[發(fā)明專利]一種基于載流摩擦學(xué)試驗(yàn)的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110182403.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN112861406B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永振;張燕燕;宋晨飛;王帥;孫逸翔;杜三明;上官寶;孫超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 黃晶

本發(fā)明涉及一種基于載流摩擦學(xué)試驗(yàn)的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：建立接觸網(wǎng)的有限元模型，得到不同列車行駛速度下的動(dòng)態(tài)接觸力幅頻參數(shù)；利用載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)獲得的初始數(shù)據(jù)，計(jì)算不同列車行駛速度下受電弓滑板的摩擦系數(shù)和磨損率；判斷是否達(dá)到最優(yōu)摩擦系數(shù)范圍和最優(yōu)磨損率范圍。本發(fā)明考慮了動(dòng)態(tài)接觸力的幅頻參數(shù)對(duì)受電弓滑板的摩擦系數(shù)和磨損率的影響，通過(guò)改變有限元模型中的跨距，確定摩擦磨損試驗(yàn)用到的幅頻參數(shù)，利用最優(yōu)摩擦系數(shù)范圍和最優(yōu)磨損率范圍進(jìn)行判斷，以確認(rèn)是否是最優(yōu)跨距參數(shù)，能夠快速確定不同列車行駛速度下的最優(yōu)跨距參數(shù)，提高了列車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于載流摩擦學(xué)試驗(yàn)的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

弓網(wǎng)滑動(dòng)電接觸是指電流從接觸網(wǎng)導(dǎo)線經(jīng)受電弓滑板輸送給電力機(jī)車，受電弓滑板和接觸網(wǎng)導(dǎo)線在整個(gè)過(guò)程中一直處于滑動(dòng)摩擦狀態(tài)，在滑動(dòng)摩擦過(guò)程中出現(xiàn)一系列物理、機(jī)械、電學(xué)等方面的變化，具有典型的電接觸特征。電源、接觸網(wǎng)、受電弓、列車、鋼軌、回流裝置、電源形成一個(gè)閉合回路，使電機(jī)機(jī)車在行駛過(guò)程中獲得持續(xù)的電能供應(yīng)。

接觸網(wǎng)在鐵路上方成Z字形布置，沿著接觸線(即接觸網(wǎng)導(dǎo)線)的前進(jìn)方向，電力機(jī)車向前行駛，可防止受電弓滑板的某處過(guò)度磨損。由于接觸面粗糙不平，受電弓滑板與接觸線之間的接觸力并不是固定不變的，受電弓的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接觸網(wǎng)產(chǎn)生垂向運(yùn)動(dòng)，又由于接觸網(wǎng)按照跨距分布的規(guī)律，因此，弓網(wǎng)系統(tǒng)間的接觸力按照一定周期波動(dòng)變化，稱為動(dòng)態(tài)接觸力。

動(dòng)態(tài)接觸力通過(guò)振動(dòng)幅值B和振動(dòng)頻率f來(lái)表征，動(dòng)態(tài)接觸力的波動(dòng)表現(xiàn)為振動(dòng)幅值B和振動(dòng)頻率f的變化，會(huì)影響受電弓滑板的摩擦磨損性能和弓網(wǎng)之間的載流質(zhì)量，進(jìn)而影響列車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，因此，有必要確定合適的跨距(一種弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù))，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)接觸力的幅頻參數(shù)(B,f)進(jìn)行間接控制，以提高列車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

兩相鄰支柱(隧道內(nèi)為懸掛定位點(diǎn))間的水平距離稱作跨距，其長(zhǎng)度的選定涉及一系列經(jīng)濟(jì)和技術(shù)問(wèn)題，是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題之一。目前，我國(guó)鐵路高速接觸網(wǎng)的跨距基本上是48m左右。在其他參數(shù)保持不變的情況下，弓網(wǎng)之間動(dòng)態(tài)接觸力的振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻率成為定值。那么，該結(jié)構(gòu)參數(shù)下由弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸力所引起的載流摩擦磨損(包括異常磨損)也成為不可調(diào)結(jié)果。弓網(wǎng)異常磨損一方面會(huì)導(dǎo)致受電弓滑板斷裂和接觸材料的電弧燒蝕，另一方面，會(huì)干擾弓網(wǎng)之間的載流效率和載流穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可致弓網(wǎng)離線甚至引發(fā)列車斷電。二者均對(duì)列車的安全運(yùn)行產(chǎn)生關(guān)鍵影響。因此，從列車的安全運(yùn)行角度出發(fā)，需要嚴(yán)格控制電接觸條件下受電弓滑板的摩擦磨損性能，保證弓網(wǎng)處于最佳載流摩擦接觸狀態(tài)。通過(guò)調(diào)節(jié)跨距參數(shù)可改變弓網(wǎng)之間的動(dòng)態(tài)接觸力，從而改善弓網(wǎng)接觸狀態(tài)，以此到達(dá)優(yōu)化接觸材料摩擦磨損性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于載流摩擦學(xué)試驗(yàn)的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法，用于解決現(xiàn)有方法確定弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不合理導(dǎo)致機(jī)車安全性降低的問(wèn)題。

基于上述目的，一種基于載流摩擦學(xué)試驗(yàn)的弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法的技術(shù)方案如下：

步驟一，獲取接觸網(wǎng)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，初始結(jié)構(gòu)參數(shù)中包括一個(gè)選定的跨距，根據(jù)所述初始結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，建立接觸網(wǎng)的有限元模型，進(jìn)行有限元分析，得到不同列車行駛速度下的動(dòng)態(tài)接觸力幅頻參數(shù)，包括動(dòng)態(tài)接觸力的振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻率；

步驟二，利用載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，按照所述不同列車行駛速度下動(dòng)態(tài)接觸力的幅頻參數(shù)控制，并進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)獲得的初始數(shù)據(jù)，計(jì)算不同列車行駛速度下受電弓滑板的摩擦系數(shù)和磨損率；