[发明专利]地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方法及寿命预测方法

权利要求书

1.一种地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述估算方法包括如下步骤：

步骤S1，建立受电弓碳滑板磨耗率计算简化模型；

步骤S2，计算当前接触线布设方式下碳滑板横向不同位置的磨耗距离占整个磨耗距离的比重；

步骤S3，估算碳滑板磨耗轮廓；

所述步骤S1进一步包括：

步骤S101，获得熔化磨耗机制下的磨耗率计算原始模型为：

式(1)中，P_eq、v_(l)、T分别为总的接触力、相对滑动速度以及环境温度，f_m为热能量带走的材料体积系数，ρ_s为碳滑板材料密度，单位为kg/m³，α_s为热量传递给碳滑板的热传递系数，μ为材料间的摩擦系数，L_m为单位质量材料的熔化潜热，单位为J/kg，A_n为名义接触面积，单位为m²，K_m为材料的导热系数，单位为W/(m·K)，T_m为材料的熔化温度，单位为K，l_b为宏观接触面的线性等效热扩散距离，单位为m；

且，式(1)中各变量间具有以下关系：

式(2)中，N_asp为接触表面微观接触峰的个数，H₀为材料的布式硬度，单位为N/mm²，表示无量纲的标准化压力，P为实际压力值，A_r为实际接触面积，单位为mm²，r₀为宏观接触面的等效半径，单位为m，r_a为微观接触峰的等效半径，单位为m，为10^-6m～10^-5m；

步骤S102，将弓网间电流等效为压力，与实际接触力共同构成总接触力；

步骤S103，将总接触力、材料属性系数、压力影响因子、电流影响因子、速度影响因子引入所述计算原始模型中，得到磨耗率计算简化模型；

步骤S104，在碳滑板的横向上取一个小区间，小区间内磨耗是均匀的，将所述磨耗率计算简化模型转换为在所述小区间内弓线相对滑动每公里磨耗的深度磨耗率计算简化模型；

所述步骤S2进一步包括：

步骤S201，根据接触线布置形式确定拉出值的表达式；

步骤S202，分别计算一个周期内不同拉出值区间所对应的接触线长度；

步骤S203，统计不同拉出值区间接触线长度占整个周期长度的比例；

所述步骤S3进一步包括：

步骤S301，在碳滑板的横向上取一个小区间；

步骤S302，根据所述磨耗率计算简化模型，及车辆的行车速度和电流曲线，确定碳滑板在小区间内的磨耗率随里程变化曲线；

步骤S303，取拉出值与所述小区间值相同的一个间隔区间，根据所述不同位置的磨耗距离占整个磨耗距离的比重，计算不同拉出值区间内对应的接触线所处里程；

步骤S304，对不同里程段内对应的所述磨耗率随里程变化曲线进行积分，得到当前计算的碳滑板所述小区间内的平均磨耗深度；

步骤S305，在碳滑板的横向上取下一个相邻的小区间，并重复步骤S302至步骤S304，直至取完碳滑板的横向长度；将每个小区间所计算的平均磨耗深度用平滑曲线连接，得到磨耗后的碳滑板轮廓曲线。

2.根据权利要求1所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述深度磨耗率计算简化模型为：

式(4)中，C_m为材料属性系数；P为受电弓单块碳滑板与接触线之间的平均接触压力，单位为N；K_P为压力影响因子；K_I为电流影响因子；K_V为速度影响因子；T为环境温度，T_m为材料的熔化温度，单位为K；v_(l)为相对滑动速度；式(5)中，D为碳滑板的宽度，δ_(l)为所选取小区间的宽度，所述深度磨耗率w_s单位为μm/Km。

3.根据权利要求1所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述接触线的布置方式为混合布置方式。