广州地铁三号线受电弓上框架裂纹原因分析及处理措施

针对广州地铁三号线受电弓上框架出现裂纹,分析了广州地铁三号线列车受电弓运行过程中导致上框架焊缝开裂的主要影响因素,提出整改方案及措施,以提高受电弓安全运营,确保运营服务质量。     

地铁车辆受电弓故障分析

以南京地铁2号线车辆为例,针对车辆受电弓常见的上框架出现裂纹和碳滑板出现异常磨耗的问题进行分析。得出导致上框架出现裂纹的原因主要是焊接质量问题和网线的异常冲击问题,碳滑板出现异常磨耗的原因是由于受电弓碳滑板与接触网之间受流工况的不同,导致碳滑板在使用中会出现断裂、剥离、掉块、裂纹、灼烧、偏摩等异常问题。提出了针对受电弓上框架出现裂纹和碳滑板异常磨耗问题的故障处理以及预防和整改措施。     

受电弓疲劳裂纹扩展特性及寿命预测研究

通过有限元软件建立受电弓三维有限元模型,结合断裂分析软件Franc3D研究受电弓上框架尾部疲劳裂纹的扩展特性,并对常温、大气环境以及腐蚀环境下疲劳裂纹扩展寿命进行预测.结果 表明:当受电弓上框架尾部已产生2 mm的表面裂纹时,继续扩展至表面长度约为15 mm时将会穿透管壁;对于常温、大气环境,疲劳裂纹从2 mm的表面裂纹扩展为50 mm的穿透裂纹所对应的运行里程约为24万公里;在腐蚀环境下,表面裂纹扩展至相同长度对应的运行里程约为3.19万公里.     

某高速受电弓上框架长期服役后模态特性研究

高速列车在运行过程中速度、加速度的变化以及其他的一些诱因,会使受电弓在服役过程中产生共振,可能导致受流质量的降低和弓网离线等严重问题。对受电弓进行模态试验,获得其固有频率和模态振型,对受电弓的安装以及后续的优化设计有着重要的指导作用。针对某型高速受电弓,通过DHDAS软件平台,分别对长期服役后有、无裂纹的两个受电弓上框架进行模态试验,获得其固有频率和模态振型,试验结果表明：裂纹的产生对上框架的振动特性有一定的影响。     

基于计算机图像处理的受电弓滑板裂纹检测方法

为提高受电弓滑板裂纹检测效率和精度,本文介绍了一种基于计算机图像处理技术的受电弓滑板裂纹检测方法。首先,运用图像滤波技术对待测图像进行预处理,降低噪声背景的干扰,然后,利用二代曲波变换实现对于受电弓滑板的识别和分解,通过裂纹特征分析,采用移动平行窗口方法,最终实现受电弓滑板裂纹的检测和识别。实验结果表明,本文方法的裂纹识别准确率为90.4%,裂纹长度的检测精度在0.02～0.23mm,检测识别精度良好,能够为受电弓的运维提供重要支持,对提升城市轨道交通安全运营具有重要意义。     

摆式列车受电弓主动控制仿真

建立摆式列车多刚体系统动力学模型、受电弓非线性动力学模型和接触网有限元动力学模型.将受电弓基座通过滚轮安装在车顶的导轨上,使用伺服电动机驱动受电弓框架在导轨上横向运动,实现受电弓横向主动控制.当列车在直线轨道上运行时,利用受电弓的横向主动控制,根据导轨形状约束使受电弓框架同时垂向移动,从而减小弓网接触压力波动.在曲线轨道上,受电弓需要相对车体反向倾摆,使弓网接触点在弓头上的横向位置满足受电弓工作范围要求.并且使受电弓框架垂向位移和侧滚角度足够小,弓网接触压力达到车辆正常曲线通过时的水平.设计两种受电弓导轨外形.采用数值仿真方法,比较分析两种导轨下的控制效果和弓网振动.计算结果表明,直线轨道上和曲线轨道上的受电弓横向主动控制效果明显,能有效提高弓网接触压力最小值,减少离线发生次数,同时不会改变弓网接触压力的平均值.     

高速受电弓上框架加速寿命试验载荷谱编制研究

以受电弓上框架为研究对象,提出一种适合受电弓部件的加速寿命试验载荷谱编制方法.首先,基于有限元方法建立弓网耦合动力学模型,应用多体动力学仿真计算得到上框架载荷谱;运用动应力分析方法,将上框架载荷时程数据转换为所关注焊接处的应力谱;同时,研究了应力谱振幅方法的统计特性,结果表明幅值服从威布尔分布,并运用参数法外推建立了八级一维加载谱;为便于实验台架作动器的加载,提出了载荷反推方法,通过台架实验的数据得到,对比加速谱的误差控制在6％以内.该方法可为受电弓各部件的疲劳寿命试验和寿命预测提供参考.     

列车受电弓振动控制方法研究

针对列车受电弓振动控制方法进行研究。针对二元受电弓模型,建立基于牛顿第二定律的动力学方程。采用磁流变阻尼器对弓网接触力波动进行控制。采用变论域模糊控制器作为控制算法。仿真研究结果表明:随着列车运行速度的提高,弓网接触力波动越明显,研究的受电弓振动控制方法相比传统的模糊控制以及被动控制方法作用下接触力不平均系数明显降低。将磁流变阻尼器安装于上框架与弓头之间工况相比安装于框架底座与下框架之间时,接触力不平均系数有所降低,弓网接触力波动更低。     

计及幅频特性的多体受电弓参数匹配

针对受电弓的非线性特性对受电弓-接触网系统（以下简称弓网系统）的性能造成的影响,基于拉普拉斯变换和数值方法,建立了一种多体受电弓-接触网耦合动力学模型。分析了多体受电弓参数对受电弓幅频特性的影响,根据分析结果,对接触压力波动的原因进行了分析,提出了一种减小接触压力波动的策略。将受电弓的非线性运动方程在平衡位置处进行高阶展开,得到等效模型。将受电弓不同参数对接触压力的影响进行对比,得出所有参数中弓头刚度和框架质量敏感度最高,并进行了单变量匹配和多变量匹配,对比得出多变量匹配效果更优。仿真结果表明参数优化后受电弓接触压力波动明显减小,受流质量明显提高。     

TSG20受电弓风管防撞对策分析

受电弓风管作为整个受电弓-接触网系统重要的组件之一，其性能可靠与否，直接关乎整个弓网系统能否正常受流。以TSG20高速受电弓为研究对象，针对其运用过程中风管易被异物击打导致的漏风问题进行研究。首先，分析了TSG20受电弓风管断裂的故障主要集中在3个位置：碳滑板下方的气路接头处；位于底架上的ADD阀风管处；上框架肘节部分的气路。其次，采用鱼骨图因果分析法，详细分析了故障产生的根本原因。运用TRIZ理论思路创新的方式进行了综合探究，建立了防护与检修空间及受电弓负重之间的技术矛盾问题，根据发明原理的启示得出风管处加装局部防护结构，优化布置风管，改变风管材质等解决对策。研究结果为风管可靠应用提供参考，具有较强实际应用价值。     

地铁受电弓损伤评估及故障分析

受电弓作为地铁列车供电系统的重要组成部分,通过接触网取电给地铁列车主牵引和高压设备供电。本文通过介绍受电弓升降弓的工作原理,对受电弓在线路开线阶段出现的轴杆弯曲、碳滑板裂纹、燃弧故障进行分析和评估,经过现场普查并结合弓网监测数据分析判断,分析认为其主要原因为过大的硬点冲击导致碳滑板磕缺、断裂,从而导致弓网关系恶化。经过分析提出了弓网匹配改进建议,解决了该类型故障,降低了受电弓在运行过程中发生故障的概率,改善列车运营的安全性能。     

受电弓可靠性分析与研究

随着列车运营速度的提高,运输能力的增加,整个列车的安全可靠运行至关重要,受电弓的可靠性将直接关乎整个列车受流的安全可靠.受电弓安装在列车车顶上,需要受流时,将其升起与接触网接触,不用时使其处于折叠状态.在分析受电弓结构与工作原理的基础上,建立了受电弓可靠性模型,并对其进行了可靠性预计与再分配,分析结果对受电弓可靠性的提...     

多源异构知识环境下受电弓模糊智能故障诊断

针对动车组受电弓维护决策和智能诊断中知识多源异构以及维修记录缺失不完整和语义冲突等问题,提出异构信息融合和模糊智能诊断算法。针对受电弓诊断知识的多源异构特性及其不足,提出采用本地数据库资源描述框架(RDF)到全局RDF的转换和通过霍尔(Horn)逻辑刻画概念属性间的等价、包含或冲突关系,得到受电弓故障知识RDF(S)本体合并。基于知识融合结果和对受电弓系统的FMEA分析,建立受电弓故障树模型,并结合T-S模糊理论对其进行改进,引入模糊乘和最大/最小算子建立T-S模糊门,推理计算得到不完整缺失数据条件下故障树中各底事件的状态重要度及其对顶事件影响重要度排序。最后结合动车组实际运用中受电弓的故障诊断数据,证明了本文所提算法的合理性和有效性。     

高速列车受电弓气动噪声频谱分析

受电弓是高速列车上主要的气动噪声源,而受电弓气动噪声又是宽频噪声,其气动噪声的声压级和频率可能达到多大的水平目前还没有定论。利用斯特劳哈尔数和圆柱绕流数值计算,依据受电弓杆件最小直径估算了其峰值计算频率。基于Lighthill声类比理论的混合方法,计算分析了某高速列车受电弓的表面偶极子声源大小及分布,并以此为基础,计算了受电弓的远场气动噪声。计算结果表明:支撑滑板、转轴是受电弓的主要气动噪声源;随列车运行速度的提高,受电弓远场气动噪声增大,最大声压级所对应的频率值增大;受电弓宽频噪声的高声压级频段持续到接近3000Hz,与车体的气动噪声相比,其高声压级持续的频段更宽。     

高速刚性弓网系统受电弓结构参数优化研究

通过弓网耦合系统动力学仿真和正交实验设计方法,研究了DSA250型受电弓六个结构参数变化对速度为160km/h的高速刚性地铁弓网系统动态受流性能的影响,选出了能改善受流性能的最优结构参数组合,并对各参数对受流性能的影响程度进行了排序。结果表明,选出的优组合参数能明显提高弓网系统的动态受流质量;六个结构参数中,受电弓弓头质量对弓网动态受流性能的影响最大,而上框架质量对受流性能的影响最小。     

受电弓状态未知问题的分析及改造建议

受电弓是地铁车辆从接触网上受流的装置,通过碳滑板与接触网导线的直接接触,从接触网导线上受取电源,为车辆提供牵引、空调、照明、控制等,因此,受电弓的状态直接影响列车的安全、可靠运行。通过对受电弓状态的实时监控,可及时、准确地发现受电弓出现问题的区域,了解弓网异常或受损情况。本文以南京S7号线高压电器箱内高速断路器HSCB断开后导致受电弓状态未知的问题为例,展开详细分析,并提出了改造建议。     

基于MATLAB的受电弓动力学仿真

利用MATLAB函数求解约束方程,建立了受电弓的动力学仿真模型,并以国产SS7型机车的受电弓为算例对受电弓进行了仿真分析.仿真结果表明,该仿真模型可以方便地获得受电弓的动力学参数,为实现受电弓的控制及性能改进提供了理论依据.     

从电力机车受电弓滑板标准看滑板材料的发展现状

受电弓滑板是电力牵引机车的关键零部件和主要消耗件,关系到列车的运行安全与成本。做为铁路专用产品,受电弓滑板有严格的产品技术条件与标准。随着电气化铁路高速化发展,受电弓滑板经历了不同的发展阶段,本文从我国受电弓滑板标准出发,系统阐述了受电弓滑板材料的发展现状,展望了未来高端受电弓滑板发展方向。     

[设计与优化]基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化

考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响,分析了高速受电弓不同性能的设计要求,采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型;根据不同学科设计参数的耦合关系,采用协同优化方法,获取高速受电弓整体设计优化结果;建立受电弓的三维模型,采用有限元软件ANSYS验证了受电弓优化结果的有效性。结果表明：受电弓多学科协同设计优化不仅满足系统级和各个学科的设计要求,还获得高速受电弓系统的整体最优解或满意解,提高了受电弓的工作性能,降低了弓网接触力的波动,改善了弓网受流质量。     

受电弓滑板载流温度静态特性研究

针对电气化铁路运营带来的受电弓-接触网问题,仅从传统的动力学角度研究分析已显不足,受电弓滑板载流温度分布关系的深入研究是对其的有力补充。从热学角度出发,通过将流入受电弓电流基于等效电功率形式施加到受电弓滑板上,建立滑板接触点附近的温度分布模型;运用FLUKE热像仪测量同等受流条件下滑板接触点温度分布规律,验证了仿真方法的有效性,为弓网系统电-热耦合关系进一步研究提供参考。