基于磁流变阻尼器的受电弓主动控制分析与验证

作动器是受电弓主动控制系统应用的瓶颈,磁流变阻尼器作为新型材料磁流变液发展而来的智能化元器件具有很多优良特性,将其用于弓网接触力的主动调节。首先建立了精确的磁流变阻尼器正向扩展双曲正切模型和逆向简化双曲正切模型,同时建立了和磁流变阻尼器结合的弓网耦合系统模型;为分析其在不同出力时程下的特性,设计了最优控制器、变结构控制器和模糊控制器对受电弓进行控制,并以SSS400+型受电弓为对象进行验证;最后以实际所需的主动控制力为标准,分析了作动器对理论控制力的跟踪能力。研究结果表明:磁流变阻尼器在不同控制策略的出力时程中均有较好表现,由于其较快的反应时间、较好的跟踪精度和较小的能量消耗,将其作为受电弓主动控制系统中的作动器具有很大的应用价值和发展潜力。     

新型铜基受电弓滑板材料的制备与性能

以弥散强化铜为基体, 镀铜石墨为润滑组元, 采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响; 对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响; 考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时, 石墨/弥散强化铜复合材料(Graphite/ODS-Cu)的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明: 烧结温度对材料致密度影响较大, 石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950 ℃后全致密; 采用弥散强化铜为基体, 提高了滑板的力学性能, 当石墨含量为10%时, 其导电性能下降不明显, 但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品; 石墨含量对滑板的性能影响较大, 样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降, 在石墨含量增加到10%时, 其电阻率和冲击韧性分别为0.65 μΩ·m和6.8 J·cm^-2; 摩擦系数随着石墨含量的增加而降低, 在石墨含量为10%时, 其摩擦系数为0.231。     

基于Fluent的高速受电弓明线运行时周围流场数值模拟

本文应用Solidworks建立了某型高速受电弓的空气动力学模型,并运用Fluent软件对受电弓在450 km/h的运行速度下,在不同运行方向上的空气动力学性能进行仿真。仿真结果表明受电弓背风面的风压比迎风面风压大一些,在迎风运行时所受的最大压力112 600 Pa,背风运行时所受的最大压力为115 400 Pa。     

高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制研究*

高速受电弓滑板面临高滑动速度、高电压、大电流等极限运行环境,运行环境的复杂性势必对滑板的使用寿命造成影响。为研究高速受电弓浸金属碳滑板载流摩擦磨损机制,通过对某高速列车受电弓浸金属碳滑板进行实车跟踪监测分析,得出高速受电弓滑板的真实工作条件,并通过扫面电子显微镜、电子探针、白光干涉仪对高速运行磨损后的浸金属滑板表面进行微观形貌分析、表面元素分布分析、表面粗糙度分析。结果显示：浸金属碳滑板的主要磨损机制为黏着磨损;浸金属碳滑板中间异常光亮的区域主要是由大量碳元素排列组成,且可能是由于滑板在进出站以及车辆段滑动时接触网未设置拉出,造成滑板中间磨耗较其他区域明显异常。磨耗后滑板表面成分分析可以得出,滑板表面氧元素原子占比较高,说明滑板表面发生了一定的氧化还原反应。     

基于最优载荷的受电弓自适应终端滑模控制

对于弓网系统而言,一定工况下存在使电气和机械性能最佳的Pareto最优载荷,为提高弓网性能使之以最优载荷运行,设计了受电弓模糊自适应终端滑模控制器。模型不确定性采用模糊系统进行逼近,终端滑模流形保证误差的有限时间收敛,用模糊规则得到切换控制律以减弱抖振,并运用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,设计的控制器能有效减弱模型参数摄动和干扰的影响,对最优载荷具有较好的跟踪性能。     

电力机车受电弓滑板的现状

概述了影响电力机车受电弓滑板寿命的主要原因,阐述了国内一些不同材质滑板的特点和应用,分析了受电弓滑板的发展趋势,指出碳基复合材料是今后电力机车滑动集电材料的主要发展方向.     

高速列车受电弓区车内噪声研究与控制

针对高速列车受电弓区噪声相对较高的问题,提出受电弓减振安装方案,并在模拟实车环境下验证了其降噪效果和可靠性。首先,在某高速列车上进行了线路运行条件下受电弓区振动和噪声测试,分析发现结构振动是该区域噪声传播的重要方式,设计了一种独特的锥形椭圆结构减振座,用于受电弓弹性安装;其次,搭建了模拟现车试验台,验证减振座的降噪效果;最后,进行了总计252万次的疲劳试验以验证减振座的可靠性。试验结果表明,该减振座能够有效减小受电弓振动对车体的激励,从而降低该区域的噪声,降噪效果约为4dB(A),其疲劳可靠性能够满足线路运行要求。     

基于模糊反演法的参数不确定弓网接触载荷控制

弓网系统具有复杂的电气、机械耦合特性,提高弓网受流性能是目前高速铁路系统亟待解决的关键问题,而弓网主动控制则是稳定弓网接触载荷、改善其受流质量的重要措施。从控制理论的角度出发,针对弓网系统存在风载荷与参数不确定性的问题,提出了基于模糊系统的弓网接触载荷反演精确控制方法。具体而言,采用虚拟控制律,逐步反演递推选择Lyapunov函数,设计模糊系统逼近不确定性与虚拟控制律微分,并进行相应的稳定性分析。仿真与实验结果表明,所提出的模糊反演控制策略能减弱弓网不确定性的影响,且能有效抑制弓网接触载荷的波动,并改善其受流质量。     

现场环境下弓网离线放电辐射测量方法

为了在现场有噪情况下准确测量动车组弓网离线放电引起的辐射发射,提出了一种基于稀疏分解的瞬态电磁信号提取方法。结合弓网离线放电辐射信号波形非对称衰减的时域特征,构建了一种改进的Gabor原子库,在Gabor原子库的基础上,通过引入不对称参数和衰减参数建立了一个非对称高斯模型,使改进的原子库在时域上更符合弓网离线放电辐射信号的不对称包络和不同衰减率特性。基于改进的原子库,对弓网离线放电辐射信号进行稀疏重构提取,实现现场条件下弓网离线放电辐射地精确测量。模拟与实测实验表明,该方法能有效抑制传统Gabor原子库稀疏分解的预回波现象,重构精度更高;窄带干扰下该方法的去噪能力比基于经验模态分解(EMD)理论的去噪方法高17 dB左右,恢复出的瞬态信号与原信号误差在3 dB以内。     

现场环境下弓网离线放电辐射测量方法

为了在现场有噪情况下准确测量动车组弓网离线放电引起的辐射发射,提出了一种基于稀疏分解的瞬态电磁信号提取方法。结合弓网离线放电辐射信号波形非对称衰减的时域特征,构建了一种改进的Gabor原子库,在Gabor原子库的基础上,通过引入不对称参数和衰减参数建立了一个非对称高斯模型,使改进的原子库在时域上更符合弓网离线放电辐射信号的不对称包络和不同衰减率特性。基于改进的原子库,对弓网离线放电辐射信号进行稀疏重构提取,实现现场条件下弓网离线放电辐射地精确测量。模拟与实测实验表明,该方法能有效抑制传统Gabor原子库稀疏分解的预回波现象,重构精度更高;窄带干扰下该方法的去噪能力比基于经验模态分解(EMD)理论的去噪方法高17 dB左右,恢复出的瞬态信号与原信号误差在3 dB以内。