[發明專利]一種跨座式單軌智能受電弓

在審

• 申請號: 202111356138.1
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN113895237A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 陳仁祥;王帥;胡小林;徐向陽;杜子學;楊震;孫文杰
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學;重慶工業大數據創新中心有限公司
• 主分類號: B60L5/28
• 分類號: B60L5/28;B60L5/30
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種跨座式單軌智能受電弓，屬于單軌技術領域。包括接觸力檢測系統、控制器、作動器、受電弓智能升降系統。接觸力檢測系統通過安裝在弓頭的應變式壓力傳感器獲取弓網系統接觸力數據；控制器內嵌入一個訓練好的接觸力預測模型，根據接觸力檢測系統檢測的接觸力數據實時下一時刻接觸力，而后根據接觸力預測值與期望值計算下一時刻所需的期望控制力，并將控制力信號傳遞給作動器。作動器使用磁流變阻尼器，安裝于受電弓下框架處。磁流變阻尼器根據控制力信號調節輸出阻尼力以降低弓網接觸力波動程度，實現受電弓的主動控制，提高車輛的受流質量。受電弓升降系統則是通過安裝升弓彈簧、電動缸、用于固定弓頭的機械扣實現升弓、降弓和降弓后固定弓頭。

技術領域

本發明屬于單軌技術領域，涉及一種跨座式單軌智能受電弓。

背景技術

弓網系統是電氣化鐵路供電系統中的關鍵組成部分，擔負著將牽引網電能輸送給電力機車使用的重要任務。不同于傳統軌道車輛的受電弓與柔性接觸網系統的頂部垂向受流方式，跨座式單軌采用側部剛性受流(通過在軌道梁上架設剛性接觸網，在轉向架側面安裝受電弓)。這樣做既滿足了車輛高速運行時的受流要求，同時保證了在低凈空條件下弓網系統的安裝、檢修和維護條件。

軌道車輛在運行中，其受電弓同接觸導線接觸面處于滑動摩擦狀態，為保證正常取流，弓網間存在一定的接觸壓力。但是由于接觸網支持懸掛裝置故障、硬點或受電弓弓頭磨損異常，引起弓網間接觸壓力的瞬態變化，使得受電弓弓頭在接觸網上發生彈跳，即受電弓高頻撞擊接觸網的現象，將會導致以下三種危害：1)加劇車輛運行噪聲，產生輻射和電磁波，污染環境甚至對通訊線路產生干擾；2)劇烈的接觸力波動加劇弓頭與接觸網間的機械磨損，長期運行甚至會導致斷弓失效。3)列車受電弓和接觸網產生短暫的機械脫開，稱之為“離線”，進而出現拉弧現象，不僅會灼傷弓頭和接觸網，嚴重時還會損傷列車上的電器元件，影響車輛的運行安全。綜上所述，為了保障列車正常行駛，保證乘客的人身安全，降低車輛運行成本，因此發明智能受電弓，在低凈空條件下實現升弓降弓和主動控制的智能化。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種跨座式單軌智能受電弓，利用神經網絡對跨座式單軌的弓網系統接觸力進行預測的控制器，本文以門控循環單元網絡建立的預測模型作為控制器的基礎，選擇了磁流變阻尼作為作動器，選擇電動缸和彈簧控制下框架和機械扣。本發明所述跨坐式單軌智能受電弓目的是實現受電弓的升弓、降弓和減小弓網耦合系統接觸力波動程度，減少弓網間的離線，電弧的出現，提高軌道車輛受流質量。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1)接觸力信號F_t的檢測。跨座式單軌智能受電弓要實現主動控制，對接觸力進行調節，首先便是獲取弓網接觸力數據。但由于弓網系統工作環境復雜，但由于弓網系統工作環境復雜，檢測得到的數據可能包含大量噪聲成分，且由于安全方面的原因，在受電弓上安裝大量的傳感器可能不被容許。因此需要通過較少量的傳感器獲得較為精準的弓網接觸力數據。以日本進口KC118型受電弓為例，要得到所需的接觸力數據，需要在弓頭安裝兩個壓力傳感器對接觸力進行量測，同時在嚴苛的運行環境下需要考慮測量值的可靠性，因而在獲取數據后還要進行必要的濾波去噪處理。最后，計算出兩個傳感器信號的均值，保存于接觸力檢測系統。

2)期望控制力信號的獲取，通過已建立的弓網接觸力預測模型和得到的接觸力信號，得出接觸力預測值F’。當控制器獲取弓網接觸力數據后，結合門控循環單元網絡建立的弓網接觸力預測模型，預測下一時間步的接觸力值。然后計算接觸力期望值與預測值的差值作為目標控制信號，傳遞到作動器，由此完成控制器的搭建。將搭建好的控制器安裝于受電弓底板處，以便于和前段的弓網接觸力檢測系統和后端的作動器相連接。