一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法，属于实验测试设备技术领域。它包括运动系统、变量控制单元、信息传输收集系统以及总控制器；变量控制单元包括取流形式变量单元、接触网几何参数变量单元、天气环境模拟单元和空气流动模拟单元；信息传输收集系统包括定位单元、接触力监测单元、弓网情况监测单元和温度变化测量单元；取流形式变量单元包括接触网组件，接触网组件包括基座，基座上设置支撑柱，支撑柱上竖直设置滑动架，滑动架一侧设置支撑杆，支撑杆上连接安装接触线，连接安装方式为刚性连接或柔性连接；运动系统包括轨道和实验车，实验车沿轨道运动。本发明专利技术功能多变，运载环境稳定，能够模拟弓网系统的不同工况及运行环境。工况及运行环境。工况及运行环境。

An experimental system and method for current carrying friction and wear of pantograph catenary system

【技术实现步骤摘要】
一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法，属于实验测试设备的


技术介绍

[0002]我国电气化铁路一直以安全、高速、节能为发展方向，而弓网系统载流摩擦磨损情况对电气化铁路的安全系数、速度提升、节能降耗有着至关重要的影响，特别是近年来城市轨道交通、地铁等领域频繁出现刚性悬挂接触网与受电弓系统载流摩擦磨损严重的问题，不仅为行车安全带来较大隐患，而且大幅的增加了运营成本和维护成本。目前业界主要从铁路现场和实验室两个方面对弓网系统载流摩擦磨损情况展开研究，前者获得的数据信息较准确，但除部分易损部件外，其他工况不易变更，因此即使发现问题也不能及时调整；后者是对一个或多个影响因素进行实验室研究，而现有的实验条件较实际电气化铁路工况有较大差异，且由于电气化铁路对安全性有极高的要求，因此很多研究成果不能在电气化铁路上得到充分的验证，最终止步于实验室。另一方面在研方向繁多，没有一个实验平台能够将现有研究成果进行整合、优化，最终筛选出最佳的弓网系统，指导电气化铁路的设计、施工、选材、运营和维修等。
[0003]目前专门用于检验弓网系统载流摩擦磨损性能的装置较为罕见，大部分是用现有磨损试验机改造而成的，较为常见的有以下三种形式环
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块式，销
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盘式以及线
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滑式。CN110186799B和CN112595618A属于销
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盘式摩擦磨损实验机，虽能够对实验过程中的法相压力、相对运转速度和电压进行控制，但是实验环境单一，实验控制变量相对较少。CN110095371B属于往复式的载流摩擦磨损实验机，虽有多种环境下功能模拟，但是其无法仿真高速载流的运行状态。
[0004]因而从电气化铁路实际工况出发设计一种更加精密、仿真程度更高的弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法，全方位、多层次、系统地验证不同工况对弓网系统载流摩擦磨损性能的影响，从而为电气化铁路的设计、施工和各方面选材及运营等提供有力依据，是当今社会迫切需要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述背景问题中提出的问题，提供一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统及方法，它能够全面模拟电气化铁路运行的多种工况和复杂环境。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，包括运动系统、变量控制单元、信息传输收集系统以及总控制器；所述变量控制单元包括取流形式变量单元、接触网几何参数变量单元、天气环境模拟单元和空气流动模拟单元；所述信息传输收集系统包括定位单元、接触力监测单元、弓网情况监测单元和温度变化测量单元；
所述取流形式变量单元包括接触网组件，所述接触网组件包括基座，并在基座上设置支撑柱，所述支撑柱上沿竖直方向设置有滑动架，所述滑动架的一侧设置支撑杆，所述支撑杆上连接安装有接触线，连接安装方式为刚性连接或柔性连接；所述运动系统包括轨道和实验车，所述实验车沿轨道运动。
[0007]所述刚性连接是通过支撑杆上的锁扣安装汇流排，所述接触线通过悬吊沟槽与汇流排下方连接。
[0008]所述汇流排包括多个单元排，所述单元排上设置有转动销和定位销，所述单元排的内部设置有与定位销位置相匹配的多个定位孔和电磁线圈盒；所述电磁线圈盒内装有电磁线圈；所述电磁线圈盒的下方安装有管道，所述管道与喷嘴相连通。
[0009]所述柔性连接是通过支撑杆上的锁紧器设置柔性承载机构，并在柔性承载机构上设置有张力弹簧，所述张力弹簧的下方设置有线夹，并通过线夹与接触线连接。
[0010]所述支撑杆包括横杆，所述横杆上设置有用于配合传动的传动齿条，所述横杆的下方设置锁紧器和锁扣，所述横杆的左端设置有用于架设软管的套筒。
[0011]所述接触网几何参数变量单元包括在支撑柱的支撑架一侧设置的提升齿条，并在提升齿条上匹配设置用于上下滑动的滑动架；所述滑动架包括架身，并在架身上设置有传动电机和提升电机；所述架身的内部设置有用于匹配提升电机传动的提升齿轮；所述架身的内部设置有用于匹配传动电机传动的传动齿轮。
[0012]所述实验车包括车体，所述车体的内部设置有信号转换器、信号传输模块和起落架；所述起落架设置在车体后侧位置，顶部在弓头上设置滑板，所述滑板与接触线接触取流，并将电力传递到实验车的车体电机上。
[0013]所述天气环境模拟单元是柔性连接天气环境模拟单元或刚性连接天气环境模拟单元，所述柔性连接天气环境模拟单元包括软管，所述软管通过支撑杆上的套筒架设，并在软管上均匀分布多个用于喷射液体或气体的喷头；所述刚性连接天气环境模拟单元包括管道，所述管道安装在汇流排的电磁线圈盒下方并与喷嘴连通；所述空气流动模拟单元包括风箱，所述风箱的出风口正对接触线；所述定位单元包括栅格和激光收发模块，所述栅格设置在轨道上，并与实验车下方设置的激光收发模块共同形成定位系统；所述接触力监测单元包括压力传感器，所述压力传感器设置在滑板下方，用于测量弓网间的接触力，并采集装置运行过程中实验车的振动情况；所述弓网情况监测单元包括用于拍摄在实验车行驶过程中滑板与接触线工作图像的线阵相机，所述线阵相机设置在弓头上；所述温度变化测量单元包括用于监测在实验车运行过程中接触线温度变化的红外传感器，所述红外传感器设置在弓头上。
[0014]一种弓网系统载流摩擦磨损实验方法，包括以下步骤：S1：确定实验条件，需要确定的实验条件内容包括接触网的分布形式、几何参数、接触网种类、弓网选材、弓网配合参数、实验车运行参数、供电方式及参数、天气环境参数和
实验终止指标；S2：根据S1中接触网的分布形式确定各支撑柱的位置及数量并固定在基座上通过确定安装尺寸和安装间隙来控制接触网设备安装的变量；通过传动电机和提升电机工作初步调整支撑杆的高度和其与轨道中心的横向距离，即确定导高和拉出值，以控制接触网几何参数的变量；S3：根据S1中的接触网种类来选择接触网的连接方式，从而达到控制取流形式的变量，采用柔性连接方式则依次进行步骤S4和步骤S5，采用刚性连接方式则依次进行步骤S6和步骤S7；S4：在支撑杆下方安装柔性承载机构，并利用线夹夹紧接触线；S5：根据S1给出的环境参数设置软管的液体成分与流量，风箱的风向、风速和温度参数，用于模拟复杂多变的大气环境，并进入步骤S8。
[0015]S6：在支撑杆下方安装汇流排，接触线通过悬吊沟槽与汇流排的下方固定连接；S7：根据S1给出的环境参数通过管道和喷嘴喷出雾滴，控制接触线周围的空气湿度和成分，设置风箱的风向、风速和温度参数，并进入步骤S8；S8：确定接触网分布形式，若符合要求则直接进入步骤S9；柔性接触网不符合要求时，直接通过调整支撑杆的位置调整接触网分布形式；刚性接触网不符合要求时，通电将汇流排的定位销吸出，然后通过调整支撑杆的位置调整接触网分布形式，调好后断电，定位销下落将汇流排再次定型；S9：根据S1给出的要求，选取起落架和滑板，并将实验车安装；S10：控制弓网配合参数的变量，在总控制器中输入步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：包括运动系统、变量控制单元、信息传输收集系统以及总控制器（12）；所述变量控制单元包括取流形式变量单元、接触网几何参数变量单元、天气环境模拟单元和空气流动模拟单元；所述信息传输收集系统包括定位单元、接触力监测单元、弓网情况监测单元和温度变化测量单元；所述取流形式变量单元包括接触网组件，所述接触网组件包括基座，并在基座上设置支撑柱（1），所述支撑柱（1）上沿竖直方向设置有滑动架（2），所述滑动架（2）的一侧设置支撑杆（5），所述支撑杆（5）上连接安装有接触线（7），连接安装方式为刚性连接或柔性连接；所述运动系统包括轨道（9）和实验车（11），所述实验车（11）沿轨道（9）运动。2.根据权利要求1所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述刚性连接是通过支撑杆（5）上的锁扣（505）安装汇流排（13），所述接触线（7）通过悬吊沟槽与汇流排（13）下方连接。3.根据权利要求2所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述汇流排（13）包括多个单元排（1301），所述单元排（1301）上设置有转动销（1306）和定位销（1305），所述单元排（1301）的内部设置有与定位销（1305）位置相匹配的多个定位孔和电磁线圈盒（1302）；所述电磁线圈盒（1302）内装有电磁线圈；所述电磁线圈盒（1302）的下方安装有管道（1303），所述管道（1303）与喷嘴（1304）相连通。4.根据权利要求1所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述柔性连接是通过支撑杆（5）上的锁紧器（504）设置柔性承载机构，并在柔性承载机构上设置有张力弹簧（506），所述张力弹簧（506）的下方设置有线夹，并通过线夹与接触线（7）连接。5.根据权利要求2或4所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述支撑杆（5）包括横杆（501），所述横杆（501）上设置有用于配合传动的传动齿条（502），所述横杆（501）的下方设置锁紧器（504）和锁扣（505），所述横杆（501）的左端设置有用于架设软管（6）的套筒（503）。6.根据权利要求1所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述接触网几何参数变量单元包括在支撑柱（1）的支撑架（101）一侧设置的提升齿条（102），并在提升齿条（102）上匹配设置用于上下滑动的滑动架（2）；所述滑动架（2）包括架身（201），并在架身（201）上设置有传动电机（3）和提升电机（4）；所述架身（201）的内部设置有用于匹配提升电机（4）传动的提升齿轮（203）；所述架身（201）的内部设置有用于匹配传动电机（3）传动的传动齿轮（202）。7.根据权利要求1所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述实验车（11）包括车体（1102），所述车体（1102）的内部设置有信号转换器（1101）、信号传输模块（1103）和起落架（1104）；所述起落架（1104）设置在车体（1102）后侧位置，顶部在弓头上设置滑板（1105），所述滑板（1105）与接触线（7）接触取流，并将电力传递到实验车（11）的车体电机（1110）上。8.根据权利要求1所述的一种弓网系统载流摩擦磨损实验系统，其特征在于：所述天气
环境模拟单元是柔性连接天气环境模拟单元或刚性连接天气环境模拟单元，所述柔性连接天气环境模拟单元包括软管（6），所述软管（6）通过支撑杆（5）上的套筒（503）架设，并在软管（6）上均匀分布多个用于喷射液体或气体的喷头；所述刚性连接天气环境模拟单元包括管道（1303），所述管道（1303）安装在汇流排（13）的电磁线圈盒（1302）下方并与喷嘴（1304）连通；所述空气流动模拟单元包括风箱（8），所述风箱（8）的出风口正对接触线（7）；所述定位单元包括栅格（10）和激光收发模块（1109），所述栅格（10）设置在轨道（9）上，并与实验车（11）下方设置的激光收发模块（1109）共同形成定位系统；所述接触力测量单元包括压力传感器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：于婷，严俊，花思明，何宇，赵德胜，杨玉军，戴德胜，王远东，张小光，王国迎，张光飞，
申请(专利权)人：中铁建电气化局集团康远新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：