弓网接触电阻与最优压力载荷的实验研究

【摘要】：受电弓滑板与接触网导线之间的接触电阻特性直接影响弓网系统的载流性能。论文通过浸金属碳滑板与铜锡接触导线的对磨实验，研究了不同因素对接触电阻特性的影响。结果表明，受电弓滑板与接触网导线无载流静态接触时，接触电阻随着压力载荷的增大而减小；无载流滑动接触且压力载荷不变时，接触电阻随着滑动速度的增大而增大；强电流滑动接触且压力载荷和滑动速度不变时，接触电阻随着接触电流的增大而减小。针对压力载荷、滑动速度、接触电流对受电弓滑板与接触网导线之间接触电阻特性的影响建立了接触电阻的计算模型，通过改进的高斯-牛顿迭代算法对模型的待定参数进行了求解并证明了模型的有效性。 弓网系统中受电弓滑板磨耗大及电力机车受流不稳定是制约我国电气化铁路向高速、重载、安全、稳定运行方向发展的一个关键问题，亟待采取有效的措施进行解决。受电弓滑板和接触网导线组成的载流摩擦副在高速滑动时其摩擦系数和电流是波动的，原因是粗糙的摩擦表面相互机械作用产生了振动所致。振动幅度大，则载流性能变差，同时机械磨损和电气磨损都会加大，而振动大小与压力载荷和接触面状态是直接相关的。所以，确定最优压力载荷需要从最佳摩擦学性能（滑板磨耗率最小）和最佳载流性能（载流稳定系数最小）二方面来综合考虑。论文通过浸金属碳滑板与铜导线的对磨实验，研究了在特定的滑动速度和接触电流条件下，压力载荷对表征受电弓滑板磨耗快慢的滑板磨耗率及表征电力机车载流稳定性能的载流稳定系数的影响规律。实验结果表明，表征滑板磨损快慢的滑板磨耗率随压力载荷增大呈现出先减小后增大的“U”型变化趋势，而表征载流稳定性的载流稳定系数随压力载荷增大而逐渐减小，选择合适的压力载荷可使滑板磨耗和载流稳定性均达到相对最佳。因此，在不同实验条件下得到的大量实验数据的基础上建立了以压力载荷、接触电流和滑动速度为输入量，以滑板磨耗率、载流稳定系数为输出量的BP神经网络非线性模型，并在特定的接触电流和滑动速度条件下，采用基于粒子群算法的多目标优化方法，确定了滑板磨耗率最低、载流稳定系数最小的最佳压力载荷对应的非劣解。