基于遗传算法的受电弓优化设计及其虚拟样机验证

在建立某地铁单臂受电弓简化几何模型的基础上,根据列车平稳受流对受电弓提出的各项要求,以受电弓升弓时机车前进方向上的纵向偏移量和弓头平衡杆的平动为目标,以受电弓正常升弓所需升弓转矩等为约束,运用基于遗传算法的多目标优化技术,对该型受电弓机构进行了优化,得到了使受电弓运动性能达到最优的几何参数.并运用虚拟样机技术对弓头升弓轨迹、升弓转矩和平衡杆摆动角度等优化所得参数进行了仿真验证.结果表明优化结构参数是合理、可行的.     

弓网监测技术分析

接触网与受电弓之间的良好匹配关系,是确保城市地铁车辆能够有效取流的重要条件。弓网关系匹配不当,将会影响到地铁车辆受流时的稳定性,导致弓网之间故障,甚至会造成恶性的弓网事故发生。因此,目前大多数城市地铁公司在采购地铁车辆和建造车辆段时都会考虑到弓网监测系统设备,主要包括列车车载弓网动态监测系统、接触网检测作业车、受电弓在线检测系统。为了能够及时有效的监测到弓网匹配关系、弓网运行情况、识别弓网之间问题的详细故障信息、快速排除弓网故障隐患,为城市地铁车辆安全运营保驾护航,科学有效地降低运营成本,重点对车载弓网动态监测系统的技术特点进行了分析,供同行参考。     

高速列车进出隧道口受电弓气动载荷研究

基于三维非定常可压缩N-S方程和RNG k-ε两方程湍流模型,对顺弓、逆弓运行状态,隧道有效净空面积,隧道长度等因素影响下,高速列车进出隧道口受电弓气动载荷进行数值模拟研究。研究结果表明:数值计算得到的车体表面测点压力曲线变化规律与动模型试验结果完全一致,幅值相差在3%以内;列车进出隧道口时,受电弓弓头受交变载荷的作用,气动抬升力曲线将分别出现正负向脉冲波形;受电弓顺弓、逆弓运行时弓头气动抬升力差异明显,顺弓运行时正向峰值相对较大,而负向峰值明显更小;隧道有效净空面积减小时,弓头气动抬升力波动幅度明显增大;隧道长度的变化对列车进入隧道时弓头气动抬升力基本无影响,但对列车驶出隧道时气动抬升力变化特征影响显著。     

浅析高速铁路的弓-网受流技术

影响电气化铁路列车运行速度的一项主要技术指标是弓-网间的受流质量,受流质量主要受列车在高速运行下的弓-网振动影响,振动过大则造成受电弓离线及受电弓损伤,或接触网断线,因而造成事故.因此,对弓网受流技术的研究是很必要的.     

受电弓的建模与参数测试

针对受电弓的特点设计测试方案，特别是针对上框架的运动特性设计了受电弓侧滚和垂向振动参数的测试模型，并利用自行研制的测试设备对其进行解体测试。实际测得了受电弓的归算质量与各主要部件的质量、质心和转动惯量等参数。通过对受电弓各主要部分的运动特性进行分析，特别是对受电弓弓头部位的运动进行分析讨论，建立了包括受电弓侧滚运动、俯仰运动和垂向运动的力学模型。讨论了受电弓3个升角与升弓高之间的关系。研究结果表明：利用升角与升弓高之间的关系，可简化受电弓运动微分方程的推导；应用所建立的力学模型、实测数据以及简化公式可更准确地分析和计算弓网系统的力学行为。     

深圳地铁列车受电弓碳滑板异常损伤案例分析及控制措施

本文针对深圳地铁受电弓碳滑板使用中出现的断裂、剥离、掉块、裂纹、拉弧、灼烧、偏摩等异常机械和电气损伤案例进行分析，从多个方面研究分析了造成碳滑板异常损伤的因素，并从碳滑板选型、日常检测控制、弓网联控及应急预案等多方面提出了一些控制措施。     

高速列车受电弓气动噪声特性分析

以某高速列车受电弓为研究对象, 探讨其在350 km/h速度下的气动噪声特性。采用延迟脱体涡模拟(DDES)和声学有限元(FEM)相结合的方法, 分析带导流罩受电弓在升起和下降状态下, 近场和远场气动噪声空间分布规律和频谱特性, 研究流场计算时不同建模方式对诱发噪声幅值和指向性的影响以及壁板的反射和散射作用对噪声频谱特性的影响。结果表明: 1) 在本文选取的受电弓外形和开口方向下, 降弓和导流罩诱发噪声略大于升弓和导流罩诱发噪声; 2) 导流罩在低于300 Hz的低频区诱发噪声比例较大, 而受电弓在300 Hz后诱发噪声影响较大; 导流罩诱发噪声在升弓情形时所占比例相对较大; 3) 在指向性上, 导流罩诱发噪声在受电弓前部贡献较大, 受电弓诱发噪声在后部区域贡献较大; 在列车正上方区域, 弓体诱发噪声大于导流罩诱发噪声, 是主要的气动噪声源。     

受电弓设备对列车气动特性影响的风洞试验

为了充分了解和掌握在强侧风作用下受电弓设备(受电弓和导流罩)对高速列车气动性能的影响,通过风洞试验对强侧风下高速列车运行时的气动性能进行测量和分析.实验结果表明:当侧滑角小于15°时,列车模型阻力系数随着侧滑角的增大而增加,当侧滑角为15°时,阻力系数出现拐点,拐点后阻力系数开始下降,其侧向力系数的绝对值和升力系数随着侧滑角的增大而增加;受电弓设备对头车的影响较小,但可使中车侧向力系数的绝对值及阻力系数明显增加,使尾车的阻力系数明显减小,而侧向力系数明显增加;受电弓设备中“浴盆”式导流罩对高速列车阻力系数的影响强于“挡板”式导流罩的影响,但对升力系数及侧向力系数的影响弱于“挡板”式导流罩的影响.     

高速电动列车受电弓的主动控制

在高速(可至400km·h~(-1))电动列车的设计中,为了确保动力采集装置正常运行,若采用传统的的被动受电弓,需配置复式链形悬挂系统;而若配置简单链形悬挂系统,则需采用主动控制的受电弓。由于接触网系统是固定设备投资的主要部分,因此,有必要研究受电弓的主动控制,以使列车能运行于现行简单链形悬挂系统从而降低成本。文中受电弓弓头高度与接触力的模拟结果以计算程序FAST(Fahrleitung-Stromabnehmer)在时速直至360km·h~(-1)的情况下得到。与采用传统的被动受电弓所得的结果比较,主动控制受电弓显示了优越性。     

高速受电弓安装形式对列车气动性能的影响

受电弓作为高速列车上不可或缺的部件,其结构特性直接影响高速列车整车气动性能。采用数值仿真方法,基于三维稳态SST k-ω模型,分析高速受电弓不同安装形式对高速列车气动性能的影响以及各节车辆气动阻力的变化规律,并进一步研究其横风环境适应性。研究结果表明：当高速列车在明线运行时,高速受电弓不同安装形式对整车气动性能影响较小,但受电弓所在车辆的气动阻力变化较大;与闭口-升前弓工况相比,受电弓开口-升前弓时整车气动阻力减小2.10%,其中第6节车气动阻力减小6.06%;在横风条件下,受电弓开口-升前弓时整车横风稳定性能较优,与开口-升后弓工况相比,整车横向力与倾覆力矩分别降低2.52%和3.48%,其中第6节车横向力和倾覆力矩分别减少11.13%与18.50%。因此,在明线有无横风条件下,受电弓安装形式为开口-升前弓的气动性能均最优,且升前弓能改善受电弓后区域的流场结构,从而达到改善整车气动性能的目的。     

膨胀元件在刚性接触网系统中的使用及其常见问题分析

随着科学的进步,地铁已然成为出行的及必要交通工具之一。在地铁刚性接触网系统中,膨胀元件的使用保证了高速区段列车受电弓在接触网两不同锚段间机械上和电气上平稳过渡,但由于高速区段弓网关系较为复杂,膨胀元件在运营中还是存在较多的问题。本文根据膨胀元件在广州地铁三号线北延段刚性接触网系统中的使用情况,对膨胀元件在使用中出现的不良技术状态进行了分析并根据现场维护经验总结了膨胀元件不良技术状态的调整方法以及日常的维护措施。     

高速受电弓多动力学参数的优化分析

为提高高速弓网耦合系统动力学性能，文章以DSA380型高速受电弓和大西线高速铁路弹性链式悬挂接触网系统为研究对象，利用有限元法建立弓网耦合系统动力学模型；基于遗传算法理论和弓网系统动态仿真平台，依次研究受电弓三参数联合变化对单、双受电弓与接触网系统间动力学性能的影响，并根据弓网系统动态性能评价标准对受电弓三参数进行优化，得到高速受电弓三参数最佳匹配组合，给出了适用于高速情况下的单、双受电弓设计优化方案。研究结果表明，相较于DSA380型受电弓原设计方案，单、双受电弓设计优化方案均有效地提升了单、双受电弓受流情况下的弓网耦合系统动力学性能。研究成果可为高速受电弓结构参数设计提供参考和建议。     

接触线磨耗问题的研究

随着电气化铁道列车运行速度的提高,弓网间接触力会发生变化,系统会产生自激振动,振动幅度过大会造成受电弓滑板与接触网导线分离,出现离线现象。离线对电力机车牵引供电是非常有害的,不仅会引起机车受流不良,造成机车运行不稳定,加速接触网和受电弓滑板的磨耗,产生无线电信号干扰,损坏机车电气设备,严重时还会造成弓网故障引起列车停运,给国家造成巨大的损失。本文就接触线和受电弓的磨损问题从理论和实际的两方面进行研究以期找出能够减少磨耗的方法,更好地服务铁路运营。     

强侧风对受电弓的气动作用规律

建立了弓-车-网组合模型,基于压力修正法的N-S方程,采用分离式求解SIMPLE算法,对强侧风条件下的受电弓气动特性进行了数值模拟.分析了受电弓的气动荷载在不同侧风速度,不同风向角下的变化规律及强侧风对受电弓绕流流场的影响.结果表明:随侧风速度及角度的增大,受电弓的气动力及力矩呈非线性变化;受电弓流场区域内产生大量漩涡及低速尾流区,接触网及车体对受电弓流场有明显影响.研究结果可为提高受电弓在侧风作用下的稳定性和安全性提供一定的理论依据.     

机车受电弓弓头弹簧系统的优化设计

将非线性有限元理论应用于机车受电弓弓头弹簧系统的研究．利用一种新型、稳定的接触问题求解方法——直接约束法,对受电弓和接触网进行接触计算分析,并将工程优化算法融入有限元分析的全过程,实现了弓头弹簧关键参数的优化设计．研究结果表明,利用该方法可较好地获得具体工况条件下弓头弹簧参数与受电弓受流性能的关系,求取最优的弓头弹簧参数值,为设计新型机车受电弓产品的弓头弹簧系统提供了科学适用的工具．     

地铁车辆受电弓系统工作原理思考

现阶段我国地铁车辆在运行过程中主要的动力来源是依靠电力系统的牵引而进行日常运行,能够维持地铁进行正常运转最重要的位置就是地铁车辆与地铁轨道电网中进行连接的受电弓处。为了地铁能够维持正常的日常运转除了要确保地铁车辆的接触电流质量外,还需要保障受电弓能够承受地铁车辆高速运行过程中对其产生的摩擦。只有受电弓系统能与接触线之间保持稳定的压力,才能确保地铁车辆稳定的运行。本文则将针对当前我国地铁车辆的受电弓系统工作原理进行浅要分析,阐述受电弓系统的工作原理同时总结受电弓系统在工作过程中常见的几种故障类型,并提出一些切实可行的有效维护方法,确保受电弓系统能够平稳、正常的工作。     

受电弓三维温度场仿真分析

利用ANSYS参数化编程语言APDL建立受电弓弓头三维有限元分析模型、编制了循环加载及求解程序,模拟列车行车过程中滑板与接触线滑动接触受流.分析了滑板温升的基本规律,研究了各热源对滑板温升的影响,对比了不同材料时滑板的温升情况.     

基于沟槽橡胶复合结构的高速列车受电弓隔振降噪研究

采用沟槽橡胶复合隔振结构降低受电弓振动引起的车厢噪声。高速列车运行中,受电弓与电网接触并产生振动,振动传递至列车车厢后将引起车厢内部噪声。通过对弓网系统进行简化,建立弓网耦合系统的动力学模型,并预测列车在360 km/h车速下受电弓对车厢的激励力频幅特性。计算结果显示,受电弓对车厢的激励幅值随着频率的增加逐渐降低,低频激励力幅值接近200 N,高频激励力幅值在100 N以上。对比沟槽橡胶复合隔振结构、纯橡胶隔振结构及无沟槽橡胶复合隔振结构在30～2 000 Hz范围内频幅特性,对比结果显示,沟槽橡胶复合隔振结构在中低频范围内具有更低的响应。借助边界元法,将预估得到的相关激励力频幅设定成输入内容,分析一定观测平面中30～2 000 Hz区间中的声压曲线。计算结果显示,沟槽橡胶复合隔振结构能够将车厢内的噪声平均降低约20 dB,具有明显的降噪效果。     

和谐型机车受电弓故障分析与处理

该文详细阐述了受电弓在机车安全运行中的重要性。叙述了受电弓的结构以及自动升降原理。随后,针对受电弓磨损严重、无法升弓或者自动降弓的问题,提出了故障分析,并且给出了相应的故障处理办法。     

城市地铁车辆受电弓常见故障及维修策略

在整个地铁车辆供电系统中,受电弓能量的发起源头,是整个地铁车辆的重要组成部件之一。受电弓通过架空接触网获取电能,将其传递至辅助逆变器以及牵引逆变器,它的性能好坏直接决定了地铁车辆能否稳固运营。本文集中调研当前我国城市地铁车辆受电弓使用工况,探索和挖掘受电弓常见故障,并指出相应的对策,进一步优化和完善我国受电弓检修方面。