高速列车弓网故障响应研究

弓网系统是牵引供电系统中重要组成部分,受电弓与接触线之间良好的动态性能是列车平稳受流的重要前提.由于列车速度的提高,弓网间耦合振动加剧,并直接导致弓网故障的发生.基于受电弓及接触网的结构动力学特性,建立了弓网垂向耦合振动系统模型,对弓网系统中受电弓连接件松动、接触线磨损、定位器失效等情况下的接触力响应进行了动力学仿真及分析,初步从动力学角度进行分类,为弓网接触力测控以及故障诊断打下基础.     

Exponential Stability of Highly Nonlinear Neutral Pantograph Stochastic Differential Equations

In this paper, we investigate the exponential stability of highly nonlinear hybrid neutral pantograph stochastic differential equations (NPSDEs). The aim of this paper is to establish exponential stability criteria for a class of hybrid NPSDEs without the linear growth condition. The methods of Lyapunov functions and M‐matrix are used to study exponential stability and boundedness of the hybrid NPSDEs.     

一种非线性弓网动态仿真方法的建立与验证

欧洲标准EN50318用于对弓网动态相互作用的仿真方法的准确性做出评价验证.基于有限单元理论建立了一种弓网相互作用的仿真方法.通过建立非线性三质量块受电弓模型和接触网模型,设置接触单元,建立受电弓/接触网耦合模型,并采用Newmark方法求解.依照EN50318的流程,对该方法的准确性进行验证.对多种接触网类型、拉力组合、跨距、受电弓类型等不同参数组合的仿真,该方法仿真结果与通过EN50318标准验证的Siemens仿真系统和CATMOS(R)仿真系统的结果一致,证明了该仿真方法的有效性.     

高速受电弓非定常气动特性分析

为保证高速列车受电弓与接触网之间具有良好的接触特性,针对强烈气流干扰会引起受电弓振荡的问题,用脱体涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)方法研究高速列车受电弓在开、闭口运行条件下的非定常抬升、阻力特性.结果表明,开、闭口运行对受电弓气动特性的影响有较大不同,尤其对受电弓及其滑板的抬升力波动影响明显.开口运行时整弓和滑板的抬升力波动幅度明显大于闭口运行;而开、闭口运行对整弓和滑板气动阻力的大小与波动幅度的影响很小。     

一种新型二自由度缩放机构的分析与仿真

先是列举了几种典型的缩放机构,然后对缩放机构的工作原理进行分析,得到了缩放机构设计的基本经验.在此基础上,提出了一种基于四杆机构相似的新型二自由度缩放机构,新机构不仅能够实现平面内二自由度的轨迹缩放,而且具有结构简单紧凑,同类机构构型种类较多,易于实现惯性力平衡,易于实现平面缩放机构向空间缩放机构的扩展等优点.此外,通过理论分析得到了此缩放机构的工作空间.最后使用ADAMS软件对机构的缩放功能和工作空间进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

新型高性能电力机车受电弓滑板的研究

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出一种新型的受电弓滑板.该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成.分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行了检测,并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比.结果表明:该新型滑板的最佳制备工艺条件为(含量)铜78%,碳纤维2%,石墨15%,添加剂5%,成形压力为200MPa,烧结温度为880℃.该滑板不仅电阻率低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也优越于当前正在使用的受电弓滑板.与国外浸金属碳滑板Rh82Mb相比,其摩擦系数降低20%,磨损量减少1.3%,冲击韧性提高1.7倍,导电性增强65倍.     

炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响

研究了不同的炭化温度对层状结构受电弓滑板性能的影响。将受电弓滑板在400、600、800℃的氮气气氛中进行热处理,通过测试受电弓滑板的密度、耐温性、导电性、抗冲击性和耐磨性能,讨论了炭化温度对其性能的影响;利用SEM观察磨损表面,分析磨损机理。结果表明层状结构受电弓滑板的密度随炭化温度的升高而减小;当炭化温度高于600℃时,受电弓滑板表现出良好的耐温性。炭化提高了材料的导电性,但冲击强度和耐磨性随炭化温度的升高而降低;炭化温度较低时,受电弓滑板的磨损机制为粘着磨损为主,当炭化温度较高时,磨粒磨损和粘着磨损成为主要的磨损形式;确定最佳炭化温度为600℃,该温度下炭化处理后具有较好的综合性能,符合TB/T 1842.2-2002标准的相关规定。     

Pantograph-catenary arc test apparatus for high-speed railway

With the continuous increase of train speed, undulations of catenary and vibrations of the pantograph head result in generating pantograph-catenary arc frequently, intensifying the abrasion between pantograph strip and catenary wire, which has seriously influenced the current collection and safety of electric multi units (EMU). It is necessary to study the pantograph-catenary arc in immediately. Some researchers develop a few pantograph- catenary arc testing equipment, which couldn’t really reflect the operating condition of pantograph-catenary system. In this paper, the pantograph-catenary arc test apparatus was developed, which simulated the flexible and straight contact of pantograph strip and catenary wire, based on the coupling relationship between pantograph and catenary. The equipment was used to research the electrical parameters of the pantograph-catenary arc and the dynamic contact resistance.     

新型铜-碳复合受电弓滑板的制备

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出了一种新型的受电弓滑板. 该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成. 首先分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,然后对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行检测并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比. 结果表明,该新型滑板的最佳制备工艺条件为铜含量78%,碳纤维含量2%,石墨含量15%,添加剂含量5%,成形压力为200 MPa,烧结温度为880℃. 该滑板不仅电阻率很低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也较当前正在使用的受电弓滑板优越. 与当前正在使用的碳滑板相比,其摩擦系数降低54.5%,磨损量减少41%,冲击韧性提高9.6倍,导电性增强87倍.     

环境湿度对浸金属碳滑板磨损及温升的影响

为探究环境湿度对弓网摩擦副载流滑动过程中电弧放电能量、浸金属碳滑板温升及滑板磨损量的影响,采用环-块式高速载流摩擦磨损试验台,对比不同湿度条件下,电弧能量、滑板温升及滑板磨损量随滑动速度、电流强度、法向力的变化情况。试验结果表明：不同环境湿度下,滑动速度和电流强度的增大均会导致电弧能量及滑板温升急剧增大;电弧热是导致温升的主要热源;增大法向力对于抑制电弧放电、降低滑板温升均有显著效果,而对于滑板磨损量变化的影响,不同湿度情况则截然相反;高湿度环境下接触副附着的水膜改善了接触状况和散热情况,电弧能量及滑板温升都小于低湿度环境;低湿度环境下滑板表面受到更严重的机械摩擦,其表面状态相比高湿度更差;在平均湿度较高的夏季适当增加升弓压力,在平均湿度较低的冬季适当降低列车行驶速度可以减少浸金属碳滑板磨损。