地铁车辆弓网静态电接触的多场耦合模型及温升分析

当地铁到站或在线路上因故临时停车时，接触网仍需为列车提供电流，此时弓网接触部件因处于静止状态而存在局部过热的情况，严重时可能导致滑板热损伤甚至造成接触线断线事故。因此，地铁停车期间弓网电接触的温升研究具有重要意义。地铁列车弓网接触是热、力、电多物理场耦合的复杂行为，而弓网接触力、滑板热导率和接触线截面形状对弓网电接触有重要影响。本文针对受电弓滑板与接触线静态取流的工况，研究了接触电阻和接触热导的变化规律与建模方法，建立了热-力-电耦合的三维有限元分析模型，分析弓网接触力、滑板材料热传导率以及接触线磨耗对接触温升的影响。结果显示，增大弓网接触力、选用高热导率的滑板材料和改良接触线截面轮廓均可降低弓网接触温升。研究结果对接触线结构优化、滑板材料的选取及保障列车安全运行有重要参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

第三轨供电系统中受流器与第三轨的接触压力及其对受流性能的影响分析

介绍了第三轨受流器的结构原理。分析比较了弹簧式和气压式受流器与第三轨接触压力调节方式的特点。基于电接触基本理论详细的阐述了受流滑板与第三轨接触区的导电机理。接触区域的导电电路由无数微小的电阻及电容并联而成,接触压力通过影响微小电阻、电容的数量比例,进而影响接触面上的导电能力和磨损性能。标称静态接触压力的设计值接近或等于"法向压应力临界值"时,导电能力和磨损特性取得均衡。     

直线电机车辆集电靴升靴故障分析及改进建议

针对直线电机车辆集电靴正线不能升靴的故障现象,分析了故障发生的原因。从工作原理和作业规程出发,提出加装集电靴人工升靴装置改进建议并优化作业流程。即:在新线车辆设计时增加导电靴升靴功能,对既有车辆不建议进行改造。对于现有列车在正线停放,建议列车保持升靴状态的方法简单可行。     

受电靴与接触轨耦合动力仿真研究

为研制160km/h及以上的受电靴与接触轨系统,亟需研究受电靴与接触轨耦合动力振动理论及建立相关仿真模型。本文根据受电靴、接触轨结构特点,利用有限元法和罚函数法推导了受电靴、接触轨和接触耦合的动力学方程,并建立了相应的耦合动力仿真模型;研究了不同列车运行速度、接触轨设计参数对靴轨耦合动态性能的影响,为研究160 km/h及以上靴轨系统方案提供参考依据。     

直流1500V接触轨端部弯头的研究

介绍了广州地铁接触轨系统端部弯头的技术参数、结构组成、工作原理及其维护要点.分析了端部弯头在运行中存在的一些常见故障.在接触轨系统的设计中,端部弯头要尽量缩短集电靴与接触空档区域,合理地减少集电靴碳滑板对其放电距离,以延长端部弯头的使用寿命.     

城市轨道交通列车电制动地面电阻吸收装置相关参数分析

在地面电阻吸收装置工作的有效区段内,根据列车的电制动特性和供电臂内列车状态的不同,合理地确定制动电阻的技术参数。采用多支路形式的电阻吸收装置,可方便控制电阻吸收装置并可靠吸收列车电制动功率。研究表明,地面电阻吸收装置的输出电流脉动与斩波器的导通比、各支路斩波器的开关滞后角有关。通过分析列车电制动时的最大再生功率与电阻吸收装置的电阻值、电制动时刻牵引供电系统的模型、列车电流、网压降之间的关系,导出了列车电制动时最大输出功率、地面电阻吸收装置的短时功率和持续(等效发热)功率等技术参数的计算方法。给出的计算方法可与现行的城市轨道交通牵引供电计算方法相结合,构成完整的牵引供电计算方法。     

第三轨/集电靴试验台电源系统设计

城轨列车第三轨/集电靴试验台的建设对研究两者之间的受流和磨耗特性具有重要意义。根据城轨列车的取流特点,在实验室建立试验台直流电源系统。电源系统配备输入电源柜提供直流电流和电压;采用柱式调压器以伺服电机驱动无级调压方式调节输出侧负载的电流,实现电流无级可调;整个电源系统的控制、参数设定、设备故障报警、超限报警等通过远端操作台实现。电源系统的建立,解决了在实验室研究集电靴与第三轨受流特性的取流问题。     

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。     

广州地铁B8型车集电靴无法降靴故障分析

针对广州地铁B8型车Schunk集电靴在回库转换轨处多次出现无法降靴的故障,对集电靴的结构及功能进行研究,深入查找影响降靴功能的原因,并通过实验验证整改效果,为类似故障提供分析思路,以找到故障原因,保障运营安全。     

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。     

受电弓滑板受流摩擦中体温升的模拟计算分析

滑动受流条件下，滑板材料的温升是决定其摩擦磨损机制的主要因素，文章采用有限元计算与实测温升相结合的分析方法，系统研究了不同热源（包括电孤热、接触电阻热、摩擦热以及体电阻热）对各种滑板材料体温升的影响，结果表明，不同滑板材料由摩擦热引起的体温升相近且数值较小，滑板材料中金属元素所占的比例愈多，电弧热对体温升的影响愈大，而接触电阻热的影响则愈小，体电阻热的影响可忽略不计。铜基粉末冶金滑板由于富含金属元素，耐电孤性能最差，浸金属碳滑板具有良好的综合受流磨损性能。     

靴轨受流在线检测系统设计及应用研究

为更准确地评估靴轨受流系统的运行状态,保障地铁车辆的安全运行,研制了一种靴轨在线检测系统。运用激光测距、紫外光电传感、光纤应变传感和光纤硬点传感等技术实现对靴轨受流系统的动态检测,包括接触轨几何参数检测、靴轨接触力检测、集电靴硬点检测和靴轨燃弧检测。通过对广州地铁员村站至金杭站实际线路测试,各项检测指标均满足EN 50367和TB 10761标准要求,能够为靴轨受流系统的运维提供良好的理论指导。     

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。     

双滑板侧接触受流器弹簧参数设计研究

介绍了双滑板侧接触受流器的运动机构,通过滑板与刚性供电轨之间的接触力要求分析计算出弹簧参数,并经过样机试制和试验进行了验证,证明弹簧参数满足设计要求。     

高速受电弓滑板摩擦机理及石墨基纯碳滑板

从高速列车受电弓滑板与接触网的接触导线之间摩擦机理分析着手,研究摩擦副的机械磨损和电磨损机理,分析现有电力机车受电弓滑板存在的缺陷,指出高速列车滑板材料的最佳选择.