電氣化鐵路接觸網(wǎng)參數(shù)自動檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計

③圖標(biāo)/連接端口圖標(biāo)/連接端口可以把VI變成一個對象(SubVI,即VI子程序)，然后象子程序一樣在其它VI中調(diào)用。圖標(biāo)作為SubVI的直觀標(biāo)記，在被其它VI調(diào)用時，代表SubVI中的全部框圖程序。連接端口表示該SubVI和調(diào)用它的VI之間進行數(shù)據(jù)交換的輸入/輸出口。采納前面板、流程圖、圖標(biāo)等,用戶就對整個系統(tǒng)實現(xiàn)圖形化描述,同時,用戶還可以隨時變更虛擬儀器的軟件來滿意自己的須要。和傳統(tǒng)的編程方式相比,運用LabVIEW設(shè)計虛擬儀器,可以提高效率4~10倍。同時，利用其模塊化和遞歸方式，用戶可以在很短的時間內(nèi)構(gòu)建、設(shè)計和更改自己的虛擬儀器系統(tǒng)。LabVIEW具有三個圖形化工具模板，用于創(chuàng)建和運行程序，即工具模板(ToolPalette)、限制模板(ControlsPalette)和功能模板(FunctionPalette)。工具模板主要用于VI的創(chuàng)建、修改和調(diào)試，供應(yīng)用于圖形操作的各類工具，如：移動、選取、設(shè)置斷點、文字輸入等。在Windows菜單中單擊ShowToolPalette吩咐可以打開該模板。限制模板則供應(yīng)全部用于前面板編輯、限制和實現(xiàn)對象的圖表以及一些特殊的圖形。其中每個工具圖標(biāo)代表一個模板，并且每個工作圖標(biāo)包含一系列子模板。限制模板只有前面板窗口才能調(diào)用。功能模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。LabVIEW框圖編程的全部函數(shù)依據(jù)功能分類都分布在功能模板的各個子模板里。功能模塊上的對象包括簡潔的數(shù)學(xué)運算、高級數(shù)據(jù)采集和分析方法、以及網(wǎng)絡(luò)和文件輸入輸出操作該模板上的每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。功能模板只有在框圖程序窗口才能調(diào)用。4.2Labview的常用數(shù)據(jù)類型LabVIEW作為一種通用的編程語言，和其他文本編程語言一樣，它的數(shù)據(jù)操作是最基本的操作。LabVIEW是用“數(shù)據(jù)流”的運行方式來限制VI程序。數(shù)據(jù)流是LabVIEW的生命，運行程序就是將全部輸入端口上的數(shù)據(jù)通過一系列節(jié)點送到目的端口。LabVIEW主要的數(shù)據(jù)類型包括標(biāo)量類型(單元素)，如數(shù)值型、字符型和布爾型；還包括了結(jié)構(gòu)類型(包括一個以上的元素)，如數(shù)組和簇。LabVIEW數(shù)據(jù)控件模版將各種類似的數(shù)據(jù)類型集中在一個子模版上以便于運用。數(shù)據(jù)類型主要有數(shù)值量、邏輯量。字符串。文件路徑等幾類，所以一個數(shù)據(jù)類型子模版有相當(dāng)多的項目，如一個數(shù)值類型可以顯示為一個簡潔的數(shù)字、一個條圖、一個滑塊、一個模擬計量器或者顯示在一個圖表中。LabVIEW的數(shù)據(jù)類型和傳統(tǒng)編程語言中的數(shù)據(jù)類型基本類似，除了具有一般的數(shù)據(jù)類型之外，還有一些獨特的數(shù)據(jù)類型。三維曲面圖的介紹：三維曲面圖如圖4-1所示，即3DSurfanceGraph用于顯示三維空間的一個曲面，即3DSurfanceGraph是一個ActiveX控件，供應(yīng)了用于制作圖的屬性和方法。在前面板放置一個三維曲面控件時，框圖中將出現(xiàn)兩個坐標(biāo)，如圖所示，一個是AvtiveX控件的圖標(biāo)，另一個是3DSurfance.vi，該VI負(fù)責(zé)三維制圖。 圖4-1三維曲面圖ActiveX控件，3DSurfanceGraph只負(fù)責(zé)圖形顯示，作圖則有3DSurfance.vi負(fù)責(zé)，接入ActiveX控件輸入端。該端口的下面是兩個一維數(shù)組輸入端，。Matrix的數(shù)據(jù)類型為二維數(shù)組，用以輸入Z坐標(biāo)。依據(jù)輸入的X、Y、Z坐標(biāo)在三維空間確定數(shù)組的坐標(biāo)點，然后通過數(shù)值得到曲面。在作圖時，3DSurfance.vi依據(jù)X、Y坐標(biāo)在面板上做一個矩形網(wǎng)格，每個網(wǎng)格節(jié)點所對應(yīng)的曲面點的Z坐標(biāo)在面板上的投影。Matrix數(shù)組給出了每個網(wǎng)格節(jié)點所對應(yīng)著三維曲線上的一個點，依據(jù)這些信息能夠完成作圖。3DSurfanceGraph不能顯示三維控件的封閉圖形，如要顯示封閉圖形可以運用三維參數(shù)曲面控件。表4-2列出了LabVIEW中常用的幾種數(shù)據(jù)類型及其相對應(yīng)的前面板對象的默認(rèn)值、端口圖標(biāo)和連線形式。每種類型的端口圖標(biāo)都有一種顏色，以示區(qū)分。限制端口圖標(biāo)的邊框為粗實線，端口右側(cè)有一個享有的箭頭，表示輸出數(shù)據(jù)，指示端口的圖標(biāo)的邊框為細(xì)實線，端口左側(cè)有一個向左的箭頭，表示輸入數(shù)據(jù)。表4-2LabVIEW中常用的幾種數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型默認(rèn)值端口圖標(biāo)連線形式雙精度浮點0.0枚舉——布爾False字符串空字符數(shù)組——簇——路徑空路徑動態(tài)數(shù)據(jù)——波形數(shù)據(jù)——4.3采納LabVIEW編制虛擬儀器程序的步驟(1)確定程序設(shè)計總體方案在編制虛擬儀器程序前，必需首先對程序進行總體設(shè)計分析:一是確定程序要實現(xiàn)的功能、要顯示的圖形圖像、要輸出的報表;二是確定程序的層次關(guān)系，如主程序和子程序之間的關(guān)系、虛擬儀器程序和硬件的連接關(guān)系等。(2)確定虛擬儀器程序前面板在完成虛擬儀器程序總體設(shè)計后，就可在前面板上布置實現(xiàn)所需功能的顯示對象，這些對象包括開關(guān)旋鈕限制、數(shù)據(jù)顯示、表頭、波形顯示、相量圖、頻譜圖顯示等，前面板布置好這些對象后，工程技術(shù)人員通過鼠標(biāo)、鍵盤就可像操作傳統(tǒng)儀器一樣地操作虛擬儀器。前面板是圖形化用戶界面，用于設(shè)置輸入數(shù)值和視察輸出量。限制模板上的對象包括數(shù)字顯示、表頭、壓力計、圖片等。當(dāng)虛擬儀器完成以后,就能在虛擬儀器工作時利用前面板去限制整個系統(tǒng),如移動滑動片、在圖像中變向、從鍵盤輸入等。(3)構(gòu)建圖形化流程圖在LabVIEW開發(fā)環(huán)境中，后臺流程圖和前面板限制顯示對象對應(yīng)，開發(fā)人員的任務(wù)是通過連接不同功能的函數(shù)模塊使數(shù)據(jù)流從輸入對象經(jīng)過處理傳送到輸出對象。和傳統(tǒng)的文本式程序設(shè)計一樣，LabVIEW也有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流編程部分，包括依次(Sequence)、條件(case)、For循環(huán)、While循環(huán)、事務(wù)等結(jié)構(gòu)，如圖4-3所示。圖4-3LabVIEW中的主要結(jié)構(gòu)函數(shù)這些結(jié)構(gòu)被描述成圖形化的邊界結(jié)構(gòu)，開發(fā)人員不必留意傳統(tǒng)程序設(shè)計所需的語法細(xì)微環(huán)節(jié)，只需干脆將它們連接起來就可完成數(shù)據(jù)傳遞。對虛擬儀器進行程序設(shè)計，不必?fù)?dān)憂很多傳統(tǒng)程序設(shè)計所需的語法細(xì)微環(huán)節(jié)，可從功能模板上選擇對象(用圖標(biāo)表示),并用線將它們連接起來以便數(shù)據(jù)進行傳遞，從而形成一個完整的框圖程序。在編制大型困難的虛擬儀器應(yīng)用程序時，由于所用模塊很多，這時必需考慮程序的層次結(jié)構(gòu)，這可以通過敏捷編制子程序、采納更為簡潔高效的計算原理等方式來實現(xiàn)。(4)創(chuàng)建圖標(biāo)一個虛擬儀器的圖標(biāo)連接端口就像一個圖形的參數(shù)列表。這樣，其它虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給一個子儀器。圖標(biāo)和連接允許將此儀器作為最高級的程序，也可以作為其它程序或子程序的子程序(子儀器)。(5)模塊化和層次LabVIEW虛擬儀器實行模塊化設(shè)計，因而任何虛擬儀器既能獨立運行，又能被用作其它虛擬儀器的一部分。甚至可以創(chuàng)建自己的虛擬儀器圖標(biāo)，因而可以設(shè)計由虛擬儀器構(gòu)成的多層系統(tǒng)，并可以變更它，同其它虛擬儀器交換和連接，以滿意不斷變更的應(yīng)用須要。(6)調(diào)試和優(yōu)化程序和傳統(tǒng)程序一樣，在編制虛擬儀器程序時，須要不斷對程序進行調(diào)試分析，LabVIEW程序調(diào)試功能特別強大易用，可以敏捷設(shè)定程序斷點，進行帶數(shù)據(jù)探針的單步運行，加亮執(zhí)行程序進行數(shù)據(jù)流追蹤推斷。運行和調(diào)試程序是任何一門編程語言的最重要的一步。在LabVIEW中，用戶可以通過兩種方式來運行程序：運行和連續(xù)運行。假如一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行，此時該程序無法被執(zhí)行。這時這個按鈕被稱作錯誤列表。點擊它，則LabVIEW彈出錯誤清單，點擊任何一個錯誤，出錯的對象或端口就會變成高亮。調(diào)試程序時可以利用單步執(zhí)行、設(shè)置斷點、設(shè)置探針來顯示數(shù)據(jù)流淌的方向。LabVIEW的一個和其它程序不同之處是在運行中能望見數(shù)據(jù)流淌的方向，在運行之前，將運行指示燈按鈕點亮，這樣LabVIEW會在框圖程序上實時的顯示程序執(zhí)行的進程，以及實時顯示每一條數(shù)據(jù)連線和每一個端口中的流過數(shù)據(jù)，這種圖形化編程方式以及調(diào)試方式可以大大提高編程效率。同時，LabVIEW是目前唯一帶有編輯器的圖形化編程環(huán)境，它可依據(jù)用戶編制程序自動產(chǎn)生最優(yōu)化代碼，加快程序運行速度。另外，用戶還可以利用內(nèi)置的繪圖器對程序代碼部分進行分析和優(yōu)化[13]。4.4采納LabVIEW實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理LabVIEW之所以強大易用，很大程度上是因為LabVIEW內(nèi)置了極其豐富的數(shù)據(jù)分析處理函數(shù)模塊?？梢哉f，正是因為采納了這些由軟件實現(xiàn)的功能模塊，替代了原來必需用硬件完成的數(shù)字信號處理分析功能，才出現(xiàn)了“軟件就是儀器”的概念，開發(fā)出的儀器才被稱為虛擬儀器。(1)和外界信號接口模塊這部分模塊和DAQ硬件系統(tǒng)結(jié)合，可以將已經(jīng)過信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換的外界信號和流程圖進行接口，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的輸入，(2)平滑窗口模塊在頻譜分析中運用平滑窗口能夠削減在離散數(shù)據(jù)塊下運用FFT而產(chǎn)生的頻譜泄漏。傅立葉變換方法的基本假設(shè)會在頻域內(nèi)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生意外尖峰和頻譜泄漏，而利用合適的平滑窗口能夠消退頻譜泄漏。(3)數(shù)字濾波器模塊數(shù)字濾波器可以消退由電于元件產(chǎn)生的噪聲信號，或者由環(huán)境影響產(chǎn)生的噪聲。LabVIEW軟件有三種類型的濾波器，IIR濾波器、FIR濾波器以及非線性響應(yīng)濾波器?？梢匀芜x一種濾波。(4)時頻域轉(zhuǎn)換模塊計算機進行數(shù)字信號處理時，須要對時域信號進行離散采樣，轉(zhuǎn)換到頻域進行頻譜分析，它反映的一些信息是時域分析中得不到的。LabVIEW內(nèi)置了這些變換必需的函數(shù)模塊，典型的如FFT，在虛擬儀器程序中，用戶干脆調(diào)用即可，特別便利，見圖4-4所示。圖4-4時頻域轉(zhuǎn)換函數(shù)4.5接觸網(wǎng)參數(shù)自動檢測軟件的設(shè)計所開發(fā)的接觸網(wǎng)參數(shù)自動檢測軟件，主要是完成信號的數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測量、數(shù)據(jù)分析報警、數(shù)據(jù)存儲等功能。系統(tǒng)軟件總體包括這幾個功能模塊，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-5所示。其中數(shù)據(jù)采集部分為硬件部分。波形顯示包括特征數(shù)據(jù)和正常、故障數(shù)據(jù)的實時顯示，還會完成報警任務(wù)，只要數(shù)值超過預(yù)定值，報警燈就會變紅，不報警時是綠的。還可以將特征數(shù)據(jù)儲存，可以隨時查詢數(shù)據(jù)。正常波形顯示波形顯示正常波形顯示波形顯示故障波形顯示故障波形顯示溝通電壓測量參數(shù)測量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集溝通電壓測量參數(shù)測量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集直流電壓測量直流電壓測量均方根值測量均方根值測量分析報警數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)存儲圖4-5接觸網(wǎng)參數(shù)自動檢測軟件結(jié)構(gòu)框圖儀器功能：開發(fā)的接觸網(wǎng)參數(shù)檢測軟件具有模擬儀器所沒有的很多優(yōu)點，如波形可長期存儲，便于視察信號，波形可縮放，便于數(shù)據(jù)處理等。A/D轉(zhuǎn)換由采集卡內(nèi)部時鐘啟動，采集卡最高采樣頻率為100mHz，由于采集卡采樣頻率可由程序限制，因此通過變更采樣頻率，完成實現(xiàn)時基可調(diào)。使示波器對不同頻率的輸入信號都能正確顯示。波形可存儲為數(shù)據(jù)文件，永久保存，隨時調(diào)用分析。和通用示波器比較，接觸網(wǎng)參數(shù)檢測系統(tǒng)功能有較大的加強：(1)可對現(xiàn)場波形進行實時采樣，并且可將信號保存在硬盤中備份。(2)通過用戶編程模板，可隨意組合用戶的數(shù)據(jù)處理和分析功能。因此，接觸網(wǎng)參數(shù)檢測系統(tǒng)適合在工程應(yīng)用中對系統(tǒng)進行故障診斷。(3)該軟件不但可以儲存特征數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時查詢，只須要輸入須要查詢的時間，就可以顯示所需時間的全部數(shù)據(jù)，更加便利。模塊介紹本軟件利用Labview2010中的選項卡控件將不同模塊的界面整合在一起，包括正常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)波形顯示界面，三維顯示界面，電壓和均方根值參數(shù)測量界面以及數(shù)據(jù)查詢界面。將程序運行后，點擊上方的按鈕，可以切換界面，完成接觸網(wǎng)參數(shù)檢測所需的各項功能。正常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)波形顯示界面如圖4-6所示。圖4-6數(shù)據(jù)波形顯示界面數(shù)據(jù)波形顯示框圖如圖4-7所示。圖4-7數(shù)據(jù)波框圖通過運用一個Butterworth濾波器濾波，過濾掉故障數(shù)據(jù)，使正常數(shù)據(jù)通過并顯示波形。電壓及均方根值顯示界面如圖4-8所示。圖4-8電壓及均方根值顯示界面波形顯示的程序框圖如圖4-9所示。圖4-9波形顯示框圖數(shù)據(jù)采集卡把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，用labview中的While循環(huán)來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的循環(huán)計算，如電壓經(jīng)過和上下限的比較，假如大于上限或小于下限，就會將數(shù)據(jù)傳輸給下一個控件，實現(xiàn)報警功能。最終通過其中的波形圖控件，以波形的形式表現(xiàn)出來，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時顯示，使視察更干脆便利。數(shù)據(jù)儲存框圖如圖4-10所示。圖4-10數(shù)據(jù)儲存框圖接收到信號后，利用一個條件結(jié)構(gòu)，將符合要求的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，不符合的儲存到另一個里面。數(shù)據(jù)查詢面板如圖4-11所示。圖4-11數(shù)據(jù)查詢面板數(shù)據(jù)查詢程序框圖如圖4-12所示。圖4-12數(shù)據(jù)查詢框圖在儲存部分中利用word中的access2003建立數(shù)據(jù)庫，將采集到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。在查詢部分中，通過一個事務(wù)結(jié)構(gòu)來查詢數(shù)據(jù)。查詢的數(shù)據(jù)為在存儲部分中建立的數(shù)據(jù)庫中提取的數(shù)據(jù)。只須要在數(shù)據(jù)查詢版面的查詢欄里輸入起始時間和截止時間就可以查詢這個時間段內(nèi)的具體數(shù)據(jù)。須要留意的是由于采樣頻率為1秒采樣1次，所以查詢的最小時間段只能精確到秒。

第５章結(jié)論和展望5.1結(jié)論電氣化鐵路接觸網(wǎng)參數(shù)自動檢測是接觸網(wǎng)故障檢測的重要組成部分，在工程上運用特別廣泛。本論文初步實現(xiàn)了接觸網(wǎng)參數(shù)采集系統(tǒng)的功能。通過設(shè)計軟件系統(tǒng)把計算機強大的計算處理實力和測量系統(tǒng)的測量實力結(jié)合在一起，實現(xiàn)了對外部數(shù)據(jù)進行采集及處理。用信號調(diào)理電路進行濾波，數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，運用LabVIEW軟件，對信號處理和分析，包括正常數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)的實時采集，各種參數(shù)的采集，溝通電壓AC，直流電壓DC、均方根值、采樣頻率、采樣周期。報警任務(wù)、數(shù)據(jù)存盤、數(shù)據(jù)實時趨勢顯示等。而且充分考慮到了采集速度和采集帶寬的問題，采納了相匹配的數(shù)據(jù)采集卡，接上卡后，可對儀器設(shè)備產(chǎn)生的信號進行采集，并且對其處理和顯示輸出。5.2展望近年來，高速題錄發(fā)展快速，而接觸網(wǎng)又是鐵路系統(tǒng)中的重要部分，所以保障接觸網(wǎng)的正常工作特別重要。平常笨重的傳統(tǒng)儀器花費高、運用不便利。而現(xiàn)在虛擬儀器在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，無論是數(shù)據(jù)采集還是處理等等都比傳統(tǒng)儀器具有更大的優(yōu)越性。虛擬儀器利用計算機來模擬傳統(tǒng)儀器的限制面板，可以通過多畫面來完成困難的功能。這樣，使得面板布置更為簡潔，提高了操作的正確性和便捷性。信任虛擬儀器在將來能起到更強大、全面的作用，也會更加普及。

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致謝本文的探討工作是在導(dǎo)師劉建華老師的細(xì)心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文工作中無不傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和心血。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)看法、淵博的學(xué)問、主動向上的人生看法、平易近人的師長風(fēng)范和無私的奉獻精神使我深受啟迪，并將恒久牢記在心。從導(dǎo)師的身上，我不僅學(xué)到了扎實的專業(yè)學(xué)問和技能，更學(xué)到了做人的道理，做事的方法。在論文完成之際，要向各位老師致以最誠心的感謝!在此，再次向全部關(guān)切和幫助過我的老師、同學(xué)，家人和摯友表示由衷的謝意!誠心感謝在百忙之中評閱論文和參與答辯的各位專家、教授。最終對本文借鑒引用的作者表示誠心的感謝。

附錄附錄A外文翻譯Effectofmetallisedcarboncontentofcollectorstriponthewearofcontactwire–collectorstrippairinrailwaysystemsAmongthetopicsrelatedtotheinteractionbetweenthecontactwireoftheoverheadlineandthecollectorstrip,thewearthattakesplaceatthecontactinterface,dependingonbothelectricalandmechanicalquantities,representsanimportantaspectofmaintenancecosts,affectingthemeanlifetimeofcollectorsandcontactlineduration.Duetoitsimportanceintheglobalmaintenanceofbothrollingstockandinfrastructure,thistopicdeservedtheattentionofseveralregulationsinthelastdecade.Inordertoinvestigatetheeffectsofelectro-mechanicalwearonbothcontactwireandcontactstrip,anewtestequipmenthasbeendesignedandinstalledatPolitecnicodiMilano.Aseriesoftestshavebeenperformed,involvingdifferentkindsofcollectorstripmaterialsandcontactconditions,testedatvaryingspeedsandcurrentintensities.Thisinvestigationconcerneddifferentcollectorstripcon?gurationsintendedfor3kVD.C.lines.Thecombinationofdifferentcontentsofcopperandmetallisedcarboninthecollectorhasbeenfoundtoin?uencethewearrateofbothcollectorstripandcontactwire.keywords:contactstrip;contactwire;wear;friction;metallisedcarbonINTRODUCTIONThedevelopmentofhigherspeedsinrailwaytransportationsystemsdemandsanincreaseoftherequiredelectricalpower,andthereforeofthelevelcurrenttobecollectedbythepantographfromtheoverheadline(catenary),callingforhigherperformancefromcollectorstrips.Thisproblemisnotlimitedtohigh-speedtrainsbutalsoconcernshigh-capacitylinesandlong-freighttrains.ThedecisionofItalianrailwaystomovefromallcoppercollectorstripstotheKasperowskitype,andsubsequentlytometallisedcarbon,forthe3kVDClineisarealchallengeforthematerialsproposed.Thecurrentisupto1000Aforeachcollector,thereforeexacerbatingthethermo-mechanicalproblemsonthecollector.Asknown,thewearofcollectorandcontactwiredependsmainlyonthefollowingfactors:typeofmaterialsatcontact,operatingconditions(slidingspeed,contactforceandelectricalcurrentintensity)andlevelofsparkingand/orarching.Thepreviouslymentionedfactorsmutuallyinteractindeterminingthelevelofwear,asshowninKlapasetal.andBeckeretal.,sothatmultidimensionalmapscanbede?ned.Forthesakeofconvenience,wearatthecollector–contactwireinterfacecouldbedividedintomechanicallyandelectricallycausedcontributions,eventhoughitisclearthattheyarestronglycorrelatedandmutuallyin?uencing.Inparticular,theincreasingwearduetocurrentintensitydependsalsoonthelevelofcontactforce,sincethesparkingintensityatthecontact,andtherelatedwear,increasesascontactforcedecreases.Moreover,highcurrentscan,insomecases,decreasetheoverallwearthroughthesocalled‘currentlubrication’effect.Furthermore,increasingthespeedwillnotalwaysresultinincreasingwear,andthechangesinthermalconditionscausedbytheincreasedfrictionpowerwill,undersomecircumstances,evenreducethewear.AbriefsummaryconcerningthesetopichasbeenalreadyreportedbyDianaandcolleagues.Thispaperpresentstheresultsofaninvestigationcarriedoutbymeansofatestrigonsomeofthepreviouslymentionedaspects.Severalkindsofcollectorstripshavebeenconsidered:allcopper,metallisedcarbonwithanexternalenvelopeofcopper(Kasperowskitype)andmetallisedcarbon.Allthestripsaredesignedfor3kVD.C.lines.Itisworthmentioningthattheslidingspeedsarequitehigh(upto200km/h),andthecurrentsarehigherthaninotherpublishedresearch,beingupto1000AD.C.Followingadescriptionofthetestrig,themainexperimentalresultsarepresented.Acorrelationbetweenthewearofcollectorstripsandcontactwirewiththeoperatingconditionsisreported.Acorrelationbetweenwearratesandindexesofthetestseverityisalsoproposed.Therelationshipisbasedontheassumptionofdependencefromthedissipatedpower,andonthewearofbothmechanicalandelectricalnature.TESTRIGOVERVIEWThemainfeaturesofthetestrig,arehereinrecalled.Theequipmentenablestestingofacollectortobeperformedatspeedsupto220km/hunderthepassageofelectricalcurrentupto1200AD.C.and500AA.C.Themainelementofthetestbenchisa4-m-diameterdisc,rotatingatamaximumspeedof290rpmaroundaverticalaxis.Acontactwireis?ttedontheoutercircumference,withtheslidingsurfacehorizontallyorientedtowardsthecollectorheadofthepantograph,whichisplacedunderthediscinaradialdirection.Thediscismovedbyacontrolled90kWA.C.motorthroughatransmissionbelt.Thecollectoriselasticallymountedonasuspensionplacedonaplatform,whichmovesalongtheradialdirectionofthediscfollowingatriangularwavesignal.Theperiodofthemovementissynchronizedwiththetestspeedinordertoreproducetheeffectofthestaggerontherealline.Themeancontactforceisappliedbymeansofahydraulicactuator.Apipeisusedtoblowair(atenvironmenttemperature)onthecontactzoneinordertoreproducetheconvectiveheattransferduetotheair?owaroundrealmovingvehicles.Thecontactwireiselasticallysuspendedbymeansofaseriesofaluminiumstrands.Preliminarytestscarriedoutduringtheset-upstageofthetestrigputintoevidencethatthecontactstripwassubjectedtoexcessivelevelsofverticalacceleration(upto200m/s2)ifthecontactwireisrigidly?xedonthedisc.Thisconditionleadstounrealisticdynamicsofthecontactstrip,characterisedbyanunacceptablelevelofcontactlossesleadingtomoreseverearchingphenomenathaninrealoperatingconditions.Theelectriccircuitofthetestbenchismadeupofathree-phasefull-bridgerecti?erwithcapacitoroutputfeedsandanInsulatedGateBipolarTransistor(IGBT)inverterwhichcontrolstheloadcurrentoftheoutputinductor.Thecommutationfrequencyoftheinverterissuitablyhightoensurelow-currentharmoniccontent.TheinverterallowstheemulationofallthecurrentsoftheEuropeancatenaries:upto1kAD.C.current,0.5kA–16.6Hzand0.5kA–50Hz.Apropermeasurementset-uphasbeenadoptedinordertomeasureallrelevantquantities.Transferredcurrentismeasuredbymeansofanamperometerplacedonthereturncablefromthecollector.Thevoltagedropmeasuredbetweentheslidingcontactandthebaseoftherotatingdiscisassumedasanindicatorofthevoltagedropbetweenthecontactwireandcontactstrip,andallowstoestimatethepercentageofcontactlossoccurrence.Theequivalentcontactresistanceisestimatedastheratiobetweenthevoltagedropandtheimposedcurrentintensity.Theequivalentcontactresistancetakesintoaccounttheeffectivecontactresistanceduetoresistivityandtheactualcontactareatogetherwiththeelectricalresistanceduetoarching.CONCLUSIONSThelossofcollectorstripandcontactwirematerialhasbeenevaluatedinalaboratorytestrigsimulatingtheconditionsofhigh-speedtrains.Differenttypesofcollectorstripsweretestedunderworkingconditionsofupto200km/hslidingspeedandacurrenttransferof1000AD.C.Theeffectofthecontentofmetallisedcarboninthecontactstriponthewearofbothcontactstripsandcontactwirewasinvestigated.Thewearofthecontactstripsshowsacorrelationwiththetotaldissipatedpowerdividedbythelongitudinaldimensionofthecontactstrip.Severalwearregionsarefounddependingontheratiobetweenthecontentofcopperandmetallisedcarbon.ThisindexalsopointsoutthatCu-basedcontactstripsseemtosuffermorefromincreasingthefrictionalpower.C-basedcontactstripsseemstobelesssensitivetoanincreaseofelectricalpowerduetotheJouleeffect,correlatedtothehigherresistivityofthematerial.ThewearoftheCu-basedcollectorstripsisapproximatelyfourtimeshigherthanthewearoftheall-carboncontactstrip.Thisbehaviourrequiresanidealsmoothsurfaceofthecontactwire,whichdoesnotcausesigni?cantabrasiononthecarbon.Duringatransitionphasefromanall-coppercollectortesttoanall-carboncollectortest,theall-carboncollectormightundergointenseabrasivewear.ThisabrasioniscausedbyasperitiesonthewiresurfaceformedwhenwornagainsttheCu-basedcontactstrips.Thewearrateofthecontactwirerevealstwodistinctregionswhenplottedagainstthetotaldissipatedworkperunitlengthofthecontactwire.TheCu-basedcontactstripconstitutethehighwearregion.Thelow-wearregionincludestheC-basedcontactstrips.From:Kiebling,Puschmann,SchmiedrElectrifiedrailwaycatenary鐵路系統(tǒng)接觸網(wǎng)中集電板碳合金的含量對其和接觸線磨影響本文主要是對發(fā)生在接觸網(wǎng)中接觸線和集電板之間磨損狀況之間的探討，它們之間的磨損主要由機械和電氣兩個方面引起的。這些方面的探討對設(shè)施的修理成本和受電弓和接觸線的工作壽命有著相當(dāng)親密的關(guān)系。由于在接觸網(wǎng)中修理機車和基礎(chǔ)設(shè)施方面的重要性，在過去幾十年里世界上始終對這個問題特別重視。為了探討機械和電氣兩方面引起的接觸線和滑板之間的磨損，在米蘭設(shè)計并安裝了一種全新型的測試裝置。一系列的試驗測試已經(jīng)全部完成，這其中涉及了多種材料的集電板和在不同轉(zhuǎn)速和電流強度下的接觸條件。探討中涉及到了3kV直流線路所須要的各種不同結(jié)構(gòu)的集電板。探討中發(fā)覺集電板中的銅和碳合金的不同含量對滑板和接觸線的磨損有著很大的影響。前言高速鐵路運輸系統(tǒng)的發(fā)展意味著對電能需求的增加，但是從目前通過受電弓在架空線(接觸網(wǎng))獲得電能的水平來看，就須要受電弓集電板具有較高的工作性能。這個問題不僅僅由于高速列車的緣由，而且和線路的容量和貨運列車的長期運行有關(guān)。意大利鐵路系統(tǒng)確定把全部的銅材料的集電板換為Kasperowski型，隨后又把碳合金用于集電板，這些在線路材料方面的改進都是對3kv直流線路的挑戰(zhàn)。當(dāng)接觸線上的電流達到1000A以上時就會由于產(chǎn)生的機械熱加重受電弓集電板的損壞。眾所周知，接觸線和受電弓集電板的磨損主要取決于以下幾個因素：接觸線材料的類型，運行條件(滑動速度接觸力電流強度等)以及它們之間是否發(fā)出電火花和電弧等。在Klapasetal.和Becker的的著作中，對以上提到的確定線路磨損程度的各種緣由以及它們之間的相互影響都有說明?；诤啙嵄憷鹨?，在集電板和接觸線之間產(chǎn)生的磨損可以分為兩種：一種是由于機械摩擦引起的磨損，另外一種是由于電火花引起的磨損，這兩者相互作用并影響。特殊是越來越多的磨損不僅和線路的電流強度有關(guān)，而且和弓網(wǎng)之間的接觸壓力有關(guān)，同時和火花強度有關(guān)的磨損也隨著接觸壓力的增大而加重。再者，高電流在某些狀況下可以通過所謂的當(dāng)前潤滑作用削減整體磨損。并且速度的增加并不會總是造成磨損的加重，甚者在一些特殊的情形下由于熱力條件增加引起的摩擦反而會削減磨損。戴安娜和她的同事已經(jīng)報道了有關(guān)這些內(nèi)容的簡要介紹。本文將對以上提及到的幾個方面通過測試裝配試驗進行具體探討。人們考慮了幾種集電板：全部的銅材型，包括外包銅的碳合金(Kasperowski型)和一般碳合金。全部的集電板的設(shè)計都是基于3kv的直流線路。值得一提的是它的滑動速度相當(dāng)快(可達200km/h),并且電流強度也高于其他探討成果，直流電可達1000A。以下對一些設(shè)備進行了試驗并對結(jié)果進行了分析。在試驗中把磨損率和嚴(yán)格試驗的程度相關(guān)連。它們的關(guān)系基于耗散功率的假設(shè)，從而說明機械和電氣兩個方面的磨損的實質(zhì)。電鐵”主要由電力機車,牽引變電所和接觸網(wǎng)三大元件組成。其中接觸網(wǎng)又是出接觸懸掛、支持裝置、支柱及基礎(chǔ)幾個部