第13講受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合與設(shè)計(jì)

1、受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12第第14講講 受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合與設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合與設(shè)計(jì)主講人董昭德主講人董昭德西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院201112受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受電弓的基本構(gòu)成和術(shù)語(yǔ)（1）框架 （2）底架（3）弓頭（4）滑板（5）弓角（6）弓頭長(zhǎng)度（7）弓頭寬度（8）弓頭高度（9）弓頭支承軸（10）滑板長(zhǎng)度（11）下部工作位置高度（12）上部工作位

2、置高度（13）工作范圍（14）落弓高度(15) 支持絕緣子.受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受電弓的基本構(gòu)成和術(shù)語(yǔ)(1) 弓頭弓頭 弓頭由滑板、滑板托架、弓角等幾部分組成，安裝在受電弓框架的頂端，借助框架的伸縮弓頭由滑板、滑板托架、弓角等幾部分組成，安裝在受電弓框架的頂端，借助框架的伸縮作上下移動(dòng)，并能繞自身的固定轉(zhuǎn)軸作少量的轉(zhuǎn)動(dòng)。作上下移動(dòng)，并能繞自身的固定轉(zhuǎn)軸作少量的轉(zhuǎn)動(dòng)。 滑板是集電元件，與接觸線滑動(dòng)接觸完成牽引電能的傳輸?；逡坏┦軗p或失效將危及滑板是集電元件，與接觸線滑動(dòng)接觸完成牽引電能

3、的傳輸?；逡坏┦軗p或失效將危及列車運(yùn)行安全。列車運(yùn)行安全。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受電弓的基本構(gòu)成和術(shù)語(yǔ)弓頭懸掛結(jié)構(gòu)(2)弓頭懸掛結(jié)構(gòu)弓頭懸掛結(jié)構(gòu)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受電弓的基本構(gòu)成和術(shù)語(yǔ)框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(3) 框架框架(4) 底架底架 (5) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 升弓機(jī)構(gòu)升弓機(jī)構(gòu)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDO

4、NG 2011.12二受電弓簡(jiǎn)介1高速受流對(duì)受電弓的要求高速受流對(duì)受電弓的要求質(zhì)量輕穩(wěn)定上下走直線左右不搖擺質(zhì)量輕穩(wěn)定上下走直線左右不搖擺2受電弓簡(jiǎn)介受電弓簡(jiǎn)介 依據(jù)受電弓的支撐結(jié)構(gòu)，可分為單臂弓和雙臂弓，雙臂弓主要依據(jù)受電弓的支撐結(jié)構(gòu)，可分為單臂弓和雙臂弓，雙臂弓主要用于早期電氣化鐵路，以日本的菱形受電弓為代表；隨著技術(shù)的發(fā)用于早期電氣化鐵路，以日本的菱形受電弓為代表；隨著技術(shù)的發(fā)展，單臂受電弓應(yīng)用越來越多。展，單臂受電弓應(yīng)用越來越多。 受電弓受電弓單臂、雙臂、單臂、雙臂、T形形 單臂單臂非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕 雙臂雙臂對(duì)稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量重、穩(wěn)定性好對(duì)稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量重、穩(wěn)定性好 T形

5、形空氣動(dòng)力學(xué)特性好空氣動(dòng)力學(xué)特性好受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受電弓形式與發(fā)展受電弓形式與發(fā)展雙臂受電弓雙臂受電弓TPS203 500系系 T型受電弓型受電弓1889年德國(guó)受電弓年德國(guó)受電弓受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受電弓形式與發(fā)展受電弓形式與發(fā)展單臂受電弓單臂受電弓德國(guó)DSA受電弓法國(guó)GPU受電弓法國(guó)CX-300受電弓700系用受電弓(日本) 受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)

6、計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓頭框架升降弓裝置基本要求：上下走直線上下走直線弓頭不偏擺弓頭不偏擺靜態(tài)接觸恒定靜態(tài)接觸恒定單臂受電弓單臂受電弓2 受電弓簡(jiǎn)介受電弓簡(jiǎn)介弓頭跟隨性好弓頭跟隨性好動(dòng)態(tài)響應(yīng)快動(dòng)態(tài)響應(yīng)快阻尼合理阻尼合理受空氣影響小受空氣影響小噪音小噪音小質(zhì)量輕質(zhì)量輕動(dòng)力學(xué)性能基本要求動(dòng)力學(xué)性能基本要求受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12（1）弓頭結(jié)構(gòu)）弓頭結(jié)構(gòu)弓頭的懸掛形式弓頭的懸掛形式圓彈簧圓彈簧直線作用直線作用斜線作用斜線作用板簧板簧橡膠橡膠直線作用直

7、線作用扭轉(zhuǎn)作用扭轉(zhuǎn)作用滑板形式滑板形式單滑板單滑板整體雙滑板整體雙滑板分體雙滑板分體雙滑板2單臂受電弓的基本結(jié)構(gòu)單臂受電弓的基本結(jié)構(gòu)三元與二元的區(qū)別？三元與二元的區(qū)別？受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12啟動(dòng)電流大輔助滑板受電弓二受電弓簡(jiǎn)介二受電弓簡(jiǎn)介受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12底架：不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)；下臂：鑄鋁結(jié)構(gòu)；底架：不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)；下臂：鑄鋁結(jié)構(gòu)；上導(dǎo)桿：碳纖維；弓頭：高強(qiáng)度鈦合金；上導(dǎo)桿：碳纖維；弓頭

8、：高強(qiáng)度鈦合金；上臂：鋁型材。上臂：鋁型材。設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)速度 300 km/h 落弓位伸展長(zhǎng)度落弓位伸展長(zhǎng)度 2640 mm 最大升弓高度（包括絕緣子）最大升弓高度（包括絕緣子） 3000 mm 落弓位高度（包括絕緣子）落弓位高度（包括絕緣子） 588 mm 弓頭長(zhǎng)度弓頭長(zhǎng)度 1950 mm額定電壓額定電壓 25 kV 額定電流額定電流 1000 A 接觸壓力接觸壓力 70 120 N（可（可調(diào)）調(diào)） 驅(qū)動(dòng)類型驅(qū)動(dòng)類型 氣囊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)氣囊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 升弓升弓 5.4秒可調(diào)降弓秒可調(diào)降弓4 秒秒 可調(diào)可調(diào)整弓質(zhì)量整弓質(zhì)量 約約109kg 中國(guó)中國(guó)300km/h受電弓受電弓 受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)

9、計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受電弓的性能表征受電弓的性能表征額定靜態(tài)接觸壓力；額定靜態(tài)接觸壓力；同高度壓力差；同高度壓力差；同向壓力差；同向壓力差；靜態(tài)壓力曲線；靜態(tài)壓力曲線；工作高度；工作高度；最高升弓高度；最高升弓高度；升降弓時(shí)間，升降弓時(shí)間，靜態(tài)接觸壓力靜態(tài)接觸壓力受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受電弓性能優(yōu)化受電弓性能優(yōu)化優(yōu)化目標(biāo)：優(yōu)化目標(biāo)：（1）確保高速運(yùn)行條件下的可靠性和安全性；）確保高速運(yùn)行條件下的可靠性和安全性；（

10、2）受流質(zhì)量良好，離線率和電火花在容許范圍之內(nèi)；）受流質(zhì)量良好，離線率和電火花在容許范圍之內(nèi)；（3）平均接觸壓力不超過）平均接觸壓力不超過120N；標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過；標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過24N；（4）應(yīng)有盡量長(zhǎng)的使用壽命，不低于）應(yīng)有盡量長(zhǎng)的使用壽命，不低于150200萬(wàn)架次。萬(wàn)架次。優(yōu)化內(nèi)容：優(yōu)化內(nèi)容：（1）弓頭垂直運(yùn)動(dòng)軌跡；）弓頭垂直運(yùn)動(dòng)軌跡；（2）主軸轉(zhuǎn)矩；）主軸轉(zhuǎn)矩；（3）維持動(dòng)態(tài)平衡及升弓彈簧剛度）維持動(dòng)態(tài)平衡及升弓彈簧剛度（4）歸算質(zhì)量；）歸算質(zhì)量；（5）靜態(tài)接觸壓力。）靜態(tài)接觸壓力。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDO

11、NG 2011.12 受電弓的歸算質(zhì)量是指將整個(gè)受電弓的活動(dòng)部分（如滑板、托架、受電弓的歸算質(zhì)量是指將整個(gè)受電弓的活動(dòng)部分（如滑板、托架、框架等）的實(shí)際質(zhì)量歸算到弓線接觸點(diǎn)，使整個(gè)受電弓具有與受電弓框架等）的實(shí)際質(zhì)量歸算到弓線接觸點(diǎn)，使整個(gè)受電弓具有與受電弓滑板相同加速度的質(zhì)量，該質(zhì)量所產(chǎn)生的動(dòng)能與整個(gè)受電弓所產(chǎn)生的滑板相同加速度的質(zhì)量，該質(zhì)量所產(chǎn)生的動(dòng)能與整個(gè)受電弓所產(chǎn)生的實(shí)際動(dòng)能相等。實(shí)際動(dòng)能相等。 受電弓的歸算質(zhì)量不是一個(gè)常數(shù)，它隨受電弓的升弓高度變化而變受電弓的歸算質(zhì)量不是一個(gè)常數(shù)，它隨受電弓的升弓高度變化而變化。其算法有多種，但均是根據(jù)動(dòng)能相等的原理進(jìn)行的。化。其算法有多種，但均是根

12、據(jù)動(dòng)能相等的原理進(jìn)行的。 實(shí)踐和研究表明：受電弓的歸算質(zhì)量應(yīng)控制在實(shí)踐和研究表明：受電弓的歸算質(zhì)量應(yīng)控制在825千克之間。千克之間。 受電弓的歸算質(zhì)量越小，它的跟隨特性就越好，適應(yīng)接觸網(wǎng)的能受電弓的歸算質(zhì)量越小，它的跟隨特性就越好，適應(yīng)接觸網(wǎng)的能力也就越強(qiáng)，能有效降低受電弓的動(dòng)態(tài)振幅。力也就越強(qiáng)，能有效降低受電弓的動(dòng)態(tài)振幅。對(duì)受電弓而言，歸算質(zhì)量的作用與接觸網(wǎng)的波動(dòng)速度對(duì)接觸網(wǎng)的對(duì)受電弓而言，歸算質(zhì)量的作用與接觸網(wǎng)的波動(dòng)速度對(duì)接觸網(wǎng)的作用相當(dāng)！作用相當(dāng)！受電弓歸算質(zhì)量受電弓歸算質(zhì)量受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2

13、011.124弓網(wǎng)受流對(duì)滑板的技術(shù)要求弓網(wǎng)受流對(duì)滑板的技術(shù)要求 (1) 為防止接觸線與滑板間的接觸電阻過大，引起發(fā)熱燒損接為防止接觸線與滑板間的接觸電阻過大，引起發(fā)熱燒損接觸線和滑板，滑板的材料必須具有良好的導(dǎo)電性能；觸線和滑板，滑板的材料必須具有良好的導(dǎo)電性能； (2) 接觸線和滑板間必須具有良好的磨擦性和互潤(rùn)性，以減少接觸線和滑板間必須具有良好的磨擦性和互潤(rùn)性，以減少維修量、延長(zhǎng)設(shè)備壽命；維修量、延長(zhǎng)設(shè)備壽命； (3) 滑板對(duì)接觸線或接觸線對(duì)滑板二者間不能造成損傷；滑板對(duì)接觸線或接觸線對(duì)滑板二者間不能造成損傷； (4) 滑板應(yīng)具有良好的韌性、耐沖擊性好，不會(huì)因沖擊而發(fā)生滑板應(yīng)具有良好的韌性

14、、耐沖擊性好，不會(huì)因沖擊而發(fā)生缺損或破裂，也不會(huì)因工作原因而產(chǎn)生大量粉性物質(zhì)；缺損或破裂，也不會(huì)因工作原因而產(chǎn)生大量粉性物質(zhì)； (5) 為減小受電弓的歸算質(zhì)量，提高受電弓的跟隨特性，降低為減小受電弓的歸算質(zhì)量，提高受電弓的跟隨特性，降低受電弓引起的沖擊和離線率，滑板的質(zhì)量要輕；受電弓引起的沖擊和離線率，滑板的質(zhì)量要輕； (6) 滑板為易耗品，為節(jié)約經(jīng)費(fèi)，其價(jià)格應(yīng)低?；鍨橐缀钠?，為節(jié)約經(jīng)費(fèi)，其價(jià)格應(yīng)低。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12三、弓網(wǎng)受流的系統(tǒng)性受電弓接觸網(wǎng)弓網(wǎng)受流弓和網(wǎng)是兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)電系統(tǒng)，

15、受電弓高速移動(dòng)，接觸網(wǎng)固定不動(dòng)；弓網(wǎng)之間的接觸耦合是動(dòng)與靜，剛與柔的耦合；受電弓和接觸網(wǎng)的設(shè)備屬性和功能屬性相分離； 受電弓和接觸網(wǎng)彼此分開后都沒有單獨(dú)使用的功能，二者只有耦合要一起才具有使用價(jià)值，因此，弓網(wǎng)是一個(gè)整體，必須將二者作為一個(gè)系統(tǒng)；影響弓網(wǎng)受流系統(tǒng)的因素眾多，弓網(wǎng)受流問題是一個(gè)系統(tǒng)工程問題，因此，設(shè)計(jì)、分析、解決弓網(wǎng)問題必須從系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)出發(fā)，設(shè)計(jì)和實(shí)施一個(gè)整體，以求達(dá)到所希望的效果。系統(tǒng)工程是工程技術(shù)，是技術(shù)就不宜泛稱為科學(xué)。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12三、弓網(wǎng)的系統(tǒng)性弓網(wǎng)受流是一個(gè)多

16、學(xué)科交叉的系統(tǒng)工程；弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心任務(wù)是完成電能的傳輸； 弓和網(wǎng)是弓網(wǎng)系統(tǒng)的兩個(gè)具有獨(dú)立特性的子系統(tǒng)； 影響弓網(wǎng)耦合的因素很多，具有大系統(tǒng)特征； 系統(tǒng)的研究重點(diǎn)是電接觸、振動(dòng)與波動(dòng)、檢測(cè)與評(píng)價(jià)；仿真與試驗(yàn)；裝備制造；受流質(zhì)量與弓網(wǎng)壽命依賴于弓網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造（施工）、運(yùn)行維護(hù)方案;弓網(wǎng)系統(tǒng)性還表現(xiàn)為電氣化鐵路大系統(tǒng)的一個(gè)小系統(tǒng)弓網(wǎng)系統(tǒng)示意圖受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓網(wǎng)系統(tǒng)圖弓網(wǎng)系統(tǒng)圖弓網(wǎng)耦合因素圖弓網(wǎng)耦合因素圖受電弓受電弓接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)幾何幾何電氣電氣機(jī)械機(jī)械材料材料弓網(wǎng)間的多重耦合-弓與網(wǎng)的

17、主次三、弓網(wǎng)的系統(tǒng)性受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12三、弓網(wǎng)的系統(tǒng)性受電弓接觸網(wǎng)弓網(wǎng)受流系統(tǒng)工程的特點(diǎn)系統(tǒng)工程的特點(diǎn)是一個(gè)由許多部分組成的整體；是一個(gè)由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的各個(gè)部分所組成的具有特定功能的有機(jī)整體；一個(gè)“系統(tǒng)”本身又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分；工程技術(shù)離不開具體的環(huán)境和條件，必須有什么問題解決什么問題；工程技術(shù)避不開客觀事物的復(fù)雜性，必然要同時(shí)運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的成果。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 201

18、1.12 簡(jiǎn)單抽象地看，過程很簡(jiǎn)單! 深入了解后，實(shí)際很復(fù)雜!原因： (1) 接觸過程復(fù)雜： 復(fù)雜震動(dòng)! 復(fù)雜碰撞! 滑動(dòng)摩擦! 以及以上多種運(yùn)動(dòng)機(jī)理的復(fù)合作用“震動(dòng)”源有五個(gè)： 輪軌作用 機(jī)車自身 受電弓與車體的聯(lián)體 風(fēng)引起的受電弓震動(dòng) 受電弓摩擦接觸線引起的震動(dòng)；四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性 “碰撞”源有兩個(gè)： 受電弓與完好匹配的接觸線之間存在的因?qū)ο蛘饎?dòng)波引起的隨機(jī)“合理碰撞”。 受電弓與可能不完好不匹配的接觸線之間存在的因?qū)ο蛘饎?dòng)波引起的隨機(jī)“非合理碰撞”。動(dòng)態(tài)受電弓與動(dòng)態(tài)接觸線間的動(dòng)摩擦。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12

19、SWJTUDONG 2011.12(2) 弓網(wǎng)存在四重動(dòng)態(tài)耦合(幾何、電氣、機(jī)械、材料) 弓網(wǎng)的復(fù)雜性還表現(xiàn)在弓網(wǎng)的接觸過程中接觸力的不斷變化，存在靜態(tài)作用力與動(dòng)態(tài)作用力兩種表現(xiàn)形式。 靜態(tài)下的(指靜止或低速情況下)弓網(wǎng)作用力來源于受電弓升弓后對(duì)接觸線的垂直壓力，反映了接觸網(wǎng)和受電弓的靜態(tài)特性； 靜態(tài)作用力越大，滑板和接觸線的機(jī)械磨耗越大，使用時(shí)限越短； 靜態(tài)作用力越小，機(jī)械磨耗越小，但不利于受電弓克服風(fēng)、震動(dòng)等慣性，難以穩(wěn)定取流，必然產(chǎn)生不合適的電弧，增大滑板和接觸線的電氣磨耗，滑板和接觸線的合理使用時(shí)限也會(huì)縮短。四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性 受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)

20、的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12(2) 弓網(wǎng)存在四重動(dòng)態(tài)耦合(幾何、電氣、機(jī)械、材料) 動(dòng)態(tài)下的弓網(wǎng)作用力，表現(xiàn)為運(yùn)行中的受電弓對(duì)接觸線的瞬時(shí)作用力，反映了受電弓和接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性。 當(dāng)弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)作用力大到超過一定數(shù)值后，一方面造成接觸網(wǎng)和受電弓的不合理磨耗，降低其使用時(shí)限；另一方面還會(huì)引起接觸線的過度抬升，加快接觸線的機(jī)械疲勞，甚至造成弓網(wǎng)事故； 當(dāng)弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)作用力低于一定數(shù)值后，取流效果下降，甚至引起電弧，燒損滑板、接觸線，大的電弧甚至可燒斷承力索。 四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性 受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和

21、設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12 簡(jiǎn)單抽象地看，過程很簡(jiǎn)單! 深入了解后，實(shí)際很復(fù)雜!原因： 是一個(gè)大系統(tǒng)耦合條件下的弓網(wǎng)系統(tǒng)； 是一個(gè)試驗(yàn)性科學(xué)技術(shù)綜合性系統(tǒng)：工程要素工程要素是指形成工程所必需的材質(zhì)、地質(zhì)、基礎(chǔ)、零配件、構(gòu)件、設(shè)備、工機(jī)器具等硬要素和合適的工程構(gòu)造結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的工程設(shè)備(含零配件、構(gòu)件)的制造手段和工藝，合理的建設(shè)條件（投資、工期、作業(yè)時(shí)間與作業(yè)空間等），先進(jìn)的工法、工藝，先進(jìn)的檢測(cè)和試驗(yàn)技術(shù)等軟要素。四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性四弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜性 輪軌關(guān)系既有獨(dú)特性，又有基礎(chǔ)性和一定的制約性；弓網(wǎng)關(guān)系既有獨(dú)立性，又有綜合性和被動(dòng)性；隨著列車運(yùn)行速

22、度的不斷提高，輪軌系統(tǒng)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的影響呈現(xiàn)出高次冪函數(shù)的變化規(guī)律，具有特殊復(fù)雜性；任何一個(gè)內(nèi)在工程要素的變化，都會(huì)帶來工程技術(shù)（包括設(shè)計(jì)、建設(shè)、制造、施工各環(huán)節(jié)）上大的差異；這些差異，甚至無法僅依賴一門或幾門科學(xué)技術(shù)理論來指導(dǎo)、解決，必須依靠先進(jìn)的工程科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)方法手段來不斷的試驗(yàn)研究后，才可能進(jìn)行調(diào)整。受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系 幾何耦合（基礎(chǔ)） 材料耦合（保障） 電氣耦合（核心） 機(jī)械耦合（關(guān)鍵）弓網(wǎng)耦合弓和網(wǎng)的空間幾何關(guān)系弓和網(wǎng)的電氣關(guān)系弓和網(wǎng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系弓和網(wǎng)的材料

23、匹配關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12幾何耦合的重點(diǎn)問題垂直方向的：高度與坡度、坡度變化率；水平方向的：拉出值、跨中風(fēng)偏移綜合作用的：縱移與橫偏 錨段關(guān)節(jié)非支抬高、偏移； 線岔始觸區(qū)和無線夾區(qū)； 受電弓與附加導(dǎo)線間的距離。五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12幾何耦合幾何耦合表征接觸線在軌平面方向的主要參數(shù)是拉出值和風(fēng)偏，接觸線應(yīng)總是處于受電弓弓頭的工作范圍(受電弓弓頭的工作長(zhǎng)度減去至少22

24、00mm后所得到的數(shù)值)以內(nèi)。為此，應(yīng)考慮以下因素：受電弓偏離機(jī)車車輛的設(shè)計(jì)位置；機(jī)車車輛的左右晃動(dòng)以及軌道偏差；接觸線移動(dòng)的極限位置值。接觸線移動(dòng)的極限位置主要為風(fēng)偏，任何架空導(dǎo)線在風(fēng)的作用下都要偏離自己的起始位置，接觸線也不例外。受電弓靜受電弓的弓頭輪廓(3) 拉出值與受電弓有效工作長(zhǎng)度五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12幾何耦合幾何耦合始觸區(qū)接觸線無線夾區(qū) 對(duì)于1950mm受電弓，距受電弓中心6001050mm的平面和受電弓最大動(dòng)態(tài)抬升高度（200mm）構(gòu)成的立體空間區(qū)域?yàn)槭加|

25、區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，一般不允許安裝任何零件和線夾（特殊需要時(shí)可安裝吊弦線夾）五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合接觸線與受電弓滑板之間的電氣匹配關(guān)系。弓網(wǎng)安全運(yùn)行的核心!所有改善弓網(wǎng)性能的最終目的都是為了實(shí)現(xiàn)牽引電能的穩(wěn)定傳輸，保證弓網(wǎng)在動(dòng)和靜兩種工況下的電氣穩(wěn)定性和合理的電氣磨耗。(3) 研究目的:保證弓網(wǎng)間電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，保證接觸線與滑板這對(duì)電氣藕合在材料性能、電氣指標(biāo)上的匹配，保證弓網(wǎng)在相互高速運(yùn)行中或相對(duì)靜止兩種工況下的電氣穩(wěn)定性和合理的電氣磨耗；(2)

26、表征參數(shù)： 最大允許通過電流 接觸線和滑板的電阻率 接觸電阻 散熱性能 電磨耗五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合 當(dāng)工作在可分合(從分離到接觸或從接觸到分離)的過程時(shí),在一定條件下會(huì)產(chǎn)生電弧或其它放電現(xiàn)象； 滑板和接觸線在大氣中脫離接觸時(shí)，被斷開的電流超過0.251A，斷開瞬間加在滑板與接觸線上的電壓超過1220V，在滑板與接觸線的間隙中通常會(huì)產(chǎn)生一團(tuán)溫度極高、發(fā)出強(qiáng)光和能夠?qū)щ姷慕茍A柱形的氣體這就是電弧 產(chǎn)生電弧的最小電流如果小于一定數(shù)值，則開斷時(shí)只能產(chǎn)生一為時(shí)

27、極短的弧光放電通常稱為電火花(4) 滑板和接觸線間的三種工作方式 接 觸 可分合 分 離電火花電弧五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合(5) 電弧和電火花的區(qū)別 電火花：電火花：過熱的表面毛刺或?qū)щ姲帱c(diǎn)飛濺形成的火花狀物質(zhì)； 電電 ?。夯。夯搴徒佑|線脫離接觸，使處于滑板和接觸線間的空氣游離擊穿所產(chǎn)生的溫度極高的耀眼光斑。 本質(zhì)區(qū)別：高溫的能量接續(xù)者；低溫的潤(rùn)滑劑。 弓網(wǎng)電弧的危害： 電氣磨損； 導(dǎo)線失效； 降低上級(jí)電網(wǎng)的電能質(zhì)量； 高頻電磁干擾； 鐵路噪音。電火花電

28、 弧五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合(6)弓網(wǎng)靜態(tài)接觸電阻 對(duì)于滑板和接觸線間點(diǎn)狀接觸的粗糙表面，依據(jù)電接觸理論，單個(gè)導(dǎo)電斑點(diǎn)的接觸電阻導(dǎo)電斑點(diǎn)附近電流線收縮現(xiàn)象 當(dāng)溫度達(dá)到接觸線或滑板材料的軟化點(diǎn)和熔化點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)電斑點(diǎn)及其附近的接觸線或滑板材料就會(huì)發(fā)生軟化和熔化。121244ceeffRRRRRaa弓網(wǎng)系統(tǒng)總的靜態(tài)接觸電阻為124cRna124cHRF滑板與接觸線間的接觸斑點(diǎn)五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTU

29、DONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合(7) 接觸點(diǎn)的溫升 根據(jù)電位溫度理論可知，導(dǎo)電斑點(diǎn)超過接觸點(diǎn)外的溫度與接觸電阻及通過接觸點(diǎn)的電流成簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系滑板與接觸線間的接觸斑點(diǎn)2212()128HInF導(dǎo)電斑點(diǎn)超出接觸點(diǎn)以外區(qū)域的溫度，即接觸點(diǎn)溫升 U接觸壓降 I通過接觸面的總電流 滑板與接觸線材料的熱導(dǎo)率與電阻率乘積的平均值五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合電弧熱功率導(dǎo)致滑板和接觸線溫度升高，溫升到一定程度時(shí)，滑板和接觸線的表面

30、會(huì)發(fā)生熔化和氣化在弓網(wǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，滑板和接觸線的接觸位置不斷變化，電弧位置也在不斷變化，位置變化的速度與接觸線的拉出值、列車的運(yùn)行速度有關(guān)相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻止了電弧能量引起的弓網(wǎng)系統(tǒng)固定位置的溫度升高。(7) 接觸點(diǎn)的溫升弓網(wǎng)間的電流弓網(wǎng)間的電弧列車停車時(shí)的取流:熱效應(yīng),接觸電阻、接觸面積 散熱 電氣磨耗列車高速運(yùn)行時(shí)的取流:熱效應(yīng),接觸電阻、接觸面積 散熱五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12電氣耦合電氣耦合(8) 過分相產(chǎn)生過電壓的問題受電弓滑板脫離有電區(qū)前受電弓滑板脫離有電區(qū)后過渡狀

31、態(tài)：電壓和電流波動(dòng)性很大三大耦合：靜電（電容）、感應(yīng)電（電感）、阻性（縱向電阻）三個(gè)過程：接觸、分離、可分離中性段上的感應(yīng)電壓只與兩個(gè)電源的相位關(guān)系有關(guān)， 平衡變壓器接線方式下，感應(yīng)電壓有效值約為17kV； Yn,d11接線方式下，感應(yīng)電壓為12kV。五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(1) 機(jī)械耦合的研究?jī)?nèi)容弓網(wǎng)機(jī)械耦合是指受電弓與接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)匹配關(guān)系，它研究的是高速運(yùn)行下的受電弓與接觸網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)匹配和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題。主要表征參數(shù) 弓網(wǎng)接觸力、 弓網(wǎng)振動(dòng)特性、 接

32、觸網(wǎng)波動(dòng)特性， 受電弓追隨特性等。弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)耦合矩陣圖就弓網(wǎng)系統(tǒng)本身而言，影響受流穩(wěn)定的因素就有接觸網(wǎng)波動(dòng)和振動(dòng)、單弓取流的諧振速度、雙弓取流的諧振速度等。 波動(dòng)速度及單弓取流的諧振速度與受電弓參數(shù)關(guān)系不大，主要取決于接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，而雙弓受流的諧振速度與受電弓安裝間隔密切相關(guān)，具有較大的可變性。另外，路基及橋梁特性、接觸線和鋼軌的不平順度、風(fēng)速和風(fēng)向、覆冰等都直接影響弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動(dòng)。五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性綜述 弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性是指列車高速運(yùn)行

33、時(shí)受電弓和接觸線之間所表現(xiàn)的而在低速階段表現(xiàn)不出來的異常特殊現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在接觸線彎曲應(yīng)力、弓網(wǎng)接觸力、弓網(wǎng)抬升量等值。弓網(wǎng)接觸力弓網(wǎng)接觸力=0 +AERRDYN 靜態(tài)接觸壓力0、空氣動(dòng)力分力AER、摩擦力R動(dòng)態(tài)接觸壓力分力DYN 氣流主要作用在滑板上（7580%），其余部分（2520%）作用在受電弓框架上。弓網(wǎng)接觸壓力P受電弓與接觸網(wǎng)之間的接觸力靜態(tài)接觸壓力P0 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使滑板與接觸線間產(chǎn)生的壓力磨擦力PR 關(guān)節(jié)間的磨擦力，與弓頭運(yùn)動(dòng)方向相反空氣動(dòng)力接觸壓力分力PAER 氣流對(duì)受電弓的抬升力動(dòng)態(tài)接觸壓力分力PDYN 由垂直振動(dòng)引起的慣性力sincos)cos(212fkVVsP五 高速弓網(wǎng)的

34、耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12平均接觸壓力目標(biāo)值平均接觸壓力目標(biāo)值04080120160200240280km/h36004080120160200NSpeedFmF= 0,00097 * + 70 (1)Vm2(1) in km/hV弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)接觸力大量測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、積累和分析表明：受流質(zhì)量良好的弓網(wǎng)系統(tǒng)，其接觸力的統(tǒng)計(jì)規(guī)律均符合正態(tài)分布曲線ppPSPS3 3ppPSPS22ppPSPS68.30%95.50%99.70%S標(biāo)準(zhǔn)壓力偏差五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦

35、合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性綜述 max3pPPSmin3pPPSS標(biāo)準(zhǔn)壓力偏差五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12211 (/)PEIZTV C應(yīng)力應(yīng)力 速度特性速度特性AgCu120（波動(dòng)速度為540km/h）的速度應(yīng)力特性曲線 接觸線內(nèi)的應(yīng)力過大對(duì)接觸線的壽命不利。關(guān)于接觸線接觸線內(nèi)的應(yīng)力過大對(duì)接觸線的壽命不利。關(guān)于接觸線壽命問題，影響因素較多，但主要有兩點(diǎn)：磨耗與疲勞應(yīng)壽

36、命問題，影響因素較多，但主要有兩點(diǎn)：磨耗與疲勞應(yīng)力，對(duì)于高速運(yùn)行條件下的接觸線，其壽命的決定性因素力，對(duì)于高速運(yùn)行條件下的接觸線，其壽命的決定性因素還在探導(dǎo)之中。還在探導(dǎo)之中。弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性綜述 五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性綜述 抬升特性 在200km/h及其以下速度運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)抬升量明顯高于實(shí)測(cè)的動(dòng)態(tài)抬升量；當(dāng)運(yùn)行速度超過230km/h 時(shí)，動(dòng)態(tài)抬升量明顯超過了計(jì)算值，顯示出動(dòng)態(tài)特性增強(qiáng)的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)抬升部分隨著運(yùn)行速度的增加很明顯地

37、大于靜態(tài)值，這就是弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)抬升特性的具體體現(xiàn)。速運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)抬升量 五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性綜述 多普勒因數(shù)、增強(qiáng)因數(shù)與運(yùn)行速度的關(guān)系 動(dòng)態(tài)特性的機(jī)理分析 振動(dòng)波在接觸線上的傳播特性對(duì)受電弓的受流性能起著主導(dǎo)作用，以波的形式振動(dòng)著的接觸線與移動(dòng)著的受電弓相互作用，形成非常復(fù)雜的運(yùn)行狀態(tài)。該狀態(tài)可用各種動(dòng)態(tài)因數(shù)來表征。多普勒效應(yīng)的強(qiáng)弱用多普勒因數(shù)來表示，越小或越接近于零，多普勒效應(yīng)就越強(qiáng)；反射因數(shù)r反映了承力索與接觸線通過吊弦的耦合情況，反射因數(shù)

38、r越小，承力索與接觸線振動(dòng)波的傳播匹配性就越好；通常情況下，增強(qiáng)系數(shù)值越大，說明含反射波的多普勒效應(yīng)就越強(qiáng)，受電弓與接觸懸掛相互作用的動(dòng)態(tài)性能就越差。由于反射因數(shù)r不易控制，降低無量綱系數(shù)值就成為提高弓網(wǎng)相互作用穩(wěn)定性和可靠性的主要途徑。由圖可見，運(yùn)行速度越接近波動(dòng)速度，多普勒因數(shù)就越小，而增強(qiáng)因數(shù)就越大。增強(qiáng)因數(shù)是一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)特征參數(shù)，它充分顯示了對(duì)接觸懸掛的重要影響，正是由于這種影響，使接觸懸掛在懸掛點(diǎn)處的動(dòng)態(tài)抬升量與運(yùn)行速度呈現(xiàn)非線性關(guān)系。五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12

39、弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)耦合頻譜特性接觸網(wǎng)是一個(gè)有大量的自由振蕩和無數(shù)個(gè)固有頻率的機(jī)械系統(tǒng)。對(duì)稱振蕩：相對(duì)于參考點(diǎn)對(duì)稱的兩個(gè)點(diǎn)是同相位振蕩；非對(duì)稱振蕩：相對(duì)于參考點(diǎn)對(duì)稱的兩個(gè)點(diǎn)是同相位振蕩；12pCfll2pCfl1l離支持點(diǎn)最近的兩吊弦之間的距離 212(2 )lll結(jié)構(gòu)系數(shù) 五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(2) 波動(dòng)波動(dòng)速度一定的條件下，不同列車運(yùn)行速度的接觸線振動(dòng)波形3.6jjTCm不同 值下的接觸線抬升 五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)

40、系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(3) 振動(dòng)弓網(wǎng)振動(dòng)方程弓網(wǎng)振動(dòng)方程（a）受電弓的抬升力為一常數(shù)；（b）接觸網(wǎng)跨距一致；（c）只考慮垂直面內(nèi)的一維振動(dòng)、不考慮風(fēng)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的橫向吹動(dòng)；（d）將弓網(wǎng)系統(tǒng)的質(zhì)量歸算為弓網(wǎng)接觸點(diǎn)的恒定質(zhì)量M；（e）懸掛彈性為水平位移x的函數(shù)，表示為K(x)。弓網(wǎng)簡(jiǎn)化振動(dòng)模型202( )d yMK x yPdt012( )cosnnnK xKKxlmaxmin02KKK2200212(cos)nnd ynMVKKx yPdxl0000cossinKKPxxyABMVMVK五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及

41、弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(3) 振動(dòng) 弓網(wǎng)振動(dòng)方程弓網(wǎng)振動(dòng)方程（a）受電弓的抬升力為一常數(shù)；（b）接觸網(wǎng)跨距一致；（c）只考慮垂直面內(nèi)的一維振動(dòng)、不考慮風(fēng)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的橫向吹動(dòng)；（d）將弓網(wǎng)系統(tǒng)的質(zhì)量歸算為弓網(wǎng)接觸點(diǎn)的恒定質(zhì)量M；（e）懸掛彈性為水平位移x的函數(shù)，表示為K(x)。弓網(wǎng)簡(jiǎn)化振動(dòng)模型0000cossinKKPxxyABMVMVK當(dāng)接觸懸掛彈性一致時(shí)，弓網(wǎng)振動(dòng)是一振幅有限的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，無論機(jī)車運(yùn)行速度如何變化，受電弓滑板都可與接觸線以同樣的振幅協(xié)調(diào)運(yùn)行而不會(huì)產(chǎn)生離線。實(shí)際上，懸掛

42、彈性不可能完全一致，因此，實(shí)際弓網(wǎng)受流系統(tǒng)的振動(dòng)不可能是一個(gè)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，這僅是一種理想狀態(tài)。 五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(3) 振動(dòng) 弓網(wǎng)振動(dòng)方程弓網(wǎng)振動(dòng)方程實(shí)際上，懸掛彈性并不均勻，可近似表示為弓網(wǎng)振動(dòng)模型02( )(1cos)K xKxlmaxminmaxmin1KKKK彈性不均勻系數(shù)220022(1cos)d yMVKx yPdxl令0KVlMxlz2022K laMV20222K lqMV0)2(22yqadzyd周期變參數(shù)振動(dòng)問題的典型方程 五 高

43、速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12機(jī)械耦合機(jī)械耦合(3) 振動(dòng) 弓網(wǎng)受流穩(wěn)定區(qū)示意圖弓網(wǎng)受流穩(wěn)定性區(qū) 2022K laMV1a20222K lqMVaq2速度特征系數(shù)彈性不均勻系數(shù)五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12材料耦合材料耦合 從受流角度看, 用純銅或銅基合金構(gòu)成接觸導(dǎo)線和受電弓滑板系統(tǒng)為最佳方案,但相同材料進(jìn)行匹配會(huì)引起嚴(yán)重的粘著磨損，并非最佳方案。接觸網(wǎng)的特性決定了接

44、觸導(dǎo)線應(yīng)是以純銅或者銅合金材料為主的長(zhǎng)大件, 無更多的選擇，因此、為增加弓網(wǎng)系統(tǒng)的使用時(shí)限，減少接觸線和受電弓滑板間的磨耗,尋求滑板與接觸線間的最佳匹配關(guān)系的重任就只能由尺寸較小, 試驗(yàn)容易,試制容易的受電弓滑板來承擔(dān)了 磨耗的種類和特征五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12材料耦合材料耦合磨損工程系統(tǒng)示意圖機(jī)械作用下的磨損；強(qiáng)電流作用下的磨損；機(jī)械和強(qiáng)電流綜合作用下的磨損；滑板與接觸線的材質(zhì)及其匹配；列車運(yùn)行速度與電流接觸壓力懸掛類型與接觸線的平滑性線路(主要是鋼軌)的平順性環(huán)境條件五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12材料耦合材料耦合影響接觸線與滑板磨耗的各種因素五 高速弓網(wǎng)的耦合關(guān)系受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì)受電弓及弓網(wǎng)系統(tǒng)的耦合和設(shè)計(jì) SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12材料耦合材料耦合滑板磨耗的速度特