基于最小二乘法的纯碳滑板磨损量预测

利用环-块式载流摩擦磨损试验机模拟高速列车弓网系统的运行工况,综合考虑弓网间接触压力、电流、滑动速度、时间、摩擦系数、电弧能量等多种因素对滑板磨损量的影响,分析各项参数与纯碳滑板磨损量之间的相关性。利用各参数变量投影重要性指标,研究各参数对纯碳滑板磨损量的影响程度。采用偏最小二乘回归方法(Partial Least-square regression,PLS)建立各项影响参数和纯碳滑板磨损量之间的模型公式,实现纯碳滑板材料在实际运行过程中的磨损量预测。

振动对纯碳、浸金属碳滑板载流磨损性能的影响

采用高速环-块式载流摩擦试验机,研究了纯碳和浸金属碳2种滑板材料在高速载流条件下的摩擦磨损行为。利用相关系数理论,对滑板振动加速度和电弧能量的相关性进行定量分析,发现滑板振动加速度和电弧能量之间存在着明显的相关性。试验结果表明:摩擦系数随着振动加速度的增加逐渐减小,2种滑板材料的磨损率随着振动加速度的增加均逐渐增大,且浸金属碳滑板的耐磨性比纯碳滑板好。随着振动的增大,电弧对2种滑板材料的侵蚀程度均明显加剧,浸金属碳滑板电弧侵蚀形式以层片状剥离为主,纯碳滑板以烧蚀坑和热应力裂纹为主。载流条件下,纯碳滑板导电性优于浸金属碳滑板。

滑板倾斜对碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响

使用环-块式高速摩擦磨损试验机,试验研究在交流电场中滑板倾斜对电弧放电以及碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,电流为100 A时,碳滑板材料的磨损量随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,试验盘每转平均放电能量也随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,碳滑板磨损率随着电弧能量的增大而增大;当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。

120～170km/h条件下碳滑板/铜接触线摩擦磨损性能试验研究

在环—块式高速摩擦磨损试验机上,试验研究电流I=100～300A、滑动速度v=120～170km/h和法向载荷Fn=100～200N条件下纯碳滑板/铜接触线的摩擦磨损性能。结果表明:无电流时,碳滑板磨损率很低,一般不超过0.0014g/km,但摩擦因数较高,一般在0.30以上。加入电流后,碳滑板的磨损率明显增加,达到无电流时磨损率的10倍多;而摩擦因数明显降低,一般在0.24～0.30间波动。观察碳滑板磨损形貌发现,无电流时磨痕面积较小,随着电流的增加磨痕面积不断增大;且磨损面出现电弧烧蚀的黑色流线和麻点。滑动速度、法向载荷对碳滑板摩擦磨损性能影响较小,而电流作用引起的高温磨损和电弧烧蚀是导致碳滑板材料磨损加剧的主要因素。

受电弓/接触网载流摩擦的电弧放电和碳滑板温升试验研究

利用高速载流摩擦磨损试验机的环-块试验台,试验研究电滑动过程中电弧放电和纯碳滑板温升的变化,并探讨法向压力、滑动速度和通电电流对弓网间电弧放电能量和纯碳滑板温升的影响。试验结果表明:载流条件下碳滑板最高温升急剧增大,电弧放电热是造成碳滑板温升的主要原因;增大法向压力能很好地抑制电弧放电和纯碳滑板的温升;电流和滑动速度的增大都不同程度地引起电弧放电能量和纯碳滑板最高温升的增加,且纯碳滑板温升与电流大小呈现近似线性关系。

滑动速度对碳滑板载流摩擦磨损性能的影响

利用高速载流摩擦磨损试验机,以高速铁路受电弓碳滑板为研究对象,探究不同弓网相对滑动速度对碳滑板摩擦磨损性能的影响。结果表明:在给定的试验条件下,碳滑板的磨损率、接触副的电弧放电能量均随着相对滑动速度的增加而增大;碳滑板/接触线配副的载流效率随列车速度的增加而减小;碳滑板磨损表面的烧蚀程度、裂纹的深度及宽度均随列车速度的增加而增加;在碳滑板/接触线高速相对滑动过程中,接触线Cu元素转移到了碳滑板表面。