集电靴与第三轨运动关系优化分析及试验台结构设计

针对国内缺乏系统研究第三轨与集电靴间电流、磨耗发热情况等专用试验设备现状,根据城市轨道交通列车第三轨供电特点,分析集电靴在第三轨上的运动轨迹。在集电靴近似圆周运动的基础上,优化集电靴运动轨迹,得到集电靴径向运动参数,确定控制集电靴在第三轨上作径向直线运动的执行器的参数,为第三轨/集电靴试验台的构建提供理论依据。     

时速160km及以上接触轨工程关键方案研究

随着我国城轨建设规模逐渐增大，城市轨道交通线路设计速度达到160 km/h及以上是必然发展趋势，既有接触轨系统的使用速度限制在120 km/h以下，因此需要对速度160 km/h及以上接触轨系统进行研究，以满足长大区间城轨列车高速运行的需求。研究表明：优化集电靴结构参数，将集电靴等效刚度阻尼从1 000 N·s/m增至2 000 N·s/m，集电靴滑板质量从2.4 kg减至1 kg，可显著提升靴轨受流质量；采用优化后集电靴参数进行仿真分析，接触轨的跨距可以采用5 m；减小支撑结构刚度有利于提高靴轨动态性能，支撑结构的刚度建议为5k N/m；端部弯头采用1∶60的坡度，靴轨动态性能更好。     

城市轨道交通第三轨供电受流系统及磨耗试验台设计

供电系统是城市轨道交通安全运行的重要部分。介绍接触轨供电系统的电压制式、安装方式、结构形式。结合产品标准,说明现有集电靴和钢铝复合轨的结构特点和工作方式。设计更加贴近实际情况的接触轨和集电靴磨耗试验平台,为城轨第三轨供电受流器材的产品研发及检测提供数据支撑。     

城市轨道交通第三轨受流器动态特性试验及分析

以无锡地铁2号线第三轨受流系统为研究对象,运用检测装置对其靴轨系统进行试验,并介绍了试验系统和试验原理。通过试验,检测得到靴轨之间的接触压力、受流器的振动、靴头位移等参数,基于试验数据分析了受电靴的动态性能,研究了受流器与端部弯头的动态接触特性。研究结果可为第三轨受流系统的实时检测提供参考依据。     

考虑接触轨轨缝的靴轨系统动态特性研究

在城市轨道交通中，列车供能除采用架空接触网系统外还常采用靴轨系统。在靴轨系统中，集电靴沿接触轨滑行，振动行为复杂，易受线路条件和结构本身的影响。当接触轨出现轨缝时，集电靴通过会产生较大冲击力，造成靴轨系统受流工况恶化。文章基于多体动力学和有限元理论，搭建靴轨耦合动力学模型，并与实测数据相对比，验证模型准确性。基于所搭建的模型，考虑在标准规定的最恶劣的接触轨轨缝条件，分析靴轨系统在不同速度和轨缝方向下的动态性能。结果表明，相对于前低后高轨缝的工况，集电靴通过前高后低轨缝时，车辆运行速度对靴轨系统受流质量的影响更加严重。     

第三轨中间接头不平顺阈值研究

第三轨中间接头安装的平整度直接影响到整个第三轨受流系统的可靠性.以武汉地铁某线使用的第三轨受流系统为研究对象,通过靴轨动态特性试验探究了靴轨动态接触力的变化规律及第三轨动态冲击来源.结合靴轨动态接触的特点,建立了含中间接头的靴轨冲击模型,并利用实验数据验证了冲击模型的计算结果;基于验证后的该模型,分析了中间接头不平顺激励下靴轨系统的动力学特性,并明确了中间接头不平顺的阈值.分析结果表明:中间接头不平顺高度差控制在0.2 mm以内,能够满足地铁车辆在较高速度下运行,并能有效减小靴轨冲击峰值和降低离线率.     

靴轨系统静态电接触研究

针对集电靴滑板在列车停车时的发热问题,基于电接触和热传导理论,建立了列车停车时靴轨静态电接触模型,对靴轨接触电阻和集电靴滑板的发热进行计算,并通过设计集电靴滑板温度试验对理论计算结果进行了验证。结果表明,增大靴轨系统的静态接触力并使其均匀受力,可以减小靴轨接触电阻和滑板的发热。     

城市轨道交通第三轨供电系统集电靴的力学性能试验研究

城市轨道交通第三轨供电系统集电靴的安装不仅关系着其自身设备的安全性,还影响城市轨道交通列车的供电质量,介绍了集电靴力学性能试验的传动和测试原理,确定了集电靴力学性能试验的方案。通过试验研究得到集电靴的静态刚度、等效阻尼等参数,为集电靴力学模型的建立、集电靴的设计与维修提供数据资料。     

基于信号和车辆系统联控的弓靴转换控制设计研究

广州地铁4号、5号、6号、14号、21号线运营线路采用第三轨集电靴受流方式,车辆段采用接触网受电弓受流方式,列车在进出车辆段时,需在弓靴转换点处进行降弓升靴或降靴升弓的操作,传统"人防"监控方法是人工监控与视频监控。文章研究利用信号定位、车辆控制软件联控的方式,实现列车弓靴转换由"人防"向"技防"的转变,设计研究成果已在广州地铁14号、21号线车辆段出入段线弓靴转换点处成熟应用。该设计研究方案能优化列车出入场管理、节约人力资源,并从根本上解决人工未按要求进行弓靴转换而产生的安全风险。     

城轨交通中三轨系统有限元模型及其动力特性

建立了由钢铝复合轨、绝缘支架、支撑卡爪和支架底座组成的三轨系统的有限元模型,计算了其动力特性,分析了下部桥梁结构振动的影响,为轨道的磨耗磨损研究及集电靴与接触轨的动态受流仿真的进一步研究建立基础。研究得出,三轨系统前十阶的自振频率范围与桥梁结构的自振频率相差较大,两者不会发生共振。     

城铁列车牵引系统集成设计技术研究

探讨了城铁列车牵引系统的设计流程,给出了DC 750 V和DC 1 500 V两种供电制式下采用三相异步牵引电机的常规城轨列车的牵引系统主电路的不同设计方案,重点研究了不同供电制式下采用第三轨、架空接触网受流的高压母线电路和车间电源电路的设计;研究了牵引逆变器、牵引电机、辅助供电系统设计中的关键技术问题,包括IGBT元件的选型、冷却、无速度传感器控制技术、标准化设计、辅助供电系统的结构、容量等.     

基于地铁列车方位信息的自动弓靴转换技术研究

提出了一种基于地铁列车方位信息的受电弓与集电靴两种受流方式的自动弓靴转换方案。通过安装地面信标来确认列车出入库方向和位置，同时优化列车控制系统，实现自动升降弓或升降靴、自动关闭负载、出库强制降弓等功能，从而控制列车在两种受流方式之间自动转换。     

集电靴与接触轨集电系统研究综述

阐述集电靴与接触轨的结构改进、运行现状和标准建设,以及集电靴、接触轨和靴轨接口的测试与仿真技术,并展望集电靴与接触轨集电系统的发展方向。现有集电靴种类较多,尚未形成通用的力学模型,需进一步构建集电靴动态性能试验台获取其关键力学参数。集电靴与接触轨的动态测量装置尚需进一步标定,以确保测试数据的准确性。集电靴与接触轨的动态仿真尚需实际测量数据验证其有效性。集电靴与接触轨系统接口的标准尚需进一步完善。     

电极性对地铁第三轨摩擦磨损行为的影响

利用改进的销一盘摩擦磨损试验机,试验研究电极性对地铁钢铝复合式第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性,测量摩擦系数、摩擦表面温升及摩擦副磨损体积损失随电流和电极性变化的规律,采用EDIX和XRD等手段测量摩擦副磨损表面的化学成分,分析摩擦副在不同电极性下的载流摩擦磨损机制.结果表明:随着电流的增大,摩擦副接触区温度升高,接触面软化,切向力降低,摩擦系数下降,摩擦副磨损体积损失增大;受电靴接电源正极时摩擦副的氧化程度和磨损体积损失比接负极时严重;载流摩擦副之间的表面过渡层中的水在电场作用下分解成氢氧根离子和氧离子,氢氧根离子流向正极并析出氧气,高温阳极氧化的作用降低了接正极受电靴摩擦副材料表层的结合强度,加剧了材料的磨损,从而改变了摩擦副的摩擦磨损特性.     

地铁车辆与车间电源安全联锁方案设计分析

介绍了同时具有受电弓、集电靴2种制式受流的地铁车辆牵引系统、辅助电源系统与车辆段内车间电源设备之间的车上安全联锁电路。通过充分考虑不同供电方式之间的互锁逻辑,分析了安全联锁保护设计原理和实现功能。该设计主要用于使用车间电源柜对列车进行静态调试时对操作人员进行保护,同时有效保证了车辆用电安全和电路可靠性。     

城轨车辆用第三轨受流器试验台的研制

文章介绍了城轨车辆用第三轨受流器的应用现状,从产品测试要求、测控原理、试验步骤及应用情况等方面阐述了第三轨受流器试验台的研制。     

城市轨道交通复合接触轨系统挠度的研究

接触轨系统是城市轨道交通常用的接触网方案,其最大挠度对靴轨系统受流质量影响较大。本文基于接触轨跨距情况、列车时速、靴轨作用力等不同条件分别对接触轨挠度进行分析研究,从而得出接触轨系统动、静挠度情况,为接触轨系统设计选型提供参考。     

双制式受流方式在城轨车辆上的应用

分析讨论了在同一城轨车辆上使用DC1500V架空接触网受流与DC1500V第三轨受流的双制式受电方式的特点、转换方式和注意事项,为目前我国城市轨道交通建设提供一定的参考。     

武汉地铁第三轨受流器动态接触力测量模型及参数标定

为准确获得第三轨受流器的动态接触力,以武汉地铁某线列车使用的第三轨受流器结构为研究对象,采用有限元法确定了应变片的布置位置,建立了靴轨动态接触力与应变值/加速度值的理论关系式,通过静、动态标定试验获得关系式中的等效参数,并通过对比分析验证了模型和等效参数的精确性。     

城轨列车牵引系统热容量试验方案研究

结合沙特麦加城轨列车型式试验,在分析城轨列车牵引系统的组成及其热源分布和冷却设备布置的基础上,研究测点布置,设计城轨牵引系统热容量试验方案.牵引系统热容量试验主要对牵引电机、牵引逆变器的散热片和箱体内部空气、制动电阻及其出风口、轴箱轴承以及环境等的温度进行监测,另外还要对供电电压、牵引逆变器的输入和输出电流以及制动电阻的电压等电参数进行监测,据此确认城轨列车牵引系统各设备的工作状态.温度测试利用造车时预埋的和试验时设置的温度传感器进行;电参数的测试则通过布设的电压、电流传感器进行;选择站站停行车模式和启动加速—恒速运行—调速停车的试验工作周期进行城轨列车牵引系统热容量试验.按照设计的试验方案成功实施了沙特麦加城轨列车牵引系统热容量试验.