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。     

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。     

弓网动态熄弧装置研究

电力机车弓网接触的动态特性,是保证机车可靠运行的重要技术特征.机车高速运行时弓网间离线产生的电弧,对机车安全运行会造成一定的影响.文中对如何消除弓网间离线产生的电弧作了一些探讨,提出了熄弧的方法,并研究设计了熄弧装置,希望对机车的安全运行有所帮助.     

滑板磨损量和弓网放电能量预测模型的研究及应用

利用环-块式载流摩擦磨损试验机模拟高速列车弓网系统的运行工况,分析弓网间接触压力、电流、滑动速度和运行时间对电弧放电能量与磨损量的影响。通过偏最小二乘法（PLS）建立电弧放电能量和滑板磨损量的预测模型,并分析各参数对滑板磨损量的贡献。结果表明：电弧放电能量对滑板磨损量的影响最大,其次依次为速度、时间和电流;对电弧放电能量贡献最大的是电流,其次分别为速度和时间,接触压力的贡献最小。基于建立的电弧放电能量和滑板磨损量预测模型,以滑板磨损量与电弧放电能量最低为优化目标,运用多目标优化理论中的理想点法,探索在一定行车区间内弓网参数的优化设置。     

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。     

短电弧加工中电弧控制技术的研究

短电弧加工中电弧能量大,电热转换效率高,具有更高的加工效率,但易造成工件损伤,因此对加工电弧的控制成为研究短电弧加工技术的关键。提出采用工具电极旋转,结合电极内部冲液的方法实现对加工电弧的有效控制,研制了一台具有工具电极旋转及内部冲液功能的短电弧加工装置,分别对装置的机械结构、脉冲电源、电弧控制电路和保护电路进行了设计。通过在高硬度的Monel400合金工件上进行多组短电弧加工试验,以及对加工电弧电压电流的检测和分析,验证了电极旋转内冲液方法对电弧控制的有效性。     

弓网振幅对纯碳及浸金属碳滑板载流摩擦磨损性能的影响

应用环-块式摩擦磨损试验机研究不同弓网振动幅值下纯碳/铜合金和浸金属碳/铜合金2种摩擦副的载流摩擦磨损行为。试验结果表明：弓网之间在不间断地发生近似正弦规律的振动,2种摩擦副的电弧功率都随着振动幅值的增大呈现先增大后减小的趋势,纯碳滑块更容易发生起弧现象,电弧功率更大;2种摩擦副的摩擦因数都随着振动幅值的增大而减小,浸金属碳有更好的耐磨性。使用扫描电镜对滑块的磨损形貌进行观察,结果表明：在一定范围内,随着振动幅值的增大,电弧对纯碳和浸金属碳2种滑块材料的烧蚀程度均加剧;纯碳滑块电弧侵蚀的表现形式为烧蚀坑和热应力裂纹,浸金属碳滑块电弧侵蚀的表现形式为犁沟、材料剥离和烧蚀麻点。     

浅谈产生接触网弓网故障的原因和防范措施

对弓网故障进行了定义,并对其表现出来的形式,进行了大致的分类。根据弓网故障表现形式,又对弓网故障产生的原因,从供电部门、机务部门、工务部门和其他方面进行了分析,并提出了一些整治弓网故障措施和预防弓网故障的对策。其对减少电气化铁路弓网故障的发生和确保列车正常运行有着一定的指导意义     

一种新型低压电弧故障断路装置的研究

电弧故障是引起电气火灾的原因之一,介绍了一种新型智能控制电弧故障断路装置。研究了电弧故障发生原理,开发了故障发生装置和完成了相应的电弧采集工作,并在此基础上提出了电弧故障复合判据。同时针对判断的需要设计了断路装置的硬件结构和软件流程,为低压配电保护系统增添了新的功能,研究结果表明,该装置的研制成功为低压保护电气开辟了新的领域。     

弓网接触界面热效应与磨损量的数值模拟

在高速/强电流作用下,弓网接触界面摩擦磨损程度的量化是衡量弓网系统电能传输稳定性的重要技术指标。分析影响弓网接触界面磨损量的电流、速度、接触压力等定量因素,在COMSOL Multiphysics软件环境下,对这三个因素造成的弓网接触界面温度变化进行量化,间接反映滑动接触界面的摩擦磨损程度。运用该方法所得的数值模拟结果与试验分析的结果是一致的。     

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.     

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.     

降低弓网磨耗的受电弓主动控制策略研究

为了减少受电弓与接触网的磨耗,延长弓网使用寿命,同时保证弓网受流质量,在载流摩擦磨损理论、控制理论和微控制技术基础上,提出一种基于接触网磨损量检测和弓网接触压力受控的受电弓主动控制策略,并从软件方面对控制系统受到的电磁干扰进行防护设计。受电弓采用该主动控制策略,能明显降低弓网的磨损量,有效控制弓网接触压力的波动,提高和改善高速机车的受流质量。     

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。     

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。     

基于微分几何理论的高速列车弓网接触控制研究

对接触网的刚度进行非线性最小二乘拟合，建立弓网系统非线性模型，采用微分几何理论对弓网间接触力波动幅度进行控制，提出一种输出一干扰解耦方法，通过适当的非线性坐标变换，将其转化为线性系统，并施以最优控制，仿真结果表明，控制效果良好。     

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.     

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。