城市轨道交通车体垂向振动对弓网受流性能的影响

[目的]既有对接触网系统动力学仿真的研究大多基于受电弓底座仅有纵向自由度的假设,忽略了轮轨激励引起的车体垂向振动对弓网受流性能的影响,需要将车辆-受电弓-接触网(以下简称“车-弓-网”)作为一个整体予以研究。[方法]分别建立了刚性接触网、柔性接触网两种接触网类型下的弓网耦合动力学模型及车-弓-网多体动力学模型。在案例线路上进行了弓网动态受流试验,对所建的刚性接触网车-弓-网多体动力学模型的计算结果进行了可行性验证。基于列车运行速度为80 km/h、90 km/h、100 km/h、110 km/h及120 km/h五种速度工况,选取了其中两种速度工况对刚性接触网受电弓绝缘子底座处的垂向动态响应进行了分析,并在五种速度工况下分别对两种接触网类型下弓网模型、车-弓-网模型的各动态响应参数进行了对比分析。[结果及结论]所建车-弓-网多体动力学模型的模拟计算结果是合理的。车体振动会对弓网受流性能产生一定影响:柔性接触网下车体垂向振动对弓网受流性能影响很小,可不予考虑;刚性接触网下,与未考虑车体垂向振动的弓网模型相比,考虑了车体垂向振动的车-弓-网模型计算得到的弓网接触压力统计最小值、弓头最大抬升位移均随列车运行速度的增加而增加,弓网接触压力统计最小值变化率的最大值为24.7%,弓头最大抬升位移变化率的最大值为4.2%。

接触网作业车动力传动电控系统继电器故障分析

液力传动接触网作业车动力传动系统工作状态由动力传动电控系统控制,车辆行驶中如果动力传动电控系统发生故障,将引发故障停车。动力传动电控系统中,继电器故障时有发生。对液力传动接触网作业车动力传动电控系统及其继电器原理进行介绍,对继电器故障进行分析,为动力传动电控系统继电器故障后现场进行有效处置提供参考。

高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数,建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型,进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型,并通过与实测升弓过电压进行对比,验证有限元模型的可靠性;将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上,调整列车运行速度和弓网离线时间,分析其对弓网电弧发展的影响,研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明:当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时,易发生弓网完全离线,并产生较高车体过电压;车速为300 km·h^(-1)时,弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV;车底主要区域对地电位高于2 kV,磁感应强度峰值为3.8 mT;通过增加3车保护接地数量,提高车体过电压的泄放能力,使车顶-轴端过电压降至5.47 kV,最大磁感应强度降至2.6 mT,车底区域磁场分布更加均匀,有效地抑制了车体过电压,改善了车载设备的电磁工作环境。

地铁车辆受电弓异常磨耗研究

弓网系统是城市轨道交通列车供电的中枢系统。较高的列车速度和复杂的列车运行环境会导致受电弓网系统产生剧烈的振动,从而引发高频燃弧和弓网异常磨耗现象。为了探究弓网异常磨耗的机理,文章以某地铁线路为例,研究了各运行指标与弓网异常磨耗关系及各指标间的联系。首先,通过阐述弓网运行状态指标定义及计算公式,提出弓网异常磨耗主要影响指标的选取。搭建某地铁数据采集系统,获取地铁线路运行实测数据;其次,统计分析新旧滑板在不同工况下各个指标分布的规律和变化趋势,研究了各个指标之间的相关性;最后,采用时空维度关联分析法,基于同一工况分析各个指标在空间与时间两个维度上存在的内在联系与差异。研究结果表明:滑板与接触线磨合初期,由于未形成光亮氧化层以致接触不够稳定,导致弓网接触燃弧率增加,从而使得弓网燃弧率上升,但指标间变化趋势并不明显。随着滑板运行至稳定磨耗期,受电弓离线率、燃弧和硬点异常率存在较大的相关性,当其中有一项指标发生异常时,总伴随其余指标发生异常。异常磨耗的发生常伴随有弓网运行指标的异常,可通过对运行参数的监控,完成对弓网异常磨耗的监测和预防,为研究弓网异常磨耗机理提供了一种有效方法。

接触网双机械臂作业车运动学分析及轨迹规划

针对铁路隧道中,接触网作业车自动化程度低、工作效率低等问题,研制一种可完成钢筋探测、钻孔打锚、拉拔测试、吊柱安装、维修保养等一系列作业的接触网双机械臂作业车。运用标准的D-H法对该双机械臂系统进行运动学建模,并对其进行正逆运动学的分析。通过齐次变换推导其末端执行器的姿态和位置,然后经过MATLAB仿真和数学计算结果比较证明建模的准确性。已知双机械臂系统的初始位姿和工作状态下的末端位姿,采用五次多项式插值的方法对双机械臂进行轨迹规划,并得到此轨迹下的双机械臂各关节的位移、速度和加速度曲线图,为双机械臂系统进一步的优化和后续的研究提供了参考。

广州地铁9号线车辆受电弓碳滑板异常磨耗原因分析及改进措施

目的:针对广州地铁9号线开通运营初期受电弓碳滑板出现较严重拉弧、异常磨耗及崩口等情况,提出了改进措施,以减小对列车运行的影响。方法:从车辆状态和接触网状态两方面排除了碳滑板材质不良及列车振动引起碳滑板异常磨耗的可能性。在此基础上查找出受电弓跳弓点位置,发现受电弓经过膨胀元件时拉弧严重。通过对MVB(多功能车辆总线)速度数据、正线信号对标点公里标及车体数据进行分析,对正线接触网膨胀元件进行了精确定位,发现受电弓在经过膨胀元件时会产生较大的振动,受电弓在膨胀元件处的弓网匹配性较差。进一步与国内同行就碳滑板异常磨耗问题进行交流,以确定受电弓碳滑板异常磨耗原因。结果及结论:膨胀元件结构问题是导致受电弓碳滑板异常磨耗的主要原因。改进措施为:优化膨胀元件辅助线过渡段长度和过渡形式,优化膨胀接头布置,优化列车牵引软件。采取上述改进措施后,弓网关系明显改善,碳滑板的使用寿命大为延长,牵引故障率明显下降,列车的维修成本大大降低。

市域铁路利用既有地铁隧道的接触网通过方案研究

上海市域铁路嘉闵线规划设计时,利用了上海轨道交通13号线金运路站地下三层已预留的换乘节点隧道进行线路通过。该隧道结构样式为地铁用矩形隧道,隧道断面满足地铁车辆运营净宽与净空的要求;但对于新建的市域铁路,线路利用该既有隧道通过时,隧道断面无法满足一般链型悬挂接触网的通过需求。为解决该问题,通过控制轨道结构高度,调整接触网悬挂方案,使用弹性底座安装等3种改进方案来解决该特殊工点处的接触网通过问题。

洛阳地铁碳滑板磨耗分析及解决措施

分析洛阳地铁电客车弓网磨耗情况,根据磨耗数据及其他城市地铁运营经验,制定碳滑板磨耗偏大防范措施。数据对比显示受电弓异常磨耗得到显著改善,达到了有效解决弓网异常磨耗、保障地铁安全运营的目的。

提升铁路供电接触网作业车节能及安全的策略与实现

开展电气化铁路接触网设备检修作业时,通常以1辆接触网作业车附挂1辆接触网平车组成车列开行,带动力的接触网作业车用于人员运输、提供高空作业平台、牵引接触网平车,不带动力的接触网平车用于料具储存、装载。在分析现有作业特点及安全隐患的基础上,研制了适用于不同接触网作业车车型的车载料具箱,代替接触网平车对料具进行储存、装载,实现接触网检修作业时开行1辆接触网作业车,减少对铁路运输的干扰,提高现场作业安全,以有效降低接触网作业车油耗、实现节能增效。

地铁车辆弓网静态电接触的多场耦合模型及温升分析

当地铁到站或在线路上因故临时停车时,接触网仍需为列车提供电流,此时弓网接触部件因处于静止状态而存在局部过热的情况,严重时可能导致滑板热损伤甚至造成接触线断线事故。因此,地铁停车期间弓网电接触的温升研究具有重要意义。地铁列车弓网接触是热、力、电多物理场耦合的复杂行为,而弓网接触力、滑板热导率和接触线截面形状对弓网电接触有重要影响。本文针对受电弓滑板与接触线静态取流的工况,研究了接触电阻和接触热导的变化规律与建模方法,建立了热-力-电耦合的三维有限元分析模型,分析弓网接触力、滑板材料热传导率以及接触线磨耗对接触温升的影响。结果显示,增大弓网接触力、选用高热导率的滑板材料和改良接触线截面轮廓均可降低弓网接触温升。研究结果对接触线结构优化、滑板材料的选取及保障列车安全运行有重要参考价值。

JW4G型接触网作业车发动机膨胀水箱喷水故障排查及防范

JW4G型接触网作业车在发动机停机状态下开启膨胀水箱盖后出现喷水现象,原因是前期复合散热器传动油上腔室泄露故障之前,上腔室内液压油、冷却水间隔板密封损坏发生泄露,液压油进入发动机冷却系统。处理传动油上腔室泄露故障时,换新了发动机冷却水,因未彻底清洗发动机冷却系统,新冷却水与遗留的液压油混合,车辆运行期间发动机高负荷状态下冷却系统温度较高,液压油与冷却水中的添加剂发生化学反应产生高压水蒸气,高压水蒸汽进入膨胀水箱内,挤压冷却水发生喷水故障。为查明隔板渗漏原因,对工作状态下液压油散热器实际压力进行测试,测试结果表明产品自身承压能力不足。针对承压能力不足的问题,提出改进措施建议。

城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统稳定性分析

受电弓-接触网系统的稳定性直接影响车辆受流过程的稳定性,良好的弓网性能是列车安全运行的重要保证之一。本文根据城市轨道交通车辆运行速度较低的特点建立受电弓-接触网系统模型,并对其稳定性进行分析。根据实际车辆参数得出该系统的稳定受流区域以及对稳定受流有影响的相关参数。分析得出结论:系统参数对系统的稳定性影响很大,且参数间互相关联,相互制约。研究成果为受电弓、接触网的研制及车辆的安全运行提供了理论参考。

地铁车辆接触网硬点在线检测系统设计

针对地铁车辆弓网系统安全检测的重要性及现有接触网硬点检测技术的不足,基于高低压隔离技术,结合受电弓滑板垂向加速度和滑板振幅,作为硬点评价的基准,研究并设计一种新型地铁车辆接触网硬点在线检测系统。首先,进行硬件设计,选用灵敏度高、误差小的电容式加速度传感器和激光测距仪,以及采样速率高、抗干扰能力强的IMC数字采集器;然后,进行软件设计,基于LabVIEW软件开发环境,编写相应的测试软件,实现垂向加速度信号和高度信号的实时显示与记录;最后,为验证检测系统的测试性能,以杭州地铁2号线地铁车辆为测试对象,于40 km/h、60 km/h和80 km/h的速度级工况下进行装车往返试验。试验结果表明,各工况下前后滑板垂向加速度的最大值分别为3.817 g、9.208 g和15.827 g,单位跨距内的滑板最大振幅分别为19.4 mm、21.4 mm、24.1 mm,并未检测出硬点,与地铁运营单位对实际线路的维护检查结果一致。另对部分测试数据进行分析处理,分析结果可充分体现检测系统的安全性、准确性和实用性。

跨座式单轨弓网耦合主动控制研究

单轨列车高速行进中,弓头往往会发生较大振动冲击刚性接触网,降低弓网受流质量与寿命,为此提出一种改善弓网关系的主动控制方法。在此基础上,首先分别建立了单轨弓网耦合的线性二自由度动力学模型,以及无刷直流电机的双闭环控制驱动模型;然后结合分数阶PID控制算法,完成了整个主动控制系统的建模;最后对比分析了列车不同时速下受电弓被动控制和主动控制接触力的响应以及弓头的抬升量,并分析了主动控制的响应速度。研究结果表明:该主动控制方法的响应速度能够完全满足高速状态下弓网关系的调节要求,且能够明显降低接触力波动,缓解弓网碰撞,减少弓网磨损,提高其使用寿命。

拖曳系统飞行过程仿真研究

该文分别采用拖缆的"刚化柔性悬索"和"线性弹簧"模型,建立了拖曳式空中发射重复使用运载器系统的动力学模型,并对拖曳系统在纵向平面内的整个飞行过程,包括起飞、爬升、改平以及平飞,进行了仿真计算,其计算方法是可行的,拖缆采用这两种模型获得的计算结果基本一致,可用于拖曳空中发射重复使用运载器可行性的评价。同时对拖缆采用上述两种模型时,其作用于拖曳飞机和运载器的拉力的大小和方向进行了认真研究,相互印证了这两种模型的可行性。总之,在拖曳系统这样的多体系统中,上述两种拖缆模型的使用是合适的。

弓网垂向振动半主动和主动控制仿真

为了改善高速列车受电弓垂向动力学性能,建立了受电弓非线性垂向动力学模型、弹性悬挂接触网垂向有限元动力学模型和车辆动力学模型。考虑弓网耦合振动和轨道激扰,采用受电弓框架顶点或弓头的垂向位移和速度反馈,将半主动控制减振器或主动控制作动器安装在受电弓基座和框架之间。应用数值仿真方法,研究了受电弓接触网垂向耦合振动的半主动和主动控制,并对其控制性能进行了比较。比较结果表明:与无控制时相比,在车速为250 km.h-1时,弓网接触压力方差最小减小值为26.84%,在车速为300 km.h-1时,最小减小值为20.88%,因此,采用半主动和主动控制能明显减小弓网振动和接触压力的低频波动,改善了受流质量,且半主动控制系统结构简单,易于实现,在不动作时不会改变受电弓本身的动力学性能。

悬垂线理论在拖曳系统中的应用研究

拖曳式空中发射系统模型的复杂程度很大程度上取决于拖缆模型描述的复杂程度。将拖缆视为"刚化柔性悬索",应用悬索理论中的悬垂线理论对拖缆的受力进行了分析和仿真计算。结果表明,此模型公式简单,应用方便,仿真计算结果合理,是一种简单而实用的模型。

自行式电气化铁路接触网检修车梯的研制

为了解决电气化铁路检修人员在检修接触网时安全系数不高和工作效率低的问题,设计了一种自行式电气化铁路接触网检修车梯。对车梯在铁路上的实际运行情况进行了研究分析,提出了对整个系统采用PLC控制的方案,并采用无线遥控器对车梯进行远程控制,实现了车梯的自动化,提高了工作效率,降低了劳动强度。车梯的梯架采用了可拆卸式的设计,根据工作情况可对车梯进行快速组装和拆卸,方便车梯的运输,通过抓轨装置和梯腿伸缩装置,防止了车梯在运行中倾覆情况的出现,增加了车梯使用的稳定性和安全性。

拖曳系统飞行仿真

分别采用拖缆的"刚化柔性悬索"和"线性弹簧"模型,建立了拖曳式空中发射重复使用运载器系统的动力学模型,并对拖曳系统在纵向平面内的整个飞行过程,包括起飞、爬升、改平以及平飞,进行了仿真计算,其计算方法是可行的,拖缆采用这两种模型获得的计算结果基本一致,可用于拖曳空中发射重复使用运载器可行性的评价。同时对拖缆采用上述两种模型时,其作用于拖曳飞机和运载器的拉力的大小和方向进行了研究,相互印证了这两种模型的可行性。研究结果表明在拖曳系统这样的多体系统中,上述两种拖缆模型的使用是合适的。

用于高速铁路的快速接触网综合作业车

为了使高速铁路接触网得到快速、便捷、经济的维修和应急处理,保证高速列车运行通畅和安全,中国北车股份(CNR)推出了速度160km/h的快速接触网综合作业车。它具有优化的快速行驶、匀速作业行驶两种工况模式和先进可靠的动力——传动机组,符合人机工程学的司机室设备和操纵台布置,车内有维修工作间和生活设施,车辆顶部配置了升降旋转作业平台、高空作业斗、导线拨线装置、接触网检测装置,既可以对铁路线路上部的接触网等高空装置检修作业,也可以对高架线路下部和桥梁下部检查维护作业,是一种快速多功能的综合维修车辆。