一种受电弓与接触网接触分析试验台的制作方法

本实用新型涉及高速铁路列车供电技术领域，特别涉及一种受电弓与接触网接触分析试验台。

背景技术：

高速铁路技术在最近几十年间得到了飞速发展，列车运行的速度等级不断提高。从最初不足100km/h发展到如今可以超过400km/h，法国高速列车TGV的试验速度甚至超过了500km/h。我国从90年代初开始进行铁路提速，列车运行等级从80km/h逐步提高，秦沈客运专线已经达到200km/h。从2004年起，我国高速铁路通过引进、吸收、再创新的战略实现了跨越式的发展，目前在武广线上的最高试验运行速度已经达到世界最高的近500km/h，可以说我国已经逐步开始跨入一个高铁的时代。

列车车辆如此快速的发展是与车辆动力学的研究成果分不开的，其中仿真技术在研究中起着重要的作用。

高速铁路均采用电力牵引，高速电气化铁路一般采用接触网与受电弓作为电能传输手段，这就要求无论在何种天气或线路条件下，必须保证对高速行驶列车的供电绝对可靠，始终保持良好的受流质量。电能传输时应尽力避免弓头碳滑板与接触网的分离，离线产生的电弧会造成很多严重后果。所以在铁路提速的进程中，研制高速列车车辆装备和线路结构是必不可少的，另外，受电弓和接触网的高速受流及动态接触问题也是亟待解决的。

随着列车运行速度的提高，弓网间的动态性能会变差，主要表现在弓网接触压力的变化波动变大，若接触压力过小甚至为零时，容易发生离线现象产生电弧；而接触压力过大超过允许值时，会使接触线局部产生弯曲，从而容易造成接触线的疲劳损伤，同时使磨耗增大，造成严重后果。

根据我国的具体情况，想要对既有线接触网进行改造不仅成本巨大，而且改造周期也很长，因此可以考虑通过采用先进的理论和技术手段来研究和设计新型的弓网系统，使其满足速度要求，但是目前还没有专门的针对受电弓与接触网接触分析试验台，尤其是需要受电弓与接触网线之间实现相对运动的结构，因此需要针对该情况设计一种可以模拟真实情况的试验台。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型目的是提供一种可靠度高且具有模拟实际运用功能的受电弓与接触网接触分析试验台。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种受电弓与接触网接触分析试验台，所述的试验台包括受电弓，受电弓通过绝缘子固定在振动台座上，振动台座平放在两个互相平行且沿竖直方向设置的升降电动推杆的活塞杆上；

左右两个升降电动推杆的底面分别固定在一个滑块上，滑块的侧壁上设置纵向贯通的螺纹孔，螺纹孔内穿入水平放置的丝杠，丝杠的长度方向与受电弓的前后方向一致；丝杠的两端通过轴承安装在支架上，支架放置在地面上或与地面上设置的地脚螺栓连接，丝杠的一端与第一电机通过花键或平键相连，第一电机通过螺栓固定在地面上；

所述受电弓包括水平设置的平板式底架，底架的上表面中央位置设置的铰链与倾斜放置的下臂的下端连接，下臂沿受电弓前后方向设置，下臂的上端设置一个横向的通孔，通孔内放入轴承，轴承的内圈中插入旋转轴的一端，旋转轴的另一端插入上臂的下端外侧面设置的通孔内，使旋转轴可相对于下臂旋转，且旋转轴与上臂共同旋转；升弓电动推杆的缸体通过铰链安装在底架上表面中央位置，升弓电动推杆的活塞杆与上臂的中部外侧面通过铰链连接；

所述下臂、上臂、旋转轴共同构成箭头形状，所述上臂的上端与滑板支架之间固定连接；所述滑板支架的上表面安装碳滑板，碳滑板的上表面与接触网线接触；滑板支架的上表面上合适位置设置凹槽，凹槽内安装压力传感器和振动加速度传感器；

所述接触网线是一条裸导线首尾连接形成的圆环形状的导线，连接方式为两个半圆环形的导线两两端头焊接连接，或两个半圆环型的导线两两端头处分别设置销孔和插销，通过销孔和插销的配合连接；接触网线侧壁靠内的部分安装在橡胶圈的外侧面上开设的环形凹槽中，接触网线侧壁靠外的部分与碳滑板的表面接触；

所述橡胶圈的侧壁靠内的部分安装在截面为U型的环形钢圈的U型槽内，环形钢圈侧壁靠内的部分与齿圈通过焊接或螺栓连接方式连接，齿圈内侧面上的轮齿与齿轮的轮齿啮合，齿轮套设在第二电机的输出轴上；第二电机的外壳安装在桁架式支架上。

优选的，所述桁架式支架通过螺栓安装在AGV升降平台上；AGV升降平台、升降电动推杆、第一电机、升弓电动推杆、第二电机、压力传感器、振动加速度传感器分别与控制器通信连接，控制器还与显示器通信连接。

优选的，所述的压力传感器为CYYZ11型压力传感器或HX711称重传感器或BF1K-3AA型要精度电阻式压力应变片；所述的振动加速度传感器为研旭公司的YXS-8909集成电路式压电加速度振动传感器或澄科公司的CT1005LC型振动加速度传感器；所述的控制器为AT89C51-24PI型单片机或STM32-F429型单片机或PLC工业控制器；所述的升降电动推杆、升弓电动推杆为普菲德公司的220V交流电动推杆或颂力公司的24V直流电动推杆或其他型号的电动推杆。

本实用新型的有益效果在于：受电弓结构紧凑、重量轻，振动台座可以模拟出受电弓与接触网线接触实际工况下的振动频率，接触网线可以相对与受电弓运动，使试验台模拟时更接近与实际行驶效果。

附图说明

图1为试验台示意图；

图2为受电弓主视图；

图3为图1中A-A剖视图；

图4为控制电路原理图。

具体实施方式

如图1-4所示的一种受电弓与接触网接触分析试验台，包括受电弓，受电弓通过绝缘子2固定在振动台座3上，振动台座3平放在两个互相平行且沿竖直方向设置的升降电动推杆4的活塞杆上；

左右两个升降电动推杆4的底面分别固定在一个滑块5上，滑块5的侧壁上设置纵向贯通的螺纹孔，螺纹孔内穿入水平放置的丝杠6，丝杠6的长度方向与受电弓的前后方向一致；丝杠6的两端通过轴承安装在支架上，支架放置在地面上或与地面上设置的地脚螺栓连接，丝杠6的一端与第一电机7通过花键或平键相连，第一电机7通过螺栓固定在地面上；

所述受电弓包括水平设置的平板式底架1，底架1的上表面中央位置设置的铰链与倾斜放置的下臂11的下端连接，下臂11沿受电弓前后方向设置，下臂11的上端设置一个横向的通孔，通孔内放入轴承，轴承的内圈中插入旋转轴12的一端，旋转轴12的另一端插入上臂13的下端外侧面设置的通孔内，使旋转轴12可相对于下臂11旋转，且旋转轴12与上臂13共同旋转；升弓电动推杆16的缸体通过铰链安装在底架1上表面中央位置，升弓电动推杆16的活塞杆与上臂13的中部外侧面通过铰链连接；

所述下臂11、上臂13、旋转轴12共同构成箭头形状，所述上臂13的上端与滑板支架14之间通过焊接或螺栓进行固定连接；滑板支架14的上表面设置卡槽，卡槽内安装碳滑板15，滑板支架14与碳滑板15也可以是螺栓连接；碳滑板15的上表面与接触网线17接触；滑板支架14的上表面上合适位置设置凹槽，凹槽内安装压力传感器101和振动加速度传感器102；

所述接触网线17是一条裸导线首尾连接形成的圆环形状的导线，连接方式为两个半圆环形的导线两两端头焊接连接，或两个半圆环型的导线两两端头处分别设置销孔和插销，通过销孔和插销的配合连接；接触网线17侧壁靠内的部分安装在橡胶圈18的外侧面上开设的环形凹槽中，接触网线17侧壁靠外的部分与碳滑板的表面接触；

所述橡胶圈18的侧壁靠内的部分安装在截面为U型的环形钢圈19的U型槽内，环形钢圈19侧壁靠内的部分与齿圈20通过焊接或螺栓连接方式连接，齿圈20内侧面上的轮齿与齿轮21的轮齿啮合，齿轮21套设在第二电机22的输出轴上；第二电机22的外壳安装在桁架式支架23上。

所述桁架式支架23通过螺栓安装在AGV升降平台上；AGV升降平台、升降电动推杆4、第一电机7、升弓电动推杆16、第二电机22、压力传感器101、振动加速度传感器102分别与控制器103通信连接，控制器103还与显示器104通信连接。

所述的AGV升降平台可以是深圳优旺特科技公司生产的AGV升降小车，也可以是帕菲特公司生产的蓄电池升降平车；所述的压力传感器101为CYYZ11型压力传感器或HX711称重传感器或BF1K-3AA型要精度电阻式压力应变片或其他型号的压力传感器；所述的振动加速度传感器102为研旭公司的YXS-8909集成电路式压电加速度振动传感器或澄科公司的CT1005LC型振动加速度传感器或其他型号的振动加速度传感器；所述的控制器103为AT89C51-24PI型单片机或STM32-F429型单片机或PLC工业控制器或其他型号的控制器；所述的升降电动推杆4、升弓电动推杆16为普菲德公司的220V交流电动推杆或颂力公司的24V直流电动推杆或其他型号的电动推杆。

使用试验台时，控制器103先控制AGV升降平台，将接触网线移动到受电弓的正上方位置；然后通过编程指令控制控制器103向第一电机7发出信号，第一电机7旋转，使受电弓水平方向上位于合适位置，然后控制器103控制升降电动推杆4升降，使受电弓高度方向上位于合适位置；接着控制器103控制升弓电动推杆16动作，使下臂11、上臂13展开，碳滑板15与接触网线17接触时，压力传感器101向控制器发送两者之间的接触压力，控制器103将压力参数发送给显示器，实验人员根据接触压力的大小，再适当调整升降电动推杆4和第一电机7，以使受电弓与接触网线17之间的接触压力合适；

然后控制器103控制第二电机22启动，依次带动齿轮21、齿圈20、环形钢圈19、橡胶圈18、接触网线17旋转，以此稳定可靠的模拟出不同行驶速度下接触网线与受电弓之间的接触情况，同时振动加速度传感器102将受电弓的振动频率记录下来，并传给控制器，控制器将接触压力参数和振动频率参数发送到显示器22上；

为了更好的模拟真实情况，还需要给接触网线加电，因此还可以在接触网线的一侧设置碳刷31，碳刷31与接触网线17的侧壁接触，碳刷31还通过导线与供电电源连接，试验时打开供电电源，即可对接触网线17加电，实现带电状态下的受电弓振动分析实验。