一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀計算方法
【專利摘要】本發明提出一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀計算方法，其具體方法為：將架空剛性接觸網匯流排與接觸線的布置模型看作是拉出值對位移里程的周期函數。研究一個周期內的函數特性，得出其對應的受電弓滑板磨耗形狀。研究發現呈正弦波形態布置的匯流排模型在拉出值最大的地方對應滑板磨耗最大，關節集中在某一個小范圍內布置也會對滑板形成集中磨耗。呈直線形態布置的匯流排模型對應的滑板磨耗均勻，且關節處的拉出值應以一定規律交錯布置。本發明方法準確的計算出剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀，對已經建成的剛性接觸網系統有校驗其受電弓滑板磨耗形狀的作用；對新建剛性接觸網系統的設計有指導意義。
【專利說明】一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及軌道交通領域，尤其涉及一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形 狀計算方法。
【背景技術】
[0002] 接觸網是指電氣化鐵路接觸網，是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形 式的輸電線路。剛性接觸網是接觸網的一種，是軌道交通領域不可或缺的一部分，迄今，對 于架空剛性接觸網的研究、使用都已積累了很多經驗，技術上一直在不斷深入和拓展，但其 受電弓滑板磨耗不均勻的問題卻一直沒得到有效解決。具體表現為運營一段時間后，滑板 凹凸不平，兩端磨耗較大呈凹槽狀，中間磨耗較少呈凸起狀，其間還分布著一些起伏。
[0003] 現階段滑板磨耗形狀一般是用人工測量、傳感器測量、圖像測量等方法，人工測量 是機車停車斷電后，工作人員登上車頂，用專用量具測量滑板磨耗，這種方法工作量大，且 一般只在機車入庫時采用而不能實現機車運行中的檢測；傳感器測量通常是在車頂安裝傳 感器直接測量滑板磨耗或者通過參數間接計算出滑板磨耗，這種方法必須給每輛機車配備 一套測量設備，安裝、維護成本較高；圖像測量是在道旁安裝圖像采集設備，當機車通過時 抓拍受電弓圖像，通過對圖像的分析和處理測量滑板磨耗，該方法最先由西日本鐵路公司 提出，屬于非接觸測量，由于設備安裝在地面，不必對受電弓作任何改裝，因為比傳感器測 量方法更有效，利用圖像處理技術可提高圖像質量、提高測量精度以及提高自動化程度，， 但是這種方法需要安裝多個圖像采集裝置，且成本高昂。
【發明內容】
[0004] 根據以上技術問題，本發明提出一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀計 算方法，其具體方法為：
[0005] 首先將架空剛性接觸網匯流排與接觸線的布置模型看作是拉出值對位移里程的 周期函數，以國內常用的"正弦波"模型為例，架空剛性接觸網匯流排及接觸線在一個錨段 內的走勢如圖1，研究一個周期0F區間內的函數特性，可表示為 α '^ιηα?',ν e [0,5] k, v +1., v g [B,C]
[0006] ' . 「廠,m A;2v + t2, v e[C,D] i/-sin^; ve[D,F] ⑴
[0007] 受電弓滑板的磨耗形狀與拉出值在滑板上的積累速度是對應的，在線路上拉出值 積累速度越快的位置對應了滑板上此處的磨耗越嚴重；
[0008] 然后以拉出值為研究對象，在[_h，h]內取任意的拉出值范圍Λ X，在此范圍內滑 過的位移Ay的大小對應拉出值在Δχ內積累的多少，Ay越大，拉出值積累越多，磨耗越 嚴重。Ay與八1的比值是拉出值在Λ Χ內的平均積累速度，Ay/Λχ的值越大，表明拉出 值積累速度越快，對應此范圍內的拉出值積累越多，這樣求得式（1)反函數的導數就是拉 出值積累的函數；
[0009] 由于式⑴在區間[0，F]內不具有單調性，也不具有連續性，故只能對分段函數的 每一段分別求其反函數的導函數，繪出函數波形圖象，再對每一段圖像疊加得出一個周期 內拉出值的積累波形；
【權利要求】
1. 一種剛性接觸網設計模型對應的滑板磨耗形狀計算方法，其具體方法為： 首先將架空剛性接觸網匯流排與接觸線的布置模型看作是拉出值對位移里程的周期 函數，以國內常用的"正弦波"模型為例，架空剛性接觸網匯流排及接觸線在一個錨段內的 走勢如圖1，研究一個周期OF區間內的函數特性，可表示為 α·?ηο.?',ν e [Ο,Β] -ft + Λ - / ( V ) - ^ ^2v + 12,vg[CD] ".sin 零，ν e [A F] ( ^ ) 求式（1)反函數的導數； 由于式（1)在區間[〇，F]內不具有單調性，也不具有連續性，故只能對分段函數的每一 段分別求其反函數的導函數，繪出函數波形圖象，再對每一段圖像疊加得出一個周期內拉 出值的積累波形；
一個周期內拉出值積累波形疊加后如圖3,拉出值在兩端-h和h附近積累最多，其次 是錨段關節附近，而因為原函數式（1)的值在[B，D]區間有間斷，拉出值在此范圍內積累較 少； 以剛性接觸網錨段長度200m、受電弓滑板有效工作范圍±400mm為例，拉出值的變化 趨勢是+l〇〇mm - +200mm - 0mm - -200mm - -100mm，關節處考慮順匯流排走勢布置，以此 模型給各參數賦值，可得圖2中的h = 200_，將其圖象鏡像后嵌入受電弓，可得滑板磨耗圖 形，如圖3,受電弓滑板上拉出值最大的位置磨耗最嚴重，其次是關節處磨耗嚴重，中部磨耗 較少，整個滑板磨耗成"凸"字形；根據計算可以考慮受電弓晃動以及施工誤差等造成函數 波形離散，可近似繪出受電弓滑板磨耗波形如圖4,與實際磨耗情況吻合。
【文檔編號】G06F19/00GK104156588SQ201410381178
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月5日 優先權日:2014年8月5日
【發明者】蘇和, 謝風華 申請人:中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司