【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轨道交通领域，具体涉及一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法。
技术介绍
1、轨道交通列车主要通过受电弓与接触网线的滑动接触，实现受流取电，为列车牵引系统和辅助供电系统提供电能，因此良好的弓网耦合关系对列车运行安全有着重要影响。在评价弓网耦合质量的参数中，弓网接触力是重要指标，列车在运行过程中，弓网接触力会不可避免地出现波动，当波动过大时，弓网耦合关系会变得恶劣，造成列车牵引供电系统故障率上升。
2、传统的解决办法主要有2种，一是提高接触网刚度或增加接触线张力，二是增大弓网之间接触力，但是这两种方法弊端也很明显，第一种方法要对接触网进行改造，使得成本很高，第二种方法会加剧受电弓滑板的磨耗，严重时会导致接触网磨损。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，以解决现有列车在运行过程中，弓网接触力会不可避免地出现波动，当波动过大时，弓网耦合关系会变得恶劣，造成列车牵引供电系统故障率上升的问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1：在受电弓升弓运行的同时，获取列车运行过程中的受电弓弓头的压力信号和加速度信号；
5、步骤2：将获取的压力信号和加速度信号进行滤波处理，得到准确的压力值和加速度值；
6、步骤3：基于压力值和加速度值获取受电弓的弓网接触力fp；
7、所述步骤3具体包括以下
8、步骤3.1：获取步骤2得到的压力值fs和加速度值a；
9、步骤3.2：获取弓头弹簧以上弓头部分的质量m；
10、步骤3.3：基于步骤3.1和步骤3.2获得的fs、a以及m得到弓网接触力fp，如下式：
11、
12、式中，fs为压力传感器检测到的压力值；m为弓头弹簧以上弓头部分的质量；g为重力加速度；a为振动加速度传感器所检测到的振动加速度。
13、步骤4：基于获取的弓网接触力fp得到与线路运营里程相对应的弓网接触力变化曲线f(s)，并根据客流高峰期和平峰期，将接触力数据分别存储，通过不同时间段数据调用，区别载客量对接触力的影响；
14、步骤5：基于获取的变化曲线，在列车下次运行时，通过调整电磁式升弓弹簧的电磁力，来改变升弓弹簧的拉力，最终实现弓网接触力的实时调节。
15、所述步骤5具体包括以下步骤：
16、步骤5.1：将f(s)与接触力规定值fb求差值得到δf(s)，并将δf(s)作为下次车辆运行时弓网接触力的调整参量，如下式：
17、δf(s)＝f(s)-fb (2)
18、步骤5.2：将δf(s)转化为电信号，将电信号按设定比列进行放大得到电流i(s)，并实时将电流传递给受电弓，以升高或者下降受电弓。
19、一种电磁式升弓弹簧的受电弓控制系统，包括：
20、受电弓信号获取模块：用以获取列车运行过程中的受电弓的压力信号和加速度信号；
21、信号处理模块：用以将获取的压力信号和加速度信号进行滤波处理，得到准确的压力值和加速度值；
22、弓网接触力获取模块：用以基于压力值和加速度值获取受电弓的弓网接触力fp；
23、变化曲线获取模块：用以基于获取的弓网接触力fp得到与线路运营里程相对应的弓网接触力变化曲线f(s)；
24、调整模块：用以基于获取的变化曲线，在列车下次运行时，对弓网接触力通过升降受电弓进行实时调整。
25、一种电磁式升弓弹簧的受电弓装置，包括支撑绝缘子，所述支撑绝缘子顶部设有底板，所述底板的上方通过框架结构连接有弓头组成,所述弓头组成通过与导电轨接触实现受流取电，所述底板的顶部还设有用以升降弓头组成的升降装置、以及控制升降装置进行升降的电磁式升弓弹簧，所述电磁式升弓弹簧与外部控制器连接；
26、所述弓头组成包括连接板，所述连接板的顶部与导电轨连接，所述升降装置顶部设有套筒，所述套筒内滑动嵌设有活动杆，所述活动杆通过缓冲弹簧与套筒内部弹性连接，所述活动杆的顶部设有压力传感器，所述连接板的底部设有插筒，所述活动杆的顶部滑动插入插筒内，所述套筒通过连接螺栓与升降装置顶部连接；所述连接板上还装有两个加速度传感器。
27、该技术方案中，需要说明的是，升降装置包括下臂、支撑杆、上臂、平衡杆，其中下臂和上臂相互铰接，支撑杆一端铰接于底板，另一端与上臂铰接，平衡杆两端分别与支撑杆和弓头进行铰接；本方案中，通过设置的弓头弹簧能对弓头起到缓冲作用，同时，通过弓头弹簧连接板挤压内部的压力传感器，可采集到滑板所受的压力信号值。而设在弓头上的振动加速度传感器用以获取加速度；控制器对获取的加速度以及压力值进行分析，列车下次运行时，控制器则根据分析结果控制电磁式升弓弹簧，通过产的电磁力来调节升弓弹簧的拉力，最终实现弓网接触力的实时调整。
28、优选的，所述电磁式升弓弹簧弹簧包括钢圆弹簧，所述钢圆弹簧内部设有电磁绕组和弹簧嵌件，所述电磁绕组外壁缠绕有铜导线，所述铜导线与外部控制器电连接，所述电磁绕组的两端还设有弹簧螺杆，所述弹簧螺杆的一端设有螺杆端头。
29、该技术方案中，需要说明的是，弹簧螺杆一端与螺杆端头通过焊接固定连接，另一端与电磁绕组通过螺纹连接，电磁绕组与弹簧嵌件通过螺纹配合相互连接，铜导线通过弹簧嵌件所开一侧圆孔进入并缠绕在电磁绕组上，再从弹簧嵌件另一侧圆孔引出铜导线，其次，在弹簧嵌件端部还设有锁紧螺母和调节螺母；本方案中，电磁式升弓弹簧的主要工作原理是：首先在试验台上根据受电弓结构参数，拉伸钢圆弹簧，通过调节锁紧螺母和调整螺母的位置来改变钢圆弹簧的拉力，保证受电弓静态接触力为规定值；当铜导线通过电流时，两组电磁绕组之间会产生磁场，继而产生电磁力，通过电磁力与钢圆弹簧拉力的共同作用，就可实现弓网动态接触力的调整。电磁力的大小可根据公式(3)来计算。
30、
31、式中，μ为导磁率；n为线圈匝数；a为磁极面积；i(s)为线圈电流；t(s)为磁极间隙。因此，通过改变线圈电流i(t)，就可以改变电磁力f，进而改变升弓弹簧的弹力，最终实现受电弓弓网接触压力的实时调整。
32、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
33、1.本专利技术采用现代控制理论，能够在不改变接触网刚度或张力的情况，实现弓网接触力的实时调节，降低了弓网接触力的波动范围，提高了弓网耦合质量，能够有效地减小列车牵引系统的故障率，保障了列车的运行安全；
34、2.本专利技术提出一种电磁式升弓弹簧的受电弓装置，采用内嵌有压力传感器的弓头弹簧，在实现弓头减振的同时，可实时采集弓头所受压力信号。
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1.一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：
5.一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，用以实现权利要求1-4所述的基于电磁式升弓弹簧的受电弓主动控制方法，包括：
6.一种电磁式升弓弹簧的受电弓装置，其特征在于，包括支撑绝缘子(1)，所述支撑绝缘子(1)顶部设有底板(2)，所述底板(2)的上方通过框架结构连接有弓头组成(7),所述弓头组成(7)通过与导电轨(8)接触实现受流取电，所述底板(2)的顶部还设有用以升降弓头组成(7)的升降装置、以及控制升降装置进行升降的电磁式升弓弹簧(9)，所述电磁式升弓弹簧(9)与外部控制器连接；
7.根据权利要求6所述的一种电
...【技术特征摘要】
1.一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：
5.一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，其特征在于，用以实现权利要求1-4所述的基于电磁式升弓弹簧的受电弓主动控制方法，包括：
6.一种电磁式升弓弹簧的受电弓装置，其特征在于，包括支撑绝缘子(1)，所述支撑绝...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，谷翠军，汪洋，李明刚，陈奎，袁力，李虎，徐先伟，张仁川，朱瑞，
申请(专利权)人：重庆中车四方所智能装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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