受电弓与接触网系统电接触特性

依据电接触理论对弓网系统电接触特点、接触电阻、稳态热效应及电弧的产生进行分析研究。结果表明：弓网系统具备固定、滑动及可分离等方面的电接触特性;弓网系统电火花现象与滑板和接触线材料的导电性能密切相关,铜镁接触线与碳滑板2种较高电阻率的材料组合决定了两者的接触电阻比较大,使得滑动接触过程中的电火花现象剧烈。取流量较大的电动列车在起步或低速运行时,由接触电阻引起的热能有可能导致滑板和接触线局部过热,必要时应采取措施减小弓网接触电阻。弓网系统电弧对周围环境虽产生电磁干扰,但却能保证电动列车正常取流的连续性。     

弓网电接触系统滑板温升特性研究

弓网电接触系统中的受电弓滑板温升会改变接触表面环境,加重摩擦磨损,影响电力机车的可靠运行。基于自行研制的弓网电接触试验平台,探究焦耳热、摩擦热、电弧热三种热源对滑板温升特性的影响。采用红外热像仪对滑板温升实时拍摄,结合传热学理论,分析三种热源各自特性及其对接触点温升幅值和滑板温度分布的影响。研究表明:焦耳热对滑板温升的影响占主导作用;摩擦热对滑板温升幅值的影响较小;电弧热对滑板有局部加热作用;三种热源联合作用下弓网接触点的温升幅值比仅有焦耳热源输入时接触点温升幅值小,说明接触导线通过与滑板之间的摩擦带走热量,对滑板有一定的冷却功能。本研究对丰富弓网电接触系统温升理论有重要意义。     

刚性接触网环境下的弓网性能试验

针对广州地铁3号线车速为120 km/h刚性接触网环境,运用检测装置对3号线弓网系统进行试验,检测刚性接触网环境下的弓网接触力、弓头及框架的振动、滑板的温升等情况.分析了受电弓的动态性能,以及受电弓在刚性接触网下的振动、特别是列车高速运行时的振动情况,找出受电弓频繁故障的原因,为优化架空刚性弓网系统提供帮助.     

重庆地铁6号线列车受电弓碳滑板Ⅴ形磨耗分析及其对策

重庆地铁6号线列车受电弓碳滑板在使用一段时间后出现Ⅴ形磨耗,造成碳滑板更换周期缩短,运用成本增加。为此,从列车运行速度、线路条件、接触线拉出值、静态升弓压力、弓网拉弧5个方面,分析碳滑板Ⅴ形磨耗成因,确认造成碳滑板Ⅴ形磨耗主要由列车牵引取流大出现的弓网拉弧导致温升引起的电气磨耗加剧所致。针对列车加速过程中的牵引取流,提出减小碳滑板Ⅴ形磨耗的措施,为后续工程设计提供参考。     

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。     

高速列车弓网载流磨损匹配性研究

弓网关系是高速列车运行的重要关键技术,弓网匹配性则是弓网关系研究的重要内容。文中基于高速弓网关系试验台,试验研究了速度400、450、500 km/h下CTS150、CTMH150铜合金接触线分别与纯碳滑板和浸金属碳滑板载流磨损匹配性,对比分析了不同速度下的弓网摩擦副的磨耗比。研究发现,400、450 km/h下接触线和滑板磨耗比随磨耗公里先增加至最高点,随后趋于稳定或逐渐降低,500万～1 000万机车公里是磨耗比的临界点。速度450、500 km/h下与接触线对磨时,纯碳滑板相比浸金属碳滑板具有更低的接触线和滑板磨耗比,最低时的接触线磨耗比只有21%,最低时的滑板磨耗比只有10%。速度450、500 km/h下CTS150接触线与纯碳滑板匹配时具有更低的磨耗比。     

接触线与滑板材料及其关系研究

介绍了接触线、受电弓滑板的材料,弓网配合下接触线的磨耗,并对滑板材料进行了分析比较。     

基于响应面法的高速铁路接触网参数优化研究

当列车运行速度提高,弓网受流质量恶化,甚至造成离线,为了保证列车高速运行时弓网之间良好接触,因此对接触网设计参数进行优化。采用有限元分析法,利用MSC. Marc软件建立了弓网耦合模型,对接触网和受电弓的耦合运动进行仿真计算。首先,分析接触网线索张力、线索线密度单独变化时对接触力的影响。其次,考虑到多参数共同变化对接触力的影响,引入响应面法,研究两个参数一起变化对弓网受流质量的影响。最后,基于线索张力、接触线线密度一起影响时,对速度500 km/h时接触网设计参数提出优化方案。研究结果表明:增大接触线张力,减小承力索张力和接触线的线密度能够有效地改善弓网受流质量。     

弓网系统电弧的产生及其影响

弓网系统电弧的产生与弓网接触电阻、电动列车的取流量大小有关.电弧能维持电动列车取流的连续性,但对弓网系统产生电气磨损,并对环境带来电磁干扰.通过改变弓网系统的振动特性、选取合适的弓网接触压力、合理匹配滑板与接触线的材料、改进接触线的生产工艺、提高接触网的施工质量等,能有效减少弓网系统电弧现象.可以根据列车一定取流量及运行速度时的电弧次数与持续时间对弓网接触特性进行评价.     

接触线机械可靠性研究

研究目的：接触线是接触网的主要组成部分，在弓网接触压力作用下，接触线产生振动及磨耗，导致强度降低、应力增加，使其寿命缩短。为解决这一问题，对接触线可靠性进行研究。通过对机械类参数的分析与计算，提出相关建议，为接触网设计提供借鉴。 研究结论：通过建立计算模型对接触线机械类参数（强度、工作张力、磨耗率、弓架次）与应力关系的分析与研究表明，接触线机械可靠性随列车运行速度、弓架次及磨耗率的增加而降低，随着接触线强度的增加、受电弓抬升力减小、接触线工作张力适当提高而增加。为此，在选择接触线时，应尽可能与受电弓滑板等因素相结合，降低磨耗率；接触线工作张力选择应根据弓网受流与可靠度综合考虑确定；在供电能力满足要求时，尽可能选择强度较高的接触线，以减少应力一强度干涉区域，进而提高接触线的可靠性。     

纳米导电精解决弓网异常磨耗在城轨交通中的应用

架空刚性悬挂已逐渐成为城市轨道交通接触网架设的主要方式。近年在长沙地铁运营中发现，刚性接触网弓网磨耗情况出现季节性变化，尤其冬季过于严重。通过研究纳米导电精的性能特性，分析碳滑板及接触线的磨耗特征，采用在碳滑板上涂抹纳米导电精的方式，可明显改善弓网磨耗异常问题，进一步优化地铁弓网匹配关系，对降低运营成本、提高弓网取流效果、提高地铁安全性，均具有重要意义。     

弓网异常磨耗时期碳滑板数据分析与应用

弓网异常磨耗会给列车正线行车安全带来极大的隐患,掌握受电弓碳滑板实际磨耗状况,对于制定应对措施很重要。文章针对郑州地铁1号线弓网异常磨耗现象,以列车碳滑板统计数据为基础,阐述碳滑板万公里磨耗计算方法、碳滑板轮廓分析方法,分析了碳滑板最低厚度分布值与磨耗的关系,以及碳滑板偏磨的影响因素,并根据弓网异常磨耗时期特点提出了受电弓检修计划。     

高速铁路弓网电弧试验系统

高速动车组通过弓网电接触获取电能。随着动车组运行速度的提高,受轨道不平顺、接触网波动以及受电弓弓头振动等因素的影响,弓网电接触状态恶化,使得弓网电弧频繁发生,弓网电弧对接触网导线、受电弓滑板侵蚀严重,影响受流质量,制约动车组速度进一步提升,因此有必要对弓网电弧进行系统研究。本文分析弓网滑动受流过程,研制一套弓网电弧试验系统。该系统能够模拟弓网柔性平直接触、滑板"Z"字形运动及垂向沉浮运动等弓网运动状态。并利用该系统对弓网接触电阻和电弧电气参数、形貌特征进行试验研究。     

地铁列车牵引电流对接触网磨耗影响分析

深圳地铁目前正式运营的若干条刚性接触网线路弓网磨耗情况表现不同,体现在不同线路的接触线磨耗严重程度不同、受电弓碳滑板使用寿命差异较大,甚至在相同车型、弓型、碳滑板品牌及接触网拉出值布置下,仍有明显差别,值得运维人员关注。根据大量学术研究成果,电气磨耗是弓网磨耗的主要原因之一,因此本项研究主要从列车牵引电流的角度分析接触网磨耗,牵引电流数据是从列车控制及管理系统（TCMS）下载的真实数据,主要选择早晚高峰期的时段,此时的牵引电流最大,对弓网磨耗影响最大。结果证实,接触线磨耗的主要成因是电气磨耗,接触线的磨耗程度与牵引电流幅值大小、列车受电弓分布有较高相关性,最终提出“优化信号列车自动运行系统（ATO）牵引策略,减少列车启动时牵引级数”的建议,以降低弓网磨耗。     

受电弓双滑板下的弓网电接触稳态热流分析与验证

针对我国电气化铁路高速、重载下弓网高温引起的弓网热侵蚀问题,提出一种针对弓网滑动电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型,说明弓网滑板双点取流和单点取流的热流分布差别。首先从双滑板接触点角度分析弓网受流,依据稳态热平衡方程构建了电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型,并给出了边界条件;然后通过非接触式红外热像检测进行了不同条件参数下的稳态双滑板接触点受流测温实验与模型对比;最后验证了该弓网电接触在双滑板电接触点下的稳态热模型可以计算不同弓网接触压力、不同车速、双滑板不同受流、不同距离等情况下的稳态温度分布,并证实了模型的可行性和有效性。     

计及机械和电气特性的弓网表面热流分析和计算

针对弓网高额取流所产生的高温热侵蚀,提出一种弓网表面热流源计算评估方法。指出弓网表面温升主要由摩擦、接触电阻和电弧的作用而产生;分析和计算3种温升的热侵蚀过程和影响因素,并选取京津城际客运铁路基础参数进行仿真。仿真结果表明,摩擦热、焦耳热和电弧热一般同时存在并相互影响。分析得出弓网接触压力、风速影响、行车速度、电流变化等对接触线和滑板表面热流的影响规律。     

刚性和柔性接触网悬挂弓网动态检测参数特征分析

采用自主研发的高速综合检测列车接触网检测系统,实测某高铁弓网接触力和接触线高度等动态检测参数,运用时域统计和频域谱分析,研究刚性接触网悬挂系统和柔性接触网悬挂系统的弓网动态运行特性和结构特征。结果表明:柔性悬挂的弓网接触力离散性小,弓网系统运行更为平稳;柔性和刚性悬挂弓网接触力谱和接触线高度谱均存在周期成分,分别与相应悬挂类型的跨距结构、悬挂点间距、吊弦位置相吻合;两种悬挂类型,波长3m以上弓网接触力谱峰和接触线高度谱峰均一一对应,弓网接触力和接触线高度存在较高的相关性。并对两种悬挂共存的接触网线路提出养护维修建议。     

车载光纤传感系统对电客车弓网关系的实时监测

针对城市轨道交通电客车运行时,线路上存在的接触线硬点、弓网间接触压力异常等状况,提出并实施了 一种将MEMS光纤加速度传感器和弓网接触力传感器集成安装在受电弓 弓头上的方法,实时监测受电弓和接触线之间实际的运行状态,为受电弓和接触线的即时维护提供数据支撑.     

我国高速铁路弓网相互作用特点

从几何特征、动态性能、材料接口及电接触等方面对京津城际、武广、郑西等高速铁路受电弓与接触网相互作用的特点进行分析。结果表明,高速铁路弓网系统不仅能满足我国铁路互联互通要求,而且高速接触网的几何参数能够与高速列车使用的受电弓相匹配;铜合金接触线和碳滑板的组合能使弓网系统的磨耗量降至最低,且能保证弓网接触点不出现过热;弓网系统的动态性能可以确保高速列车的取流可靠性和取流质量。我国高速铁路弓网系统的性能还可进一步优化．     

基于改进NARX神经网络的接触线表面不平顺与弓网接触力关联分析方法

建立弓网耦合动力学模型,采用软件MATLAB的Simulink模块对该模型进行动态仿真,获取接触线表面不平顺和弓网接触力数据;对接触线表面不平顺和弓网接触力数据进行归—化处理后,分别作为非线性自回归(NARX)神经网络的输入和输出;对传统的贝叶斯正则化算法进行改进,并采用改进的贝叶斯正则化算法进行NARX神经网络权值修正,得到改进的NARX(NARX-IR)神经网络方法;利用NARX-IR神经网络方法进行接触线表面不平顺与弓网接触力的关联分析.采用根均方误差和相关系数,对基于LM算法的BP(BP-LM)神经网络方法、基于传统贝叶斯正则化算法的NARX(NARX-BR)神经网络方法和NARX-IR神经网络方法进行性能评价.结果表明:BP-LM神经网络方法难以描述接触线表面不平顺与弓网接触力的复杂关联关系;不论在训练还是预测中,NARXIR神经网络方法的根均方误差均小于NARX-BR神经网络方法,而相关系数则大于NARX-BR神经网络方法.由此可推断:NARX-IR神经网络方法更适合于分析接触线表面不平顺与弓网接触力的关联关系.