[发明专利]高铁接触网线索空间几何状态参数检测方法

摘要

本发明涉及高铁接触网线索空间几何状态参数检测方法，属于电气化鉄道接触网故障检测领域。本发明的目的是提出高铁接触网线索空间几何状态参数综合评估方法。本发明使用激光测距仪来测量接触网线索及重点设备机械几何参数数值；分别从温度变化导致线索变化量，接触线偏移随风速变化情况，不同时速列车通过时接触线摩擦偏移，掌握各种外界条件下接触网几何参数变化规律；建立电化学极化控制条件下空气中接触网腐蚀速率的理论模型，对其耐久性进行研究，形成综合评估系统。本发明可以依据接触网线索空间几何参数变化趋势指导维修工区作业，提高接触网维护工作效率。

主权项

一种高铁接触网线索空间几何状态参数检测方法，其特征在于: 本检测方式根据一年四季温差特性，分析接触网线索伸缩导致的间距变化，从温偏、风偏、振偏和电化学腐蚀四个角度对高铁接触网线索空间几何状态参数进行检测，对其耐久性进行研究，最终形成检测结论，为接触网设备维护提供技术支持，具体检测方法为：第一，检测现场选点：在平路、桥梁、隧道等各类型路段均选取测量点，以使用激光测距等精密仪器的方式，来测量接触网线索及重点设备机械几何参数数值；第二，接触网线索基本信息获取：采用激光测距的方法，获取线索与定位管、承力索与腕臂间距参数；第三，温偏检测：依据接触线膨胀系数，得到温度变化与接触线伸缩量之间的关系，积累和分析一年四季温差变化导致腕臂位移的变化情况，建立腕臂偏移与接触线偏移的空间几何关系，最终得到温差与接触线偏移量的关系，如下公式所示：其中：为接触线偏移量(mm)，为旋转腕臂的回转半径(mm)，X为调整距离(m)，为线索伸缩系数，为温度变化范围()，为张力(KN)，弹性系数E (kg/)，为接触线初时截面积()，为线索磨损率；第四，风偏检测：针对简单悬挂类型下任一点在风速作用下的受力分析，得到线索弛度引起的纯风偏；结合直线区段和曲线区段接触线任一点与受电弓中心的位置关系，可以得到风速与接触线任一点处线索总偏移量的关系；在简单悬挂的理论基础上，结合链型悬挂的当量系数和支柱挠度，依据现场实测参数，进行系数校正，建立风速与线索偏移量之间的关系,为预测线索间距变化趋势，建立风速与线索最大偏移量之间的关系，其中：直线段风速与线索最大偏移量之间的关系如下式所示：其中，为风速不均匀系数，为体型系数，为接触线直径(m)，为风速(m/s)，为当量系数，为跨距（m）；为接触线张力（kN）；为第根支柱的之字值（mm）；为第根支柱的之字值（mm）；为支柱扰度（mm）；另有，曲线段风速与线索最大偏移量之间的关系如下公式所示：其中，为风速不均匀系数，为体型系数，为接触线直径(m)，为风速(m/s)，为当量系数，为接触线张力（kN）；为曲线段半径（m）；为跨距（m）；为接触线拉出值（mm）；为支柱扰度（mm）；第五，振偏检测：对受电弓和接触网的动力学模型进行建模，依据弓网耦合模型，求解得到不同时速下的弓网接触压力；列车在侧滚振动时，受电弓会产生横向偏移，依据受电弓与接触线之间的受力关系，得到不同时速对应的单位摩擦负载，借助于纯风偏的求解思路，得到摩擦力作用下不同列车时速对应的接触线水平偏移量；为预测线索间距变化趋势，建立列车时速与接触线最大水平偏移量之间的关系，如下公式所示：其中，为弓网摩擦系数，为弓网接触压力(N)，为环境系数，为吊弦间距(m)，为跨距（m），为接触线张力（kN）；第六，电化学腐蚀检测：推导阴阳极电化学极化方程为依据，建立电化学极化控制条件下空气中接触网腐蚀速率的理论模型；基于不同环境下减小误差的目的，添加环境因素系数加以修正；最终得到产物离子浓度、温度及线索应力与腐蚀速度的关系，电化学腐蚀模型如下公式所示：其中，为环境系数，为金属价位，为材料密度(kg/m)，为材料摩尔质量(mol/L)，T为绝对温度（K），为常系数，为产物离子浓度(mol/L)，σ为线索应力(MPa)。