[发明专利]一种基于载流摩擦学试验的弓网结构参数优化方法

说明书

本发明涉及一种基于载流摩擦学试验的弓网结构参数优化方法，属于测试技术领域，该方法包括：建立接触网的有限元模型，得到不同列车行驶速度下的动态接触力幅频参数；利用载流摩擦磨损试验机，进行摩擦磨损试验，根据试验获得的初始数据，计算不同列车行驶速度下受电弓滑板的摩擦系数和磨损率；判断是否达到最优摩擦系数范围和最优磨损率范围。本发明考虑了动态接触力的幅频参数对受电弓滑板的摩擦系数和磨损率的影响，通过改变有限元模型中的跨距，确定摩擦磨损试验用到的幅频参数，利用最优摩擦系数范围和最优磨损率范围进行判断，以确认是否是最优跨距参数，能够快速确定不同列车行驶速度下的最优跨距参数，提高了列车运行的安全性和稳定性。

技术领域

本发明属于测试技术领域，具体涉及一种基于载流摩擦学试验的弓网结构参数优化方法。

背景技术

弓网滑动电接触是指电流从接触网导线经受电弓滑板输送给电力机车，受电弓滑板和接触网导线在整个过程中一直处于滑动摩擦状态，在滑动摩擦过程中出现一系列物理、机械、电学等方面的变化，具有典型的电接触特征。电源、接触网、受电弓、列车、钢轨、回流装置、电源形成一个闭合回路，使电机机车在行驶过程中获得持续的电能供应。

接触网在铁路上方成Z字形布置，沿着接触线(即接触网导线)的前进方向，电力机车向前行驶，可防止受电弓滑板的某处过度磨损。由于接触面粗糙不平，受电弓滑板与接触线之间的接触力并不是固定不变的，受电弓的运动导致接触网产生垂向运动，又由于接触网按照跨距分布的规律，因此，弓网系统间的接触力按照一定周期波动变化，称为动态接触力。

动态接触力通过振动幅值B和振动频率f来表征，动态接触力的波动表现为振动幅值B和振动频率f的变化，会影响受电弓滑板的摩擦磨损性能和弓网之间的载流质量，进而影响列车运行的安全性和稳定性，因此，有必要确定合适的跨距(一种弓网结构参数)，实现对动态接触力的幅频参数(B,f)进行间接控制，以提高列车运行的安全性和稳定性。

两相邻支柱(隧道内为悬挂定位点)间的水平距离称作跨距，其长度的选定涉及一系列经济和技术问题，是接触网设计中的重要问题之一。目前，我国铁路高速接触网的跨距基本上是48m左右。在其他参数保持不变的情况下，弓网之间动态接触力的振动幅值和振动频率成为定值。那么，该结构参数下由弓网动态接触力所引起的载流摩擦磨损(包括异常磨损)也成为不可调结果。弓网异常磨损一方面会导致受电弓滑板断裂和接触材料的电弧烧蚀，另一方面，会干扰弓网之间的载流效率和载流稳定性，严重时可致弓网离线甚至引发列车断电。二者均对列车的安全运行产生关键影响。因此，从列车的安全运行角度出发，需要严格控制电接触条件下受电弓滑板的摩擦磨损性能，保证弓网处于最佳载流摩擦接触状态。通过调节跨距参数可改变弓网之间的动态接触力，从而改善弓网接触状态，以此到达优化接触材料摩擦磨损性能的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于载流摩擦学试验的弓网结构参数优化方法，用于解决现有方法确定弓网结构参数不合理导致机车安全性降低的问题。

基于上述目的，一种基于载流摩擦学试验的弓网结构参数优化方法的技术方案如下：

步骤一，获取接触网的初始结构参数和材料参数，初始结构参数中包括一个选定的跨距，根据所述初始结构参数和材料参数，建立接触网的有限元模型，进行有限元分析，得到不同列车行驶速度下的动态接触力幅频参数，包括动态接触力的振动幅值和振动频率；

步骤二，利用载流摩擦磨损试验机，按照所述不同列车行驶速度下动态接触力的幅频参数控制，并进行摩擦磨损试验，根据试验获得的初始数据，计算不同列车行驶速度下受电弓滑板的摩擦系数和磨损率；