机车受电弓接触网实时视频监测系统

本文针对电力机车受电弓因素造成弓网故障的情况,对机车受电弓实时监控问题进行了研究与探讨,介绍了机车受电弓接触网实时监测系统的工作原理、主要功能和特点,以及各部分组成,现场安装、使用情况。     

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。     

呼准线HXD2型运用机车受电弓与接触网安全匹配分析

以HXD2型电力机车在呼准线运行中受电弓弓头弹簧支架断裂为例,从接触网和电力机车受电弓两个方面详细分析了弓网配合中存在的问题,提出了相应的改进措施。     

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。     

受电弓正反向运行对弓网接触压力的影响

阐述了接触网检测车受电弓在接触网上的正向及反向运行时对接触网作用力的差别,实测表明受电弓在正反向运行时对弓网接触压力有影响。建议设计时速在120km/h以下线路的电力机车应采用正向受电弓的方式行驶,以保证弓网间良好的受流性能。     

站场导曲线处定位拉出值检调方法探讨

站场导曲线处定位拉出值检调不当极有可能出现跨中拉出值超标,使电力机车受电弓剐弓,损坏接触网和机车受电弓设备,中断行车。就此试图通过对两起导曲线处定位拉出值检调不当致使跨中拉出值超标造成的弓网故障原因进行分析,提出导曲线处定位拉出值检调的合理方法,以消除跨中拉出值超标对电力机车受电弓安全运行的威胁。     

弓网运行故障图像采集处理系统

电力机车在高速运行时,受电弓和接触网之间接触关系直接影响到机车的运行安全,有必要对其进行监控。为了更加直接的记录,处理弓网故障,再现故障发生现场,保障机车的运行安全,设计了弓网图像采集系统。该系统根据弓网检测单元提供的故障信息,自动截取故障发生前后几秒的图像,然后通过GPRS实时的发送到地面服务器,通过地面分析软件,可观察故障发生的整个过程。     

高速受电弓-接触网系统动态受流性能的仿真分析

采用了MSC-MARC软件对受电弓-接触网系统的动态受流性能进行了仿真,分别建立了接触网和受电弓两个子系统的有限元模型,通过接触实现了两个子系统的耦合,进行弓网的动态分析.通过仿真,将低速下得到的结果与国外的结果相比较,验证了软件分析结果的正确性.针对高速铁路一种受电弓-接触网的设计参数,对弓网之间的相互作用进行了分析,得到了高速下接触网的动态抬升量,接触压力和离线率,通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好的受流.对高速受电弓与接触网的相互作用进行了大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下受电弓与接触网不同参数的配合奠定了基础.     

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。     

速度和压力对弓网电弧传导噪声影响

针对电气化列车运行过程中,接触网与受电弓之间发生离线引起的电磁干扰问题.利用一套弓网电弧电磁噪声实验系统,在不同压力、速度和电流条件下,开展了64组弓网电弧传导噪声实验.本实验系统由电波暗室、弓网电弧产生装置和弓网电弧检测系统组成,能够实现对接触电压、接触电流、接触温度和接触压力进行采集.实验结果表明,当接触电流和滑动速度一定时,随着压力的增加,电流信号中的断流率减小,直流分量上升;当接触电流和接触压力一定时,随着滑动速度的增加,断流率增加,直流分量下降.     

高速列车受电弓气动噪声数值模拟

受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250 km/h、300 km/h和350 km/h等不同速度下运行时的流场及气动噪声特性。通过模拟受电弓在不同速度以及不同开口状态下的运动,得到受电弓的频谱特性以及噪声源分布规律。结果表明,高速列车受电弓引发的远场气动噪声主要是低频和中频噪声,并且噪声频谱具有明显的主频。而远场噪声指向性方面,受电弓产生气动噪声具有偶极子特性,噪声主要向尾流斜上方传播。受电弓不同开口方向,所诱发的噪声声压级并不相同,闭口状态诱发的声压级更大。研究结果能为日后降低高速列车受电弓气动噪声的研究以及工程降噪问题提供理论参考。     

高速列车受电弓不同姿态下气动特性分析

通过建立受电弓-列车-接触网系统模型,基于横风条件下,采用分离涡模拟方法研究受电弓不同姿态运行时的非定常气动特性,分析三维绕流场内涡量、流线、压力等的变化规律,以及不同姿态下受电弓气动力、力矩系数的时程变化规律及频域特性,探讨受电弓闭口运行与开口运行时绕流特性的差异。结果表明:在闭口姿态时,底座和下臂部分流场区域受到强烈干扰,在开口姿态时,滑板和上臂部分流场区域受到较强扰动;相对于闭口姿态,开口姿态中C_x和C_z的时均值增加了8.3%和10%,其波动量相差在7%以内,C_y的波动量为闭口姿态的30%左右,其最大值和最小值是闭口姿态的1.4倍和4.2倍;开口姿态下M_y、M_z和M_x的增幅值分别为6.7%、2.3%和3%,M_y和M_z的波动量增加了13.6%和7.2%,M_x的波动量增幅为闭口姿态工况的1.5倍。研究结果对横风作用下受电弓不同姿态运行的气动特性研究及应用具有重要意义和价值。     

基于计算流体力学的总静压复合探针设计及试验分析研究

针对航空发动机及燃气轮机内流场压力测试探针尺寸小、测点多、高精度、高可靠性的要求,基于CFD(Computational fluid dynamics)仿真分析手段,根据圆柱绕流的特点,对不同直径的探针进行了气动性能分析,研究其表面压力分布规律,根据CFD分析结果确定了总静压复合探针设计方案并加工了试验件,试验件的风洞校准试验分析结果表明：在来流无偏角的情况下,Ma0.2到Ma0.6的范围内,Φ10 mm探针静压孔角度在±50o时、Φ12 mm探针静压孔角度在±47.5o时、Φ14 mm探针静压孔角度在±45o时,测量误差在±1%以内,可满足一般试验的精度要求。另外,在满足探针±1%的测量误差的前提下,Φ10 mm探针静压测量不敏感角在马赫数0.2～0.5范围内,可达到±18o;在马赫数0.6时,能达到±15o。Φ12 mm和Φ14 mm探针静压测量不敏感角在马赫数0.2～0.4范围内,可达到±18o;在马赫数0.5时,能达到±12o;在马赫数0.6时,可达到±3o。探针的总压测量误差在马赫数0.2～0.6、±15o的偏转角度范围内可达到±0.3%的发动机测试要求。     

延长主力油层泡沫水泥堵剂体系配方优化与性能研究

针对延长石油主力油层油井堵水及井壁再造问题,对泡沫水泥体系中发泡剂、稳泡剂、水灰比、缓凝剂、木纤维等添加剂进行了室内优化实验,确定了适合延长石油主力油层油井堵水的泡沫水泥浆体系配方:G级油井水泥浆体系为:0.5%AES+0.3%CMC+G级油井水泥浆(水灰比为0.44~0.55)+0.2%缓凝剂+0.2%木纤维;800目超细水泥浆体系为:0.5%AES+0.3%CMC+800目超细水泥浆(水灰比为0.55~0.60)+0.2%缓凝剂+0.2%木纤维。并对优化后的泡沫水泥浆体系进行了动态封堵性能评价实验。实验结果显示,优化后的泡沫水泥体系具有较强的封堵调剖能力以及封堵的稳定性。     

黄土反压饱和法及其在动强度试验中的应用研究

在黄土动参数研究中,黄土的饱和度是极其重要的影响因素之一.黄土具有结构性和湿陷性,不容易达到较高饱和度,并且饱和时间不宜过久.饱和黄土动三轴试验中,黄土的饱和度及饱和时间会对实验结果产生重要影响.以美国MTS 810土动三轴试验机为实验平台,进行黄土反压饱和法实验.探究黄土饱和过程中孔隙水压力与孔隙水压力系数B值、B值与饱和度之间的关系.研究表明:运用反压饱和法,可以在2~3 h内使原状黄土达到极高的饱和度;试样饱和度达到80%~100%时,饱和度与孔压系数B值呈指数函数关系,B值达到0.85可以认为试样达到完全饱和;饱和度与抗剪强度之间存在线性关系,与达到破坏时的轴向应力峰值存在线性关系.     

KJ216顶板动态监测及矿压分析系统的研究及应用

在介绍KJ216顶板动态监测及矿压分析系统结构的基础上,详细叙述了系统的功能及内容,并以新柳煤矿2采区为例,探讨了KJ216顶板动态监测及矿压分析系统在煤矿的应用,指出KJ216顶板动态监测及矿压分析系统实现了顶板安全监测的自动化和信息化。     

宜宾珙县双马水泥厂不稳定边坡的监测预警设计

采用了全自动化的边坡监测系统对宜宾珙县双马水泥厂的不稳定岩质边坡进行动态监测预警设计,通过边坡表面位移监测、孔隙水压监测、雨量监测及滑裂面位置的确定,及时收集并整合监测数据,从而掌握边坡的变形动态,以评价滑坡稳定状态,从而及时有效的进行预警。     

动车组车顶高压系统优化布置仿真分析

基于有限元法,针对现有车顶设备建立三维仿真模型,通过对电场和气流场的分析,提出两种车顶设备布置优化方案.与原有方案进行对比表明:将高压隔离开关和电压互感器分别向受电弓底架中心线平移438mm和306mm时,受电弓1#位和3#位支柱绝缘子、高压隔离开关1#位绝缘子、高压隔离开关连接导杆及电压互感器连接导杆电场强度均有所下降,而高压隔离开关2#位绝缘子、受电弓2#位支柱绝缘子及电压互感器电场强度均略有增加,仅受电弓2#位支柱绝缘子和电压互感器风压下降;将高压隔离开关及电压互感器平移至受电弓底架中心线时,除高压隔离开关2#位支柱绝缘子表面最大场强略有升高外,其他部件表面最大场强均小于原有方案,且除受电弓2#位支柱绝缘子风压小幅度增加外,其余气压均下降.建议采用将高压隔离开关及电压互感器位置中心点与受电弓底架中心线重合的优化方式.     

基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法

针对桥墩局部冲刷监测存在服役环境恶劣、传感器需粗放式布设等特点,提出基于磁性标签石块的桥墩局部冲刷监测方法。桥墩局部冲刷监测系统,包括磁性标签石块和磁力梯度仪。磁性标签石块采用磁性标签浇筑成混凝土石块,通过运动自由度缩减的方式,避免了基于优化搜索的磁场梯度反演中的非线性和不适定性的问题,采用磁场梯度反演磁性标签石块的三维运动,实现桥墩局部冲刷的动态监测。在磁性标签石块的模拟定位试验中,最大误差为0.2m,最大相对误差为5%,满足桥墩局部冲刷监测的要求。磁场梯度、磁场梯度张量不变量及张量的模量均与冲刷位移场高度相关,可直接用于冲刷监测的早期预警。