弓网接触力和硬点数据的分析与评价方法

通过分析国内外标准中弓网受流检测的主要内容,重点研究了标准中接触力、硬点检测数据的处理和评价方法。针对整车型式试验和联调联试中评价对象的不同,分析了试验数据的特性,提出了不同试验场景中弓网接触力、硬点检测数据的分析方法和评价方法;研究了我国机车车辆整车型式试验和新建线路联调联试中弓网接触力、硬点检测数据分析和评价方法的差异及原因;针对我国现有弓网检测标准体系的不足,提出了后续研究方向和修订建议。

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一化处理后,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,NARX—IR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。

利用半实物半虚拟试验方法研究接触网参数对弓网接触力的影响

在对弓网关系研究方法分析比较的基础上 ,采用了最新、最接近实际物理状态的半实物半虚拟混合模拟试验方法。介绍了混合模拟的基本原理及试验流程 ,进一步推导了接触网动力学微分方程 ,并以国内简单链形悬挂接触网和德国DSA3 80高速受电弓为研究对象 ,分析研究了接触网参数 (跨距、结构高度、接触线张力、承力索张力、接触线线密度、承力索线密度、接触线弛度、接触线表面不平顺等 )对弓网接触力的影响 ,以“接触力最小值”最大、“接触力最大值”最小及“均方根值”最小作为受流质量的评定标准 。

一种弓网接触力内嵌式传感器的研制

目前常用的几种使用力传感器测量接触力的方法不同程度地影响和改变了受电弓的原有结构,导致测量结果无法反映受电弓的原有特性及实际运行状态,测量系统较复杂且不具有通用性。本文提出一种新型传感器设计将影响降低到最小程度,并确定了测量和补偿方法。经过实体建模、理论推导和试验验证,该传感器具有良好的线性度和准确度,补偿后的接触力测量准确度满足欧标要求。

基于数据建模的铁路弓网接触力辨识

在对载荷辨识技术应用情况进行分析的基础上,基于铁路弓网综合检测数据,先结合数据特征进行时域分析、频域分析、趋势项消除及区段融合等预处理,后分别采用机器学习中的BP,ELM和LSTM神经网络3种数据建模方法,分别以4个受电弓振动加速度和2个硬点振动加速度为输入,对弓网接触力进行数据建模载荷辨识,并与试验结果进行对比。结果表明:采用3种神经网络建立的数值模型均可通过受电弓和硬点振动加速度数据辨识出弓网接触力的区段大值;采用4个振动加速度建立的数值模型较采用2个硬点加速度有更好的辨识效果;采用LSTM神经网络建立的数值模型避免了训练过程中的梯度爆炸和梯度消失等问题,具有较高的辨识相关性。

弓网接触力检测关键技术

正弓网接触力是评估弓网受流质量和接触网动态运行状态、验证仿真模型、优化设计及诊断接触网局部缺陷的关键参数。近年来,随着我国高速铁路运营里程的增加,弓网接触力检测在接触网动态验收和运营安全方面发挥着越来越重要的作用。高速弓网接触力检测技术随着传感器、高低压信号隔离、供电隔离、电磁屏蔽等技术的发展而趋于成熟,已实现在动车组最高试验速度400km/h的受流状态下进行检测。

弓网接触力缺陷特征与诊断研究

介绍了弓网接触力测量方法及评价标准,分析了4种典型弓网接触力缺陷的形态、频次、波长3个特征。通过选择和构建4种小波,采用小波相似性系数进行缺陷诊断,可有效诊断产生弓网接触力缺陷的原因,为接触网维护提供参考依据。

基于弓网接触力优化的主动控制式受电弓研究及设计

为改善高速动车组用受电弓弓网受流质量,提出并设计了一种基于弓网接触力优化的主动控制式气囊受电弓,该受电弓通过在线调节气囊气压,提高了弓网受流稳定性。

弓网接触力缺陷分析诊断及整治方法研究

对某处典型弓网接触力缺陷的分析诊断及整治方法进行了研究,分析了该处缺陷动态检测数据重复性规律,并与6C系统其他动静态检测数据进行横向对比分析,通过核对该缺陷位置设计资料及现场静态复核情况制定了维修整治方案,并通过动态检测复核验证了整治效果,表明检测-分析-维修-销号流程的闭环弓网接触力缺陷分析诊断整治方案可行,可推广应用。

弓网接触力动态检测数据聚类分析研究

研究了聚类分析方法在接触网动态检测数据分析中的应用。选取弓网接触力动态检测特征数据,分别采用传统判别方法、谱系聚类和模糊C均值聚类方法,对动态检测数据进行了聚类分析。研究结果表明,与传统判别方法不同,聚类分析判别接触力缺陷的方法不依赖于接触力的绝对值,通过判别接触力检测数据中的离群点确定缺陷可能存在的位置。通过数据分析,谱系聚类方法不忽略数据极值点,谱系聚类优于模糊C均值聚类方法。采用聚类方法解决了受电弓静态接触力不同、受电弓-接触网结构形式不同引起的接触力缺陷漏判、误判的问题。

铁路弓网接触力缺陷诊断分析与治理方法研究

基于某处典型的铁路弓网接触力缺陷情况,对其进行了分析与诊断,并研究了其整治方法,主要对该处缺陷动态检测数据实际重复性规律进行了分析,并横向对比分析了该缺陷的动态检测数据与6C系统其他动静态检测数据,结合该缺陷位置设计资料,综合考虑现场静态复核情况,进一步提出了缺陷维修整治方案,最后经动态检测复核,对实际整治效果进行了进一步验证,验证结果表明检测—分析—维修—销号流程的闭环弓网接触力缺陷分析诊断整治方案是可行的,具有一定的推广应用价值。

环境温度对地铁刚性接触网弹性与弓网受流质量影响研究

近年来全国地铁大面积发生弓网异常磨耗事件,特别是冬季异常磨耗已然成为常态,2022年全国有30余条地铁线路出现此现象,经济损失达数亿元。为了研究环境温度对弓网关系的影响,文章首先建立了某地铁线路刚性接触网有限元模型,计算得到环境温度-20~20℃下接触网刚度曲线,并分析了环境温度对接触网刚度影响规律;然后,构建地铁变刚度弓网耦合动力学模型,依据EN 50119等标准验证了其准确性,并计算了环境温度(-20~20℃)、列车运行速度(40~90 km/h)、受电弓静抬升力(70~160 N)、定位线夹卡滞工况下的弓网接触力,着重分析了环境温度对弓网接触力、弓网受流质量的影响规律。结果表明:环境温度与弓网接触力、受流质量具有强正相关性,当环境温度低于0℃时,弓网受流指标将严重恶化;线夹卡滞会对弓网接触力、受流质量带来恶劣影响,而且行车速度越高影响越大。

弓网接触力在线测试方法研究

弓网接触力是评估弓网受流质量和弓头滑板磨损寿命、诊断接触网局部缺陷的直接依据,其在线监测是未来电气化铁路发展亟待解决的关键问题之一。针对现有测试方法存在的问题,本文提出了在弓头簧片背面安装应变传感器的可行方案,避免了滑板更换对传感器带来的影响;同时,实现了加载过程中任一时刻接触点位置的直接测量,结合测点应变值,可直接反推出接触力,无需对滑板实体结构进行简化。

基于数据特征的接触网补偿装置卡滞识别方法研究

对于铁路接触网中心锚结及下锚补偿装置出现异常,根据6C检测系统中高速铁路弓网综合检测装置(1C)采集的波形数据总结出数据特征并提出相应算法。选取弓网接触力和接触线高度作为判断此类缺陷的2个特征变量,经过数据预处理后,计算弓网接触力一跨内标准差,接触线高度通过移动滑动窗,采取相应规则形成上界线,结合波形数据特征确定阈值并进行逻辑判断,得出异常锚段公里标。通过对典型线路进行计算分析,结果表明该方法可以识别出接触网中心锚结及下锚补偿装置缺陷,可为快速寻找此类缺陷及相关分析提供数据支撑。

基于应变响应反演技术的弓网动态接触力监测方法及应用研究

实时监测接触网⁃受电弓的动态接触力对于弓网取流质量的评估至关重要。提出了一种基于应变响应反演弓网动态接触力大小和受力位置的监测方法,详细阐述了该方法的测量原理和传感器安装方法以及关键参数的标定实验。基于该方法的弓网动态接触力监测系统成功应用于某地铁刚性架空接触网测试项目中,对地铁在60 km/h和80 km/h运行状态下受电弓弓网动态接触力大小及位置进行实时监测和分析。结果表明,基于应变响应反演技术的动态接触力测量方法具有测量精度高、数据一致性好、传感器安装灵活的优点,不仅可以准确地还原弓网动态接触力,而且可以定位受电弓碳滑板上的弓网接触位置,能够有效的评估弓网耦合系统的性能质量。

福州至长乐机场城际铁路刚性接触网设置方案研究

结合隧道限界和项目实际情况,基于仿真分析软件建立弓网仿真模型,深入研究福州至长乐机场城际铁路工程最高160km/h运行时速下刚性接触网设置方案,受电弓、碳滑板材质等关键零部件方案,以及160km/h架空刚性接触网弓网动态相互作用等。

接触网动态检测中受电弓影响因素研究

供电专业修程修制改革提出要求:通过检测实现对牵引供电设备状态的全面感知与准确评价,以提升供电运行品质与养护维修效率。接触网动态检测是铁路供电安全检测监测系统(6C系统)的重要组成部分。分析我国动车组采用的主要受电弓类型与结构特性,从设计标准出发,通过接触网固有频率和波动传播系数等重要参数,分析比较我国接触网结构特点。以实际接触网动态检测数据为基础,对比不同受电弓开口方向、不同受电弓型号以及受电弓不同工作高度场景下,300 km/h速度级全补偿弹性链型悬挂和200 km/h速度级简单链型悬挂的弓网接触力检测数据差异。结果表明,在研究场景下,接触网动态检测结果存在不同程度的差异,但不同型号受电弓之间的差异要大于同种受电弓不同开口方向上的差异。

基于LSSVM的地铁弓网系统广义动态建模与仿真

提出基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的弓网系统广义动态建模方法,并对弓网模型进行辨识及仿真研究。首先对离散化后的弓网系统动力学模型的线性部分和非线性部分进行分析,构建ARX Hammerstein弓网系统模型,然后根据LSSVM的方法对模型参数进行辨识,最后利用弓网实际检测数据对该弓网模型进行弓网接触力的建模预报试验。试验结果表明,LSSVM-ARX Hammerstein弓网模型可以有效地逼近弓网系统接触力的动态行为,具有较高的预报精度,从而验证了所提方法用于弓网系统广义动态建模的有效性。

客运专线弓网关系及武广客运专线弓网受流分析

高速弓网关系是客运专线关键技术之一,通过介绍影响高速弓网关系的几个因素及世界各国对弓网相互作用的评价标准,运用欧盟标准中以动态弓网接触力及标准偏差为主要评判指标的评价体系,对武广客运专线联调联试中弓网检测结果进行了全面分析,认为武广客运专线弓网关系能够保证最高速度350 km/h安全运行,以动态弓网接触力及标准偏差为主要评判指标的弓网评价体系对弓网关系的评判是合适的,并建议以此为基础优化我国弓网评价体系以及提出了保证弓网关系的几项措施。

高铁接触网关键零部件的疲劳寿命分析（英文）

本文研究了高速铁路接触网系统关键零部件在高速行车工况下的疲劳载荷谱和运行寿命。首先,基于受电弓模型与接触网模型,采用Lagrange法建立弓–网耦合动力学模型;采用Newmark法计算在250,280和300 km/h 3种行车速度下相应的动态接触力。其次,建立一个锚段内接触网的有限元模型,在行车工况的动态接触力作用下,计算接触网系统的瞬态响应;提取承力索、定位器、定位管、斜腕臂、直腕臂的载荷时间历程。最后,采用雨流计数法,统计得到关键零件的疲劳载荷谱,并考虑零件的应力集中系数、形状与尺寸系数、表面处理系数,进行寿命评估。结果表明:随着运行车速的提高,接触网的疲劳寿命会下降,其中定位器的疲劳寿命最短。