刚性接触网弓网磨耗机理及应对策略

[目的]刚性接触网具有净空要求低、设备零件少等优点,但也存在着弓网磨耗速度较快、跟随性较差等缺点。在上海轨道交通线网中,架空刚性接触网线路占比逐年提升,受电弓碳滑板及接触线异常磨损情况也有上升趋势。因此需分析刚性接触网弓网磨耗机理,并采取相应的应对策略。[方法]以上海轨道交通刚性接触网线路为例,分析了刚性接触网弓网磨耗机理,并提出了应对策略。[结果及结论]通过改良刚性接触网拉出值布置形式能够改善碳棒局部异常磨损。拉出值范围内的滑动摩擦距离占比平均,可有效改善受电弓碳板局部磨损严重情况。在实际工程中,汇流排跨距应根据线路条件不同进行设置,最大不建议超过10 m。当跨中挠度过大时,应适当增加定位点,以缩短跨距。可通过适当降低列车牵引电流来控制部分锚段接触线磨耗速度过快的情况。

天津地铁6号线弓网异常磨耗问题研究

地铁运行期间刚性接触网线路往往会产生弓网异常磨耗现象,这给地铁列车的正常运行带来巨大安全隐患。文章针对天津地铁6号线存在的弓网异常磨耗现象,首先对其刚性接触网线路中弓网关系进行研究,提出弓网异常磨耗状态在检修、应用与研究过程中的评价标准;然后以此标准为重点,跟踪分析2021年—2022年冬季期间天津地铁6号线弓网异常磨耗状态随环境湿度的变化情况,分析影响弓网异常磨耗状态的关键因素。研究结果表明:冬季隧道内湿度为引发弓网异常磨耗问题的主要原因,控制隧道湿度在35%~65%区间内,同时优化弓网跟随性、行车模式并定期开展碳滑板、网线维护作业,有利于缓解冬季弓网异常磨耗问题。该研究工作可为解决地铁刚性接触网条件下的弓网异常磨耗问题提供理论参考。

通过调整刚性接触网正弦波拉出值改善运营线路中弓网异常磨耗的应用实践

[目的]我国早期设计的城市轨道交通线路的刚性接触网以正弦波布置方式为主,运营中普遍存在弓网异常磨耗情况。已运营线路受正线轨行区施工条件限制,无法进行大范围施工改造,致使此问题长期得不到解决,需要研究其优化调整措施。[方法]通过计算正弦波拉出值布置方式下受电弓表面各计算段工作时与接触网的滑动摩擦距离,并对各计算段的滑动摩擦距离占比进行了统计分析,找出致使受电弓异常磨耗的3个原因。结合运营线路定位点的布置情况,调整拉出值数据,依次对这3个原因提出了优化措施。对比了优化前后的正弦波拉出值,并对优化调整措施的效果进行分析。[结果及结论]与原有正弦波布置方式的拉出值相比,优化后布置方式的拉出值中,受电弓磨耗最大倍数由6.23倍下降至1.47倍,受电弓磨耗平均值倍数由3.52倍下降至1.08倍。在西安地铁2号线部分区段实施了该优化措施后,2年内弓网无明显异常磨耗,受流质量良好。

济南轨道交通3号线弓网异常磨耗研究

针对济南轨道交通3号线弓网关系异常情况,文章逐一分析并确定可能的原因,详细概述改善弓网关系的具体步骤,记录整改流程并提出针对性的建议,对弓网异常磨耗研究具有重要意义。

洛阳地铁1号线列车受电弓碳滑板异常磨耗分析与改进研究

[目的]检查发现洛阳地铁1号线自试运营以来存在弓网关系恶劣、正线发生弓网拉弧现象,检查发现受电弓碳滑板上有灼烧点且磨耗严重。为解决受电弓碳滑板异常磨耗问题,须研究弓网异常磨耗原因,并提出解决措施。[方法]重点探讨了弓网技术性能、碳滑板材质、弓网打磨、接触压力、外部气候环境温度及湿度等因素对受电弓和接触网磨耗的影响,探讨了弓网异常磨耗的影响因素和磨耗规律。[结果及结论]研究结果表明,洛阳地铁1号线受电弓碳滑板磨耗为中心偏磨型磨耗,为解决此类磨耗问题,特提出针对性的处理措施和预防建议,包括建立接触网、受电弓的专项台账,借鉴同行对弓网异常磨耗的应对经验,根据弓网磨耗情况优化检修方式,充分运用弓网检测棚等信息化检测设备来提升弓网技术参数的监控和调节效率等。

基于LSTM预测误差的轨道交通弓网接触力异常识别算法

[目的]接触力是轨道交通弓网综合检测的重要内容,也是弓网系统性能的重要评价因素,但在检测过程中常受到外部环境的影响而出现异常检测数据。目前针对弓网接触力异常检测数据的剔除主要依赖于人工,影响数据分析效率,因此需深入研究弓网接触力异常识别算法。[方法]梳理了弓网接触力常见的异常形式,分析了不同异常形式下接触力检测数据的特征。提出了一种基于LSTM(长短期记忆网络)预测误差的弓网接触力异常识别算法,通过使用正常的接触力数据训练LSTM模型,使该模型能够对接触力变化趋势进行预测。为实现正常区段与异常点的精确划分,使用基于置信区间的异常检测数据识别方法。为降低长距离异常数据对LSTM模型预测效果的影响,提出了一种基于预测值置换的异常数据处理方式。通过高速综合检测列车测得的真实检测数据,分别对三种常见异常形式的弓网接触力识别效果进行验证。[结果及结论]提出的算法能够较好地实现对弓网接触力异常的识别。

速度350 km/h高速铁路接触网设备服役性能试验研究

对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对接触线磨耗进行分析,预测了接触线寿命,最后对接触网零部件进行试验台试验,检验了零部件使用寿命。通过以上试验和研究,比较充分地掌握了动车组350 km/h运营速度下接触网设备服役性能,为接触网设备养护维修提供了数据支撑。

北京地铁6号线弓网异常磨耗原因解析及改进措施

北京地铁6号线自西延线开通试运营以来,受电弓和接触网出现异常磨耗,受电弓碳滑板磨耗速率急剧增大,表面呈粗糙形貌。汇总了该现象导致的设备故障并进行了测试试验。经分析,认为导致弓网异常磨耗的根本原因是新增电客车受电弓压力较小,引起了弓网间离线电弧发生的频率增大,导致弓网间接触位置温升增大、接触线软化、碳滑板材质变化,使弓网间磨损速率急剧增加,接触线出现拉丝形态。为此,提出了改进弓网关系的措施。

地铁接触网异常磨耗原因分析

针对某地铁项目出现的接触网异常磨耗问题,对异常磨耗现状及磨耗情况进行统计分析,从接触网方面和车辆方面进行相关设备排查,确定造成异常磨耗的直接原因为高温与燃弧导致的电气磨损,并制定了相应的干预措施,有效地控制了弓网异常磨耗的进一步恶化。

强电流下弓网滑动电接触磨损特性分析和建模

针对电气化铁路弓网滑动电接触的摩擦磨损问题,采用自制的弓网滑动电接触实验机,研究了受电弓滑板的磨损特性,获得了磨损率随接触电流、滑动速度、压力波动幅值及其波动频率的变化规律。以此为基础,利用Archard磨损模型,通过无载流磨损、压力载荷波动磨损、载流摩擦下的总磨损率与纯机械摩擦下磨损率的比例关系研究,构造出磨损率的数学表达式。将通用全局优化算法和麦夸特算法相结合,对磨损率模型的参数辨识寻优,并证明了磨损率模型的准确性。从磨损率的定性分析转化为磨损率的定量分析,对进一步研究弓网系统的磨损有一定的指导意义。

载流摩擦振动对受电弓滑板摩擦特性的影响与磨损率建模

在铁路列车实际运行时,由于受电弓滑板与接触网导线的接触面粗糙,会产生摩擦振动。这种摩擦振动将对滑板的摩擦磨损造成严重影响,从而极大地缩短滑板的使用寿命。利用自制滑动电接触试验机,在变化的工况下探究了摩擦振动加速度对于弓网摩擦磨损的影响。实验结果表明摩擦振动是导致滑板磨耗的要素,不同工况下摩擦振动对摩擦磨损的影响也有所不同。为了提高预测准确率,本文采用鲸鱼算法(WOA)改进随机森林(RF)模型,并构建以摩擦振动加速度为自变量、磨损率为因变量的回归模型。结果表明,经过WOA改进后的模型在磨损率预测方面具有较好的性能,为相应领域提供重要参考价值。

弓网电接触系统服役性能的纵向磁场优化

弓网接触副是高速列车获取能量的唯一路径,决定了列车能量传递的安全与稳定。弓网运行条件苛刻,需同时面对全天候复杂环境、高速滑动振动、大容量电能传输等挑战,接触副出现过度磨耗与异常磨损。现有的弓网磨耗调控措施往往仅提升机械电气某单一方面性能,而综合性能难以同时满足大容量和长时服役需求。考虑到磁场在调控接触界面氧化与磨粒分布等方面的效应,提出引入纵向磁场的弓网磨耗主动调控思路。该文通过改变磁场参数,研究了磁场强度与极性对弓网接触副载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:纵向磁场可有效降低摩擦系数的数值及波动性,且在载流工况下效果更显著;随着磁感应强度的增加,摩擦系数先降低后上升,磨损量则持续降低;不同极性磁场均有减缓摩擦磨损的作用。研究结果对需调版解决弓网异常磨耗问题的主动调控方法,以及提升弓网运行的稳定性具有指导意义。

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。

北京地铁6号线西延线受电弓碳滑板异常磨耗原因及其解决方法

受电弓碳滑板是影响列车安全运行的关键设备。针对北京地铁6号线(以下简称“6号线”)西延线开通后出现的受电弓碳滑板异常磨耗问题,从碳滑板材质特性、接触网拉出值斜率、弓网接触压力等方面分析了可能造成6号线碳滑板出现异常磨耗问题的原因,并针对性地给出了解决碳滑板异常磨耗的有效方法,包括定期打磨和更换碳滑板、选择导电率较低的碳滑板、调整交错式锚段关节处地接触线间距、安装弓网压力检测装置等,使弓网关系的匹配值达到最优,从而达到减少碳滑板异常磨耗的目的。

纳米导电精解决弓网异常磨耗在城轨交通中的应用

架空刚性悬挂已逐渐成为城市轨道交通接触网架设的主要方式。近年在长沙地铁运营中发现,刚性接触网弓网磨耗情况出现季节性变化,尤其冬季过于严重。通过研究纳米导电精的性能特性,分析碳滑板及接触线的磨耗特征,采用在碳滑板上涂抹纳米导电精的方式,可明显改善弓网磨耗异常问题,进一步优化地铁弓网匹配关系,对降低运营成本、提高弓网取流效果、提高地铁安全性,均具有重要意义。

基于磨屑分析的城市轨道交通弓网系统磨损机制研究

城市轨道交通中弓网系统的异常磨耗问题日益增多,围绕弓网系统摩擦磨损性能的影响因素,磨耗演变规律及磨损机制的研究已成为当下弓网关系研究的一个重要方向。通过对某城轨列车实际运行工况进行跟踪并收集其车顶磨屑,进行宏、微观形貌分析、化学元素分析、主要化学元素分布分析以探讨城市轨道交通中弓网系统磨屑主要来源以及磨损机制。结果表明:城市轨道交通弓网系统中磨屑的主要来源为滑板、接触线及弓网接触副因高温生成的氧化物;弓网系统的主要磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀,氧化层的脱落导致更严重的磨粒磨损,电弧的烧蚀增加了滑板的磨损。

广州地铁三号线弓网异常磨耗分析及解决方案

近年来国内多地铁线路出现弓网异常磨耗现象,异常磨耗出现后弓网关系急速恶化,若未能及时控制,碳滑板磨耗率呈几十倍增长,接触线磨损增加,严重影响线路正常运营生产。通过对广州地铁三号线弓网异常磨耗应急处置和原因分析,提出对弓网设备日常维护优化措施,同时制定冬季大降温时期弓网特殊维护策略。

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。

弓网电接触研究进展

近年来,随着列车运行速度和电流传输密度的提高,弓网电接触状况正变得越来越复杂,对弓网电接触理论与技术的系统研究提出了迫切要求。为此对弓网电接触中接触电阻、热效应、摩擦磨损性能及受电弓滑板材料4个方面的研究现状进行了综述。主要结论为:1)对弓网接触电阻的参数观测、机理分析和数学模型仍需开展大量工作,包括更为全面准确的电接触试验方法和诊断技术,以及更为科学合理的弓网接触电阻数学模型。2)弓网电接触热效应的研究需继续加强。采用试验和仿真相结合的方法获取弓网载流摩擦时,滑板、接触线以及接触面的温度及其分布值得进一步深入研究,特别是雨、雪等特殊气候条件对弓网热特性的影响。3)应重视开展更高速度等级和电弧动态特性对弓网摩擦磨损性能影响的探讨;同时深入研究弓网磨损预测模型。4)继续研究和开发新型复合受电弓滑板材料;在具体应用时,需根据不同列车运行的特定条件,选取满足该条件下关键性能要求的滑板材料。

弓网系统滑动电接触特性

弓网系统接触电阻不仅是表征其电接触性能的重要指标,而且对弓网系统的受流质量和使用寿命有着重要影响。因此开展了不同牵引电流、运行速度和接触压力条件下的动态接触电阻试验,分析了上述3个因素对接触电阻的影响机理。研究表明:当接触压力小于100 N时,弓网系统接触电阻随着接触压力的增大而减小,当接触压力大于100 N时,接触电阻的变化趋于平缓;弓网系统接触电阻随着运行速度和牵引电流的增大而增大,且上升趋势较陡峭;在运行速度和牵引电流一定时,当接触压力大于80 N时,受电弓滑板的磨损量随着接触压力的增大而增大。