via a pantograph and thus it is very important to regulate the contact force between catenary and pantograph. Although a lot of research results for active pantograph have been reported, most of them have made an unrealistic assumption that the catenary displacement is constant with respect to the time. In this paper, we present a new pantograph model that regards the catenary displacement as an unknown disturbance input. Moreover, a disturbance observer based controller is proposed to remove the effect of disturbance, i.e., the catenary displacement variation. The computer simulation result shows that the substantial improvement in regulating the contact force can be achieved by the proposed controller.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.7
no.2
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pp.105-108
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2015
There are a lot of traffic jams in the metropolitan area and the commuting time has been longer nowadays. So the urban people has been interested in the GTX(Great Train Express) project in Korea. The GTX is the train which runs at 200km/h speed in underground tunnels. If the train also operates at high speed in tunnel section, the pressure wave will happen and the uplift force of pantograph may vary abruptly. If the rigid trolley bar system is used in tunnel section, it is difficult to improve the commercial speed of train. In order to improve the train speed in tunnel section, this paper presents the new pantograph concepts which can change the suspension stiffness and deals with the dynamic behavior characteristics of pantograph according to the parameter variation.
Park, In-Ki;Park, Tong-Jin;Wang, Yeung-Yong;Han, Chang-Soo
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2001.10a
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pp.174.3-174
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2001
Electric power collection is one of the most important factors for the high-speed trains' operation. For the stable current collection, the contact wire of a catenary and the panhead of a pantograph should maintain a constant contact each other. In this paper, the catenary was modeled as a spring with time-varying stiffness from the point of a pantograph moving along the catenary, and the pantograph was modeled as a 3-D.O.F. mass-spring-damper system. Using the adaptive control method, the desired control performance could be obtained with the modeling errors and the time varying parameters. Also the state estimator was used considering the difficulty of applying the sensors obtaining feedback signals. Simulations were accomplished in various ...
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.6
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pp.850-854
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2014
Analyzing dynamic performance between pantograph and contact wire depends on mechanical and electrical conditions such as contact force, currents, aerodynamics of pantograph and tension of overhead contact wire. For the characteristic of dynamic performance between pantograph and overhead contact wire, various evaluation systems are used to measuring of the interaction of the contact line and the pantograph. Among the various methods, the contact force and percentage of arcing are intended to prove the safety and the quality of the current collection system on the train. However, these methods are only capable of measuring on the train which are installed measurement systems. Therefore in this paper, a track-side monitoring system was implemented to measure electrical characteristics from active overhead contact wire systems in order to constantly estimate current collection performance of railway operation. In addition, a method to analyze loss of contact phenomena was proposed. According to simulation results, the proposed system was capable of measuring abnormal electrical behavior of pantograph and contact wires on the track-side. The advantage of the proposed system is possible to detect loss of contact or any other electrical abnormalities of all types of trains within sections from sub to sub without the need to install any on-board equipment on trains.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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