弓网电弧起弧和熄弧距离及电弧烧蚀磨损的试验研究

利用自行研制的弓网电弧试验系统,研究弓网电弧起弧和熄弧距离。提出一种弓网电弧起弧和熄弧距离在线测量方法,通过试验研究电压、电流对弓网电弧起弧和熄弧距离的影响以及滑板电弧烧蚀磨耗的影响。试验结果显示,弓网离线起弧和熄弧距离随着电压的增大近似呈线性地增大;滑板电弧烧蚀磨损量随着电压和电流的增大而显著增大;电弧烧蚀磨损量与电弧能量密切相关,随着电弧能量增大,滑板磨损量也随之增大。     

镁合金微弧氧化过程中熄弧方式对膜层性能的影响

在镁合金微弧氧化过程中存在一种气体持续燃烧,造成工件失效、报废的现象。为了解决这一问题进行了氧化过程中电弧控制的研究。自然熄弧和强制熄弧是电弧熄灭的两种方式,比较了两种电孤的现象,并讨论了两种熄弧状态下得到的微弧氧化陶瓷层的性能。结果表明：自然熄弧状态下得到的陶瓷膜粗糙,表面有孔洞,导致工件失效;强制熄弧状态得到的膜层表面光滑,陶瓷膜与基体结合紧密。     

AZ91D镁合金微弧氧化过程中熄弧的初步探讨

镁合金的比重比铝合金还小,但是它的能量衰减系数大,而且具有优秀的电磁屏蔽等优点,作为2l世纪理想的电子产品外壳材料而广为人知。采用AZ91D型镁合金作为试验材料,比较了镁合金在2种熄弧方式下微弧氧化的现象及其表面性能。结果表明：自然熄弧和强制熄弧状态下电弧的形态有明显的区别。发展方向主要表现为自然湮灭圆弧向周围发展,强制熄灭弧主要向纵深发展;2种熄弧方式对膜厚影响不大;自然熄灭电弧获得的陶瓷膜粗糙,表面有白色斑点、孔,有时会导致工件报废,而强制熄弧状态下形成的膜层表面相对光滑,陶瓷膜与基板紧密结合,性能良好。     

高速铁路弓网电弧的研究现状

从电弧的形成机制、电弧侵蚀及其影响因素、电弧对摩擦磨损性能的影响以及电弧抑制方法 4个方面,综述当前电弧的研究成果,归纳出电弧对摩擦磨损性能的影响及目前采用的熄弧方法,并指出各种有效熄弧方法的研究是未来电弧理论研究的方向。     

电弧在弓网离线中的特性研究

弓网电弧是机车提速的瓶颈。弓网电弧特性是高速机车受流问题的重要指标,能够严重影响牵引传动系统的正常工作。研究弓网电弧在受电弓离线过程中的特性,能够为提升机车受流质量和机车安全运行提供一些帮助。     

线路单相接地故障熄弧时刻捕捉算法

针对带并联电抗器的电力线路瞬时性单相接地故障,为确保自适应重合闸成功并最大限度缩短非全相运行时间,提出了一种基于单频信号全相位快速傅里叶变换(ap FFT)相位谱平坦特性的熄弧时刻捕捉算法。对故障相端电压信号进行全相位FFT计算,分析二次电弧熄弧前后故障相端电压信号的全相位FFT频谱特征,在二次电弧熄弧前,由于过渡电阻的高度非线性,故障相端电压中有剧烈变化的高频信号,其全相位FFT相位谱不具平坦性;二次电弧熄灭后,过渡电阻消失进入恢复电压阶段,高频信号平稳变化,其全相位FFT相位谱较平坦。通过分析高次谐波相位谱平坦特性的变化,可准确捕捉二次电弧熄弧时刻。ATP-EMTP仿真结果表明,该方法计算简单,受故障位置、过渡电阻、功角等因素影响小。实际故障录波数据的分析结果验证了所提方法的有效性。     

受电弓过分段绝缘器电弧特性研究

受电弓通过分段绝缘器时,由于线路的不平整性,以及分段绝缘器自身结构特点,往往会产生电弧,且由于分段绝缘器两端存在数百上千伏高压,电弧往往难以熄灭,电弧停滞时间过长将对分段绝缘器造成烧蚀损伤,影响铁路安全运营。分段绝缘器中电弧的转移以及弧根的演变对其燃弧熄弧性能有重要影响。基于磁流体动力学理论(MHD),建立了受电弓过分段绝缘器空气电弧数学模型,通过对气压分布、受力大小、温度场、电压的分析,得到了受电弓过分段绝缘器弧根转移的根本原因。研究表明,电弧的转移主要是由于气流场和电磁力的作用,且电弧转移过程中对招弧角中段的烧蚀轻微,但由于电弧弧根到达顶端后停止大范围运动,使得招弧角顶端受烧蚀严重。     

压力容器筒体纵缝埋弧焊终端裂纹的防止

针对16MnR钢制压力容器筒体纵焊缝自动埋弧焊时焊缝终端易形成裂纹的问题,分析其产生原因,并采用改进熄弧板等措施,焊接实验表明防止裂纹的措施效果较好。     

接触网与受电弓滑板离线电弧电磁辐射特性研究

首先,从理论的角度分析了弓网离线电弧电磁干扰的产生机理和物理现象过程。然后,进行了半实物仿真试验来研究弓网电弧辐射噪声特性,利用天线接收弓网离线电弧的电磁信号,并探讨了铜棒和纯碳滑板之间的接触电阻量级。最后,对电磁辐射脉冲进行了快速傅里叶变换,将电磁信号从时域转化到频域研究。综合电弧电磁辐射的时域及频域特性的分析,表明弓网离线电弧产生的电磁辐射为强脉冲信号,持续时间短,频谱范围宽。     

电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。     

弓网电弧模拟发生装置及其试验

随着高速铁路的快速发展,弓网电弧现象及危害愈发明显,值得深入研究。对国内外现有弓网电弧模拟发生装置进行了综述分析,设计了一套弓网电弧模拟发生装置。该装置通过旋转轮盘与碳刷相对运动,产生旋转电弧,能够模拟受电弓与接触网的相对运动。试验初步测试了电弧对系统的电压电流的影响。     

基于气动系统的受电弓主动控制试验装置的研究

为改善弓网动态特性,使受电弓对于接触网具有良好的跟随性,减少离线和拉弧,保证弓网受流质量,该文提出了一种基于气动系统的旨在实现弓网良好接触的控制方案.以受电弓抬升气压为控制目标的思路下,设计开发了以气动系统为主动执行器的主动控制系统,并以最新的国产试验性高速列车受电弓V500为对象进行了试验.试验结果表明引用气动系统主动控制技术后,弓头和接触线的接触压力达到设计要求,且具有良好的跟随性,基本达到试验要求.     

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。     

高速列车吊弦冲击动力特性的仿真研究

针对不同受电弓和接触网之间的接触作用关系,分析了吊弦开始受到冲击到冲击结束的过程。从吊弦线夹受到起始冲击时接触线的抬升高度出发,分析了弓网静态接触力等因素对吊弦载荷因素的影响,采用LS-DYNA进行了验证分析,证明弓网静态接触力的减小对冲击力有显著的改善,得出了影响冲击力大小的边界条件和改进建议,具有一定的工程应用价值。     

基于两级气压伺服系统的高速受电弓主动控制研究

针对弹性链型悬挂接触网利用有限元法建立接触网模型,采用多体动力学建立受电弓模型,通过接触力元将接触网和受电弓进行耦合建立弓网耦合模型.然后建立气压伺服系统数学模型,根据车速信号采用比例控制策略控制升弓气囊提供弓网静态接触压力,根据采集得到的动态接触力信号采用模糊控制策略控制空气弹簧提供动态接触压力的补偿力.作动器分别作用于下臂杆和弓头悬挂,通过底架上的低频调节和弓头上的高频调节两级方式,主动控制接触压力,实现高速受电弓的稳定受流.     

电力机车受电弓动态性能优化

在建立单臂受电弓模型的基础上,对高速铁路受电弓在运行过程中的接触力性能、几何参数及弓头轨迹等进行优化,结果表明在新的参数下弓网系统的接触力波动得到明显抑制,受电弓动态性能得以提高,为进一步开发高速机车受电弓提供了借鉴。     

高性能滑动电接触实验机的设计与研制

为了对电力机车受电弓滑板与接触网导线的载流磨耗特性进行实验研究,分析了磨耗稳定态出现的规律,制作了一台高性能滑动电接触实验机。实验机实现了电气化铁路受电弓滑板与接触网导线之间的实际载流磨耗运行环境的模拟,在不同的配对关系和实验条件下,通过下位机检测出所有待测量参数并与上位机进行串行通信。上位机对采集数据进行分类保存,并对测量结果进行分析处理,生成所需各种波形曲线。结果表明,实验机结构设计合理、参数测量准确,能够模拟多种实际运行环境。     

提高作业平台安全性能的优化方案

阐述了如何通过平台控制电路锁定接触网检修作业车作业平台在某些状态下的旋转功能,保证平台操作正确和有效,消除安全隐患,提高接触网检修作业车的安全性.     

Active nonlinear partial-state feedback control of contacting force for a pantograph–catenary system

In this paper, a nonlinear partial-state feedback control is designed for a 3-DOF pantograph–catenary system by using backstepping approach, such that the contacting force of the closed-loop system is capable of tracking its reference profile. In the control design, the pantograph–catenary model is transformed into a triangular form, facilitating the utilization of backstepping. Derivatives of virtual controls in backstepping are calculated explicitly. A high-order differentiator is designed to estimate the unknown time derivatives of elasticity coefficient; and an observer is proposed to reconstruct the unmeasurable states. It can be proved theoretically that, with the proposed nonlinear partial-state feedback control, the tracking error of the contacting force is ultimately bounded with tunable ultimate bounds. Theoretical results are demonstrated by numerical simulations.     

A catenary system analysis for studying the dynamic characteristics of a high speed rail pantograph

In this study, the dynamic response of a catenary system that supplies electrical power to high-speed trains is investigated. One of the important problems which is accompanied by increasing the speed of a high-speed rail, is the performance of stable current collection. Another problem which has been encountered, is maintaining continuous contact force between the catenary and the pantograph without loss of panhead. The dynamic analyses of the catenary based on the Finite Element Method (FEM) are performed to develop a pantograph suitable for high speed operation. The static deflection of the catenary, the stiffness variation in contact lines, the dynamic response of the catenary undergoing the force of a constantly moving load and the contact force were calculated. It was confirmed that a catenary model is necessary to study the dynamic characteristics of the pantograph system.