[發(fā)明專(zhuān)利]一種氣囊型受電弓弓網(wǎng)接觸力補(bǔ)償控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110962658.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113568357B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張輝;李倬云;祁智
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042;B60L5/28
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

本發(fā)明提供了一種氣囊型受電弓弓網(wǎng)接觸力補(bǔ)償控制方法及裝置，屬于列車(chē)控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明裝置的微控制單元包括STM32系列的單片機(jī)和閥板控制器。單片機(jī)包括主程序模塊、串口通訊程序模塊、預(yù)瞄程序模塊和控制壓力處理程序模塊。通過(guò)預(yù)瞄程序模塊根據(jù)當(dāng)前列車(chē)速度和隧道阻塞比計(jì)算弓網(wǎng)接觸補(bǔ)償力，通過(guò)控制壓力處理程序模塊轉(zhuǎn)換獲得氣囊補(bǔ)償壓力，由主程序模塊輸出氣囊氣壓控制信號(hào)。本發(fā)明方法通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真，擬合構(gòu)建弓網(wǎng)接觸補(bǔ)償力與列車(chē)車(chē)速、隧道阻塞比的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為氣囊補(bǔ)償壓力，通過(guò)控制氣囊壓力實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)接觸力主動(dòng)補(bǔ)償控制。本發(fā)明安裝控制簡(jiǎn)便、能夠及時(shí)補(bǔ)償，并降低了維護(hù)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及列車(chē)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣囊型受電弓弓網(wǎng)接觸力補(bǔ)償控制方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)高鐵的時(shí)速持續(xù)提高。隨著其飛速發(fā)展，高鐵受電弓與接觸網(wǎng)保持良好接觸的問(wèn)題變得愈發(fā)嚴(yán)重。受電弓通過(guò)與接觸網(wǎng)接觸獲得動(dòng)車(chē)組的電能。隨著列車(chē)速度的增加和操作環(huán)境的變化，由于阻力、升力變化或自身震動(dòng)，受電弓受流會(huì)受到較大影響。目前，如何保證動(dòng)車(chē)組良好的受流質(zhì)量，已經(jīng)成為高速鐵路技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。在特殊運(yùn)行環(huán)境下保持良好的弓網(wǎng)特性，對(duì)受電弓的主動(dòng)控制研究提出了更高的要求。

為了確保牽引電流的順暢流動(dòng)，受電弓和接觸網(wǎng)之間必須有一定的預(yù)接觸力。如果預(yù)接觸力太小，會(huì)增加離線(xiàn)率，使受電弓受流質(zhì)量變差，并產(chǎn)生電弧放電燒蝕弓頭降低受電弓壽命；反之，會(huì)使滑板和接觸線(xiàn)間產(chǎn)生較大的機(jī)械磨損，同樣會(huì)降低受電弓壽命，這都意味著高昂的維護(hù)成本。

機(jī)車(chē)的受流質(zhì)量評(píng)估是整個(gè)受電弓系統(tǒng)性能評(píng)估的重要組成部分。改善電流質(zhì)量是受電弓控制的最終目標(biāo)。根據(jù)當(dāng)前的情況，不同的國(guó)家采用不同的方法。德國(guó)在受電弓系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究方面比較全面，認(rèn)為應(yīng)從靜態(tài)彈性、彈性不均和弓網(wǎng)離線(xiàn)速度考慮當(dāng)前性能，在檢測(cè)技術(shù)和測(cè)試評(píng)估上都很優(yōu)秀。日本新干線(xiàn)使用多個(gè)受電弓將懸鏈線(xiàn)與高彈性和小波動(dòng)傳播速度匹配，這會(huì)導(dǎo)致劇烈振動(dòng)，弓網(wǎng)離線(xiàn)率高，接觸線(xiàn)磨損比較嚴(yán)重，并且噪聲相對(duì)較高。在噪音等方面，主要評(píng)估脫機(jī)速度，升程量和接觸線(xiàn)的應(yīng)力。法國(guó)發(fā)現(xiàn)機(jī)車(chē)在高速運(yùn)行過(guò)程中受電弓的空氣動(dòng)力阻力增加，因此，研究重點(diǎn)在于抬升力，接觸線(xiàn)應(yīng)力和懸掛方式的優(yōu)化方法。

目前，參考文獻(xiàn)[1]研究了通過(guò)調(diào)整脈沖寬度控制氣缸內(nèi)壓強(qiáng)來(lái)控制弓網(wǎng)接觸力；參考文獻(xiàn)[2]提出可以通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)控制弓網(wǎng)接觸力；參考文獻(xiàn)[3]采用電磁操動(dòng)方式控制弓網(wǎng)接觸力；參考文獻(xiàn)[4]通過(guò)某種線(xiàn)性機(jī)構(gòu)加之伺服電機(jī)控制弓網(wǎng)接觸力等。但是，加裝電機(jī)雖然反應(yīng)較快但是容易受到電磁擾，液壓缸或者氣缸由于體積較大安裝在受電弓底部，雖然通過(guò)控制液壓或者氣壓易于實(shí)施，但是響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不能達(dá)到實(shí)時(shí)控制的效果。

當(dāng)列車(chē)進(jìn)出隧道時(shí)，列車(chē)及受電弓附近的流場(chǎng)會(huì)發(fā)生較大變化，因此作用在受電弓上的力會(huì)發(fā)生突變，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，弓頭若壓緊電網(wǎng)會(huì)造成磨損加劇；弓頭若松離電網(wǎng)，會(huì)造成電弧放電，燒蝕弓頭，都會(huì)降低弓頭的使用壽命。因此，需要研究受電弓弓網(wǎng)接觸力的補(bǔ)償控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳赟松,吳學(xué)杰.多功能協(xié)調(diào)式液壓控制系統(tǒng)[J].工程與試驗(yàn),2013(S1):6-9+30.

[2]Tieri?R.Innovative?active?control?strategies?for?pantographcatenary?interaction[J].2012.