津滨轻轨列车受电弓控制电路优化改进

本文对津滨轻轨受电弓控制原理进行了分析,并结合轻轨运营、设备状态及线路情况对受电弓在使用过程中存在的问题进行了分析,研究了有针对性的改进方案,提升轻轨列车运行的安全性、可靠性。     

变刚度弓网系统主动控制研究

以变刚度时变弓网系统模型为研究对象,应用最优控制策略,分别采用控制力作用于框架和弓头两种方式,对弓网间接触力进行主动控制,仿真结果表明,采用受电弓主动控制能够抑制弓网间接触力的波动,提高受流质量,当主动控制力直接作用于框架时控制效果更好。     

京广铁路干线受电弓掉块试验研究

从实际试验出发,阐述了在目前电气化铁路弓网系统中,对弓网保护装置所起作用的一种验证方法,同时构思和设计了一种新型的受电弓滑板掉块控制系统,并介绍了一次国内少有的、在繁忙主干线上控制受电弓滑板掉块造成人为弓网关系再现的真实过程,为进一步开展弓网保护系统研究提供参考.     

不同受电弓滑板材料电弧烧蚀特性对比研究

列车高速运行时的弓网离线现象会导致弓网电弧的产生,烧蚀受电弓滑板,加剧滑板的摩擦磨损,影响列车的安全稳定运行。基于自制的升降台电弧烧蚀试验装置,研究纯碳和浸金属受电弓滑板的电弧烧蚀特性。通过计算单次烧蚀过程中的电荷转移量,测量烧蚀后滑板材料的烧蚀量,并观察烧蚀后的滑板表面形貌,探究滑板材料的烧蚀量及烧蚀形貌与电荷转移量间的关系。     

横风环境中弓网动力学性能分析

为研究横风对弓网动力学性能的影响,基于AR模型的线性滤波法和Davenport风速谱,构建了受电弓-接触网系统的随机风场,获得了作用于受电弓和接触网的风速时程;建立受电弓/高速列车空气动力学仿真模型,采用计算流体力学方法求解了列车运行速度为300 km·h-1,不同横风速度下的受电弓气动抬升力,从而得到横风平均速度为20 m·s-1时,受电弓气动抬升力时程;采用三维弓网耦合动力学模型,系统分析了横风对弓网动力学的影响规律。研究表明,横风使得受电弓的气动抬升力变大,并与横风速度的平方成正比;受电弓气动抬升力的增加和波动,使得接触压力平均值以及标准差变大;接触网产生的风致振动改变了弓网之间的接触状态,导致接触压力波动范围变大,因此,列车在横风环境中运行时,不仅增大了弓网接触压力从而加剧了受电弓滑板和接触线的磨耗,而且使得接触压力最小值减小以及标准差增大,导致弓网受流质量显著降低。     

受电弓空气动力对列车弓网特性的影响仿真

为研究列车在高速运行时,受电弓空气动力特性对弓网动力学性能的影响,建立受电弓的简化三维模型。采用流体分析软件FLUENT,基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,对高速受电弓的气动力进行数值模拟,得到受电弓的空气动力特性。利用有限元分析软件ANSYS,建立受电弓-接触网系统仿真模型,仿真分析了受电弓空气抬升力对弓网动态接触压力的影响,仿真结果表明,受电弓的空气动抬升力与速度的平方成正比,高速情况下空气抬升力使弓网接触压力大幅增加,弓网受流质量变差。     

弓网系统灵敏度分析

接触线在电气化铁路中既是牵引供电系统的配电线路又是受电弓的滑道,良好的弓网耦合是高速铁路发展的关键技术之一。弓网接触力作用在接触线上时接触线会有一定的抬升量,而接触线的抬升量是与受电弓的参数密切相关的。本文根据受电弓的线性模型,给出了接触线的抬升量与受电弓初始抬升力之间的开、闭环数学模型,并对其性能指标进行了分析,同时研究了弓网系统的灵敏度。分析结果表明,受电弓闭环控制模型能有效提高系统的稳定性;作为一个低频振荡系统,弓网系统只有对受电弓弓头刚度系数的灵敏度相对较高。     

接触网动态仿真模型建立及分析

以我国铁路普遍采用的全补偿简单链形悬挂接触网为研究对象,建立弓网系统的动态仿真模型。受电弓采用三维柔性体模型等效,吊弦视为仅承受拉力的非线性弹簧,接触网采用三维实体单元离散,通过弓网之间的接触实现弓网系统的耦合。在进行接触网瞬态动力学分析前进行了接触网的找形分析。仿真结果表明:弓网间接触力的波动范围随列车速度的增加而增大;受电弓经过时,同一跨内1#和7#吊弦动态作用力波动范围最大,一个周期内吊弦存在拉伸和压缩状态,弓网相对滑动过程中更容易出现疲劳损坏;其余吊弦均只承受拉力,工作环境较好,不易出现疲劳破坏。     

浸渗铜、铝对碳/碳复合材料弯曲性能的影响

采用三点弯曲法研究浸渗铜和铝对碳/碳复合材料弯曲性能的影响,分析了复合材料弯曲断裂前后的组织形态,并对弯曲性能进行了比较和探讨。结果表明:碳/碳 渗铜和碳/碳 渗铝材料的抗弯强度分别达到88,196 MPa,大于碳/碳复合材料的77 MPa;金属铜、铝对碳润湿性的差异使碳/碳 渗铜界面结合强度弱于碳/碳 渗铝界面结合强度,这导致碳/碳 渗铝抗弯强度远大于碳/碳 渗铜的抗弯强度。碳/碳 渗铜和碳/碳 渗铝抗弯强度都达到TB/T 1842.1-2002铁道部行业标准电力机车粉末冶金滑板性能要求。     

基于机器视觉的受电弓滑板厚度检测方法研究

良好的弓网关系是电气化铁路正常运行的重要因素之一,应用机器视觉技术对滑板厚度进行测量,可以减少由人为误差导致的弓网事故。通过对实验室环境下拍摄的滑板图片进行图像灰度处理、透视校正、滑板图像滤波、滑板图像增强处理完成图像预处理,本文提出对滑板图像进行边缘检测和形态学开闭运算后采用图像追踪的方法,实现滑板边缘提取和定位,计算得到滑板厚度最小值。对滑板进行测量实验,由本方法得到的数值与实测值进行对比分析,得到的测量结果误差基本在±0.5mm。结果表明本文提出的图像处理方法可以实现滑板磨耗检测,对现场实际应用研究有很大的价值。