[发明专利]模拟受电弓离线的实验装置以及应用于该实验装置的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力机车和动车模拟实验装置技术领域，特别是涉及一种模拟电力机车和动车受电弓在一个电压周期内任意时刻离线的实验装置以及应用于该装置的控制装置。

背景技术

在电机驱动的高速列车运行中，接触线的波动、车体垂直方向的振动和气动激扰，使受电弓与接触线发生瞬间脱离，从而造成受电弓离线。离线瞬间产生的高频振荡过电压严重影响列车牵引传动系统的牵引特性。此外，离线瞬间电弧放电产生的高频电磁波不仅对周围的通信线路造成无线电杂音干扰，还会造成周围环境的噪声污染。离线产生的电弧火花还会烧蚀接触线和受电弓滑板，缩短其使用寿命。而不断提高的列车运行速度致使受电弓离线现象更为突出，这对电气化轨道列车的运营系统带来诸多的负面影响。为能正确地把握受电弓离线状态，实验室内的离线模拟装置成为必要。

在文献号为CN102063118A的中国专利文献中，公开了一种模拟电力机车受电弓瞬时离线的实验装置。然而，上述中国专利文献公开的模拟装置不能准确的确定受电弓离线时刻，仅实现了离线或两次离线间隔的时间可控。在实际的交流电气化铁路供电中，接触线的供电电压和电流随时间正弦变化，这就使一个正弦周期内不同时刻发生离线时的弓网间电气特性存在很大的差异。

此外，实际的供电电压为一般为25kV，属于高电压情况，而在实验室条件下模拟受电弓离线一般在低电压情况下进行的，因此具有一定的局限性。为了克服上述的缺点，正确地把握弓网离线状态，实有必要提出一种新的受电弓离线模拟装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟电力机车和动车受电弓离线的实验装置。该实验装置可实现受电弓在一个电压周期内任意时刻离线。本发明还提供一种应用于该装置的控制装置。

为了解决上述问题，本发明公开了一种模拟受电弓离线的实验装置，包括：模拟受电弓取流的弓网电气回路、弓网机械结构、控制装置和动力装置；

所述弓网电气回路由电源、接触线、受电弓和负载串联构成；所述弓网机械结构包括支架、拉力弹性元件、绝缘杆和绝缘拉杆；

所述绝缘杆固定悬挂于支架顶端，接触线设置于该绝缘杆的自由端；所述受电弓设置于接触线下方并与该接触线相接触，其两端通过所述拉力弹性元件悬挂于所述支架顶端；受电弓的相对于接触线的一侧经绝缘拉杆与动力装置相连接；

所述控制装置用于在周期性电压信号的零点延迟固定时间后发出离线信号，控制所述动力装置拉动受电弓与接触线分离，产生离线。

可选的，所述的控制装置可以是集成电路板、DSP板、CPLD板、单片机或其他由可编程控制器与外围电路构成的控制板。

可选的，所述控制装置包括过零检测单元、电子开关单元、信号延时单元、动力控制单元及其外围电路；所述的过零检测单元用于检测周期性电压信号的零点，并以此作为离线信号的基准输入至所述信号延时单元，信号延时单元根据离线信号的基准点进行延时，调节外围电路参数来改变延时时间的长短，并将延时后的离线信号输入动力控制单元；所述动力控制单元根据输入的离线信号控制所述动力装置输出动力，从而拉动受电弓与接触线分离，产生离线；所述电子开关单元用于控制所述过零检测单元至信号延时单元的过零信号的传输。

可选的，所述的信号延时单元包括稳态延时单元和可调延时单元；其中，所述稳态延时单元用于在固定时间内仅允许一个过零信号输入至可调延时单元，保证可调延时单元免于其它过零点信号的干扰。

所述可调延时模块用于调节内部参数，对于输入的过零点信号进行一个电压周期内的可控延时，并输出两路离线信号，分别为拉力信号和保持信号。

可选的，所述的控制装置还包括拉力控制单元，用于实现动力输出大小和速度可调，实现动作机构在不同速度情况下动作，进而实现弓网离线速度快慢的调节。

可选的，所述的动力装置可以是电磁阀或气动阀。

可选的，所述的弓网电气回路电源包括不同电压等级的电路，并设置有不同电压等级输出的选择开关。

可选的，所述的弓网电气回路负载包括阻性负载和感性负载，并设置有二者切换开关。

可选的，所述拉力弹性部件为拉力弹簧。