[发明专利]一种跨座式单轨智能受电弓

说明书

本发明涉及一种跨座式单轨智能受电弓，属于单轨技术领域。包括接触力检测系统、控制器、作动器、受电弓智能升降系统。接触力检测系统通过安装在弓头的应变式压力传感器获取弓网系统接触力数据；控制器内嵌入一个训练好的接触力预测模型，根据接触力检测系统检测的接触力数据实时下一时刻接触力，而后根据接触力预测值与期望值计算下一时刻所需的期望控制力，并将控制力信号传递给作动器。作动器使用磁流变阻尼器，安装于受电弓下框架处。磁流变阻尼器根据控制力信号调节输出阻尼力以降低弓网接触力波动程度，实现受电弓的主动控制，提高车辆的受流质量。受电弓升降系统则是通过安装升弓弹簧、电动缸、用于固定弓头的机械扣实现升弓、降弓和降弓后固定弓头。

技术领域

本发明属于单轨技术领域，涉及一种跨座式单轨智能受电弓。

背景技术

弓网系统是电气化铁路供电系统中的关键组成部分，担负着将牵引网电能输送给电力机车使用的重要任务。不同于传统轨道车辆的受电弓与柔性接触网系统的顶部垂向受流方式，跨座式单轨采用侧部刚性受流(通过在轨道梁上架设刚性接触网，在转向架侧面安装受电弓)。这样做既满足了车辆高速运行时的受流要求，同时保证了在低净空条件下弓网系统的安装、检修和维护条件。

轨道车辆在运行中，其受电弓同接触导线接触面处于滑动摩擦状态，为保证正常取流，弓网间存在一定的接触压力。但是由于接触网支持悬挂装置故障、硬点或受电弓弓头磨损异常，引起弓网间接触压力的瞬态变化，使得受电弓弓头在接触网上发生弹跳，即受电弓高频撞击接触网的现象，将会导致以下三种危害：1)加剧车辆运行噪声，产生辐射和电磁波，污染环境甚至对通讯线路产生干扰；2)剧烈的接触力波动加剧弓头与接触网间的机械磨损，长期运行甚至会导致断弓失效。3)列车受电弓和接触网产生短暂的机械脱开，称之为“离线”，进而出现拉弧现象，不仅会灼伤弓头和接触网，严重时还会损伤列车上的电器元件，影响车辆的运行安全。综上所述，为了保障列车正常行驶，保证乘客的人身安全，降低车辆运行成本，因此发明智能受电弓，在低净空条件下实现升弓降弓和主动控制的智能化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种跨座式单轨智能受电弓，利用神经网络对跨座式单轨的弓网系统接触力进行预测的控制器，本文以门控循环单元网络建立的预测模型作为控制器的基础，选择了磁流变阻尼作为作动器，选择电动缸和弹簧控制下框架和机械扣。本发明所述跨坐式单轨智能受电弓目的是实现受电弓的升弓、降弓和减小弓网耦合系统接触力波动程度，减少弓网间的离线，电弧的出现，提高轨道车辆受流质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1)接触力信号F_t的检测。跨座式单轨智能受电弓要实现主动控制，对接触力进行调节，首先便是获取弓网接触力数据。但由于弓网系统工作环境复杂，但由于弓网系统工作环境复杂，检测得到的数据可能包含大量噪声成分，且由于安全方面的原因，在受电弓上安装大量的传感器可能不被容许。因此需要通过较少量的传感器获得较为精准的弓网接触力数据。以日本进口KC118型受电弓为例，要得到所需的接触力数据，需要在弓头安装两个压力传感器对接触力进行量测，同时在严苛的运行环境下需要考虑测量值的可靠性，因而在获取数据后还要进行必要的滤波去噪处理。最后，计算出两个传感器信号的均值，保存于接触力检测系统。

2)期望控制力信号的获取，通过已建立的弓网接触力预测模型和得到的接触力信号，得出接触力预测值F’。当控制器获取弓网接触力数据后，结合门控循环单元网络建立的弓网接触力预测模型，预测下一时间步的接触力值。然后计算接触力期望值与预测值的差值作为目标控制信号，传递到作动器，由此完成控制器的搭建。将搭建好的控制器安装于受电弓底板处，以便于和前段的弓网接触力检测系统和后端的作动器相连接。