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城市轨道交通弓网燃弧研究进展与展望
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作者 张昱航 魏志恒 +1 位作者 周于翔 马志鹏 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期25-28,34,共5页
[目的]弓网燃弧现象会恶化列车受流质量,导致受电弓滑板和接触线遭受烧蚀,进而影响列车运行的安全性和稳定性。鉴于目前弓网燃弧的研究主要聚焦于高速铁路领域,而城市轨道交通(以下简称“城轨”)在供电方式及接触线悬挂形式上与高速铁... [目的]弓网燃弧现象会恶化列车受流质量,导致受电弓滑板和接触线遭受烧蚀,进而影响列车运行的安全性和稳定性。鉴于目前弓网燃弧的研究主要聚焦于高速铁路领域,而城市轨道交通(以下简称“城轨”)在供电方式及接触线悬挂形式上与高速铁路存在差异,因此有必要开展城轨弓网燃弧的相关研究。[方法]综述了城轨弓网燃弧的研究现状。梳理了结合弓网运动及气体吹弧作用的黑盒模型或磁流体动力学模型的建模成果,并介绍了利用有限元软件对燃弧物理场进行仿真的研究进展。概述了弓网载流试验的最新进展,探讨了速度、接触力和电流对燃弧强度的影响。总结了弓网燃弧的检测方法,其中光电传感器已得到广泛应用,而图像识别检测与机器学习技术的深度融合是当前研究的热点方向。[结果及结论]基于现有研究,考虑材料物态变化的燃弧模型能够有力推动燃弧烧蚀研究的深入。同时,纳入天气因素的考量将有助于进一步完善弓网燃弧的建模分析。针对燃弧数据的针对性补强措施有助于减少维护工作量,而多部门数据的融合则有助于推动城轨燃弧检测的智能化发展。 展开更多
关键词 城市轨道交通 弓网燃弧 燃弧建模 载流试验 燃弧检测
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400 km·h^(-1)及以上速度下高速铁路弓网接触力及燃弧分析
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作者 王同军 韩通新 +1 位作者 孔龙飞 宋诗扬 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期1-10,共10页
为研究既有设计标准下350 km·h^(-1)速度等级接触网系统在400 km·h^(-1)及以上速度运行时的弓网受流性能,基于有限元方法并考虑空气动力学效应,采用双向流固耦合算法建立车-弓-气多物理场耦合模型,在对比不可压缩流场与可压... 为研究既有设计标准下350 km·h^(-1)速度等级接触网系统在400 km·h^(-1)及以上速度运行时的弓网受流性能,基于有限元方法并考虑空气动力学效应,采用双向流固耦合算法建立车-弓-气多物理场耦合模型,在对比不可压缩流场与可压缩流场仿真结果的基础上,研究弓网接触力时域变化趋势、频域分布特征;结合特定区段高速弓网接触力及燃弧率、燃弧次数和最大燃弧时间的试验实测数据,分析接触力波动与燃弧率增长趋势的关系,从而提出减小接触力波动和燃弧产生的优化措施。结果表明:既有350 km·h^(-1)速度等级接触网系统可满足动车组400 km·h^(-1)速度时正常运行;高速时,可压缩流场下仿真结果更符合实际;较350 km·h^(-1)速度,420km·h^(-1)速度时弓网平均接触力增幅约为23%,弓网接触力标准差增加约103%,方差增加约312%,20 Hz以上高频成分增加约3%~8%,且弓网接触力方差与实测燃弧率增长趋势一致,说明高速下弓网接触力的波动是燃弧现象增加的主要原因;为降低400 km·h^(-1)及以上速度下弓网接触力波动,应研制更高速受电弓、采用智能化受电弓主动控制技术及优化接触网动态性能。 展开更多
关键词 空气动力学 弓网受流性能 可压缩流场 弓网接触力 燃弧
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弓网系统燃弧检测技术及评价方法研究概述
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作者 杨子贤 周宁 +5 位作者 孙翌 黄冠华 程尧 张卫华 顾正隆 李泽宇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第9期82-91,共10页
受电弓-接触网系统是电气化铁路的重要组成部分,也是电气化列车获取电能的唯一途径。弓网燃弧作为弓网系统受流质量评价的重要指标,有着检测便捷、评估直观的优势,由此衍生出多种燃弧检测方法。针对当前的不同燃弧检测方法,将其归纳为... 受电弓-接触网系统是电气化铁路的重要组成部分,也是电气化列车获取电能的唯一途径。弓网燃弧作为弓网系统受流质量评价的重要指标,有着检测便捷、评估直观的优势,由此衍生出多种燃弧检测方法。针对当前的不同燃弧检测方法,将其归纳为直接检测与间接检测2类。直接检测主要指基于电流、电压等电气参数的燃弧直接测量,间接检测主要包含基于声学、光学和电磁辐射等特性的远距离测量。针对以上的不同检测方法,详细论述了其应用场景、检测基本原理及相应的评判方法。在此基础上,综合分析了不同检测方法的优劣,并结合燃弧检测的相关标准,讨论了标准中有待改进和完善的地方以及燃弧检测后续研究的主要方向与发展趋势。 展开更多
关键词 弓网系统 燃弧 检测技术 评价指标
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基于目标检测和三维重建的弓网燃弧检测方法 被引量:2
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作者 奚笑冬 吴丽 李世江 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第S01期1-6,17,共7页
[目的]为提高弓网燃弧检测准确率,针对背景噪声和亮度变化的鲁棒性较弱,以及受到隧道光源、日光、接触线反光及其他异物干扰等问题,提出了一种基于目标检测和三维重建的弓网燃弧检测方法。[方法]首先,采用双目相机的图像获取模块对受电... [目的]为提高弓网燃弧检测准确率,针对背景噪声和亮度变化的鲁棒性较弱,以及受到隧道光源、日光、接触线反光及其他异物干扰等问题,提出了一种基于目标检测和三维重建的弓网燃弧检测方法。[方法]首先,采用双目相机的图像获取模块对受电弓和接触网进行拍摄,获取微秒级实时同步的两幅受电弓与接触网图像;其次,将经过预处理后的图像送入第一检测模块,即进行受电弓与接触网的接触区域以及受电弓与接触网接触点的目标检测;再次,将图像送入燃弧第二检测模块,实现双目图像中的燃弧目标检测;最后,对检测出双目图像中的燃弧进行三维重建,得到燃弧空间三维坐标,用于计算燃弧和受电弓与接触网的接触点的距离,并根据距离滤除错误结果。通过构建YOLOv5-3DR算法模型,对所研制双目立体视觉模块进行试验验证。[结果及结论]所提出的检测方法对复杂应用场景有更好的适应力,能够精准识别燃弧。采用所提出的方法能够极大提高弓网燃弧检测准确率。 展开更多
关键词 城市轨道交通 接触网 受电弓 燃弧检测 目标检测 三维重建
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速度350 km/h高速铁路接触网设备服役性能试验研究 被引量:2
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作者 孔龙飞 《铁道机车车辆》 北大核心 2024年第1期108-116,共9页
对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对... 对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对接触线磨耗进行分析,预测了接触线寿命,最后对接触网零部件进行试验台试验,检验了零部件使用寿命。通过以上试验和研究,比较充分地掌握了动车组350 km/h运营速度下接触网设备服役性能,为接触网设备养护维修提供了数据支撑。 展开更多
关键词 接触网 服役性能 弓网燃弧 接触线磨耗 滑板磨耗
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干扰风作用下弓网电弧稳定性及影响因素研究
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作者 徐跃 陈欢 +2 位作者 钱鹏宇 母婷佑 杨泽锋 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第9期200-207,215,共9页
弓网受流是高速列车获取电能的唯一途径。随着电气化铁路运营速度的不断提升,受电弓与接触网间电气与机械的耦合损伤加剧,限制了列车速度的进一步提升。电弧具有优异的导电性、导热性,利用电弧作为中间媒介进行大功率能量传输具有可行性... 弓网受流是高速列车获取电能的唯一途径。随着电气化铁路运营速度的不断提升,受电弓与接触网间电气与机械的耦合损伤加剧,限制了列车速度的进一步提升。电弧具有优异的导电性、导热性,利用电弧作为中间媒介进行大功率能量传输具有可行性,电弧传能技术具有广阔的发展前景。实际应用过程中,弓网电弧处于开放大气环境,干扰气流无法避免,电弧稳定性下降,成为电弧传能技术应用的关键难点。搭建弓网电弧实验平台,系统研究干扰风作用下的电弧稳定性及其影响因素。研究发现:随着电压的提升,纯碳材料电子发射方式由热发射向热场致协同发射转变,电弧维持能力由非线性增长向线性增长转变;电弧电流的增大可显著提高电弧维持能力,但也使得电弧电压波动范围减小;不同间隙、不同电流大小条件下,电弧运动模式存在“弧根随机跳跃型-弧根规则跳跃型-钟罩型”的转变。研究结果可丰富特殊环境下的空气电弧理论,并为未来高速铁路的柔性电弧传能技术奠定基础。 展开更多
关键词 电气化铁路 弓网电弧 电弧稳定性 干扰气流 电弧运动特性 电弧电压
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弓网电弧模型及其电气特性的研究进展 被引量:55
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作者 王英 刘志刚 +1 位作者 范福强 高仕斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期35-43,共9页
为防止弓网电弧侵蚀受电弓和接触网,避免其对机车设备和环境的电气干扰,保证机车可靠受流,针对电气化铁路及城市轨道交通的弓网电弧问题,从电气特性角度进行研究进展综述。首先,讨论弓网电弧的产生机理,归纳电弧的各种数学模型和弓网电... 为防止弓网电弧侵蚀受电弓和接触网,避免其对机车设备和环境的电气干扰,保证机车可靠受流,针对电气化铁路及城市轨道交通的弓网电弧问题,从电气特性角度进行研究进展综述。首先,讨论弓网电弧的产生机理,归纳电弧的各种数学模型和弓网电弧特点。同时,从高速铁路弓网电弧的电气特性入手介绍当前国内外弓网电弧的电气侵蚀、电弧能量、电气干扰和电弧检测的最新研究进展。最后从电气特性角度,指出弓网电弧研究存在的问题和未来发展趋势。 展开更多
关键词 弓网电弧 电弧模型 电弧侵蚀 电弧能量 电气干扰 电弧检测
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弓网电弧形态特性试验研究 被引量:26
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作者 吴广宁 古圳 +2 位作者 高国强 郝静 朱光亚 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3531-3537,共7页
高速铁路弓网振动加剧,离线频发,电弧频繁发生,使得弓网电弧成为弓网关系研究的关键问题。鉴于此,基于弓网电弧试验系统,利用高速摄像机采集弓网电弧形貌,对电弧图像进行灰度等值曲线分析并与现场实测电弧图像进行对比。同时分析了燃弧... 高速铁路弓网振动加剧,离线频发,电弧频繁发生,使得弓网电弧成为弓网关系研究的关键问题。鉴于此,基于弓网电弧试验系统,利用高速摄像机采集弓网电弧形貌,对电弧图像进行灰度等值曲线分析并与现场实测电弧图像进行对比。同时分析了燃弧的动态变化过程,以面积和周长对电弧的形态进行表征,分析了电弧电流对电弧形态特性的影响。研究结果表明:弓网电弧形貌呈椭圆形,在两极附近有聚集收缩现象,电弧图像灰度值可近似描述温度分布。对电弧形态的动态变化实现了量化,电弧面积与电弧周长均随电流的增大而增大,电流为120 A时,电弧面积与周长的最大值分别可达到56 244和1 258。 展开更多
关键词 弓网电弧 形态特性 图像采集 数字图像处理 动态燃弧 电弧面积 电弧周长
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高速电气化铁路中的弓网电弧现象研究综述 被引量:51
9
作者 高宗宝 吴广宁 +2 位作者 吕玮 何常红 周利军 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期104-108,127,共6页
高速电气化铁路弓网系统中的电弧已经成为制约我国高速铁路发展的技术瓶颈。笔者论述了电弧对接触导线、受电弓滑板、通讯信号、无线电信号和供电质量等的危害,从电弧产生的机理和特征、电弧模型、电弧能量、电弧侵蚀和载流摩擦磨损方... 高速电气化铁路弓网系统中的电弧已经成为制约我国高速铁路发展的技术瓶颈。笔者论述了电弧对接触导线、受电弓滑板、通讯信号、无线电信号和供电质量等的危害,从电弧产生的机理和特征、电弧模型、电弧能量、电弧侵蚀和载流摩擦磨损方面综述了相关电弧问题的研究现状,为深入开展弓网电弧现象、机理及抑制措施的研究打下了基础。 展开更多
关键词 电气化铁路 弓网系统 电弧产生机理
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非接触式弓网图像检测技术研究综述 被引量:79
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作者 韩志伟 刘志刚 +1 位作者 张桂南 杨红梅 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期40-47,共8页
非接触式图像检测以其行车干扰小、通用性好、便于安装使用等优点在弓网综合检测车、定点弓网检测设备、移动式弓网检测设备及手持式弓网检测设备中获得越来越广泛的应用。在总结国内外近年来最新弓网检测设备研究的基础上,从弓网非接... 非接触式图像检测以其行车干扰小、通用性好、便于安装使用等优点在弓网综合检测车、定点弓网检测设备、移动式弓网检测设备及手持式弓网检测设备中获得越来越广泛的应用。在总结国内外近年来最新弓网检测设备研究的基础上,从弓网非接触式检测设备、弓网图像智能识别算法等方面出发,研究非接触式图像检测在弓网参数识别、弓网故障检测等方面的最新进展;分析现有弓网图像识别研究中的不足;针对弓网图像检测识别存在的问题提出一些可行思路;对弓网检测设备未来研究工作提出建议。 展开更多
关键词 图像识别 接触网 受电弓 非接触式检测
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高速气流场下列车弓网电弧动态模型 被引量:13
11
作者 陈旭坤 曹保江 +2 位作者 刘耀银 高国强 吴广宁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3593-3600,共8页
随着弓网离线率和离线程度的增加,弓网离线电弧现象频繁发生,而弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。因此基于横向吹弧和纵向吹弧理论,研究了高速气流场对弓网电弧耗... 随着弓网离线率和离线程度的增加,弓网离线电弧现象频繁发生,而弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。因此基于横向吹弧和纵向吹弧理论,研究了高速气流场对弓网电弧耗散功率的影响。考虑弓网电弧的弧柱拉伸、压缩以及强气流吹弧的能量交换,得到弓网电弧在起弧阶段中,电弧单位长度的耗散功率P与车速vc之间为一次函数关系,且弓网电弧在燃弧阶段中,两者为近似一次函数关系。根据能量平衡理论,运用Matlab/Simulink仿真软件,建立了弓网电弧的动态模型,并对比分析了弓网电弧仿真波形与实验波形。结果表明:第1个燃弧周期内起弧电压峰值约为35 V,第2个燃弧周期内起弧电压峰值约为30 V,且起弧阶段均有小燃弧过程;仿真波形与实测波形在整体趋势上较一致,验证了弓网电弧动态模型搭建的合理性。分析结果为研究弓网电弧特性提供了理论基础。 展开更多
关键词 高速列车 弓网电弧 Matlab 弓网电弧动态模型 电气特性 弓网电弧耗散功率 电弧吹弧
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高速铁路中受电弓升弓过程弓网电弧电气特性 被引量:26
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作者 高国强 郝静 +1 位作者 古圳 吴广宁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3569-3575,共7页
弓网电弧电气参数是高速铁路中弓网系统电接触特性的重要表征参量。为此,基于弓网电弧试验系统,研究了高速铁路中弓网电弧的伏安特性,分析了升弓过程中燃弧尖峰电压、燃弧时间和稳定燃弧电压的变化规律。测试了升弓过程中电弧电压,分析... 弓网电弧电气参数是高速铁路中弓网系统电接触特性的重要表征参量。为此,基于弓网电弧试验系统,研究了高速铁路中弓网电弧的伏安特性,分析了升弓过程中燃弧尖峰电压、燃弧时间和稳定燃弧电压的变化规律。测试了升弓过程中电弧电压,分析了其发展规律,利用气体电介质击穿理论和流注理论分析了弓网间隙击穿电压。对升弓过程中燃弧尖峰电压随弓网间隙距离的变化规律进行了曲线拟合。最后,研究了电流对电弧电压特性的影响。试验结果表明:弓网电弧伏安特性关于原点非对称;在受电弓连续升弓过程中,燃弧时间先增大后减小,燃弧尖峰电压与弓网间隙距离满足指数关系,拟合优度系数R>0.97;电弧稳定燃弧电压随电流的增大而略有减小;燃弧尖峰电压变化斜率随电流的增大而增大。研究结果可为分析实际运行条件下的弓网电弧提供参考。 展开更多
关键词 弓网电弧 电气特性 燃弧尖峰电压 燃弧时间 曲线拟合 稳定燃弧电压
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高速列车静态升降弓电弧的磁流体动力学仿真研究 被引量:20
13
作者 朱光亚 吴广宁 +1 位作者 高国强 古圳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期642-649,共8页
为了分析列车在站内起动和进站制动时弓网系统接触面材料的电气磨损情况,对弓网系统静态升降弓过程所产生的弓网电弧特性开展了研究。基于磁流体动力学理论,建立了弓网电弧等离子体有限元分析模型,利用有限元仿真软件计算了电弧的动力... 为了分析列车在站内起动和进站制动时弓网系统接触面材料的电气磨损情况,对弓网系统静态升降弓过程所产生的弓网电弧特性开展了研究。基于磁流体动力学理论,建立了弓网电弧等离子体有限元分析模型,利用有限元仿真软件计算了电弧的动力学方程和电磁学方程,得出了在不同间隙距离下的电弧温度场分布情况和不同接触线廓型情况下的接触线温度场分布情况。并通过仿真结果与试验结果对比验证了仿真模型的正确性。研究结果表明,随着弓网间隙的不断减小,靠近接触网导线处的电弧弧柱半径增大,接触线表面最高温度从1 872 K下降为956 K,受电弓滑板表面的最高温度由5 400 K下降为3 590 K;且在一定弓网间隙情况下,接触线表面最高温度较滑板表面最高温度低。同时,当接触线廓型半径由8 mm增加至15 mm,接触线表面最高温度有一定程度的降低。分析仿真结果可得,列车静态升降弓时,不同弓网间隙情况下的电弧温度场分布不同,但滑板表面材料的电气磨损均较接触线严重。此外,通过适当增大接触网导线廓形半径可降低接触线表面的电气磨损。 展开更多
关键词 静态升降弓 电气磨损 磁流体动力学理论 电弧温度 弓网间隙 接触线廓型
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弓网电弧对牵引传动系统电气特性的影响 被引量:17
14
作者 魏文赋 张婷婷 +1 位作者 高国强 吴广宁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1589-1597,共9页
随着列车运行速度的提高,弓网离线及离线电弧的发生率大幅上升,对牵引传动系统电气特性的影响日益显著,因此有必要研究弓网电弧对牵引传动系统电气特性的影响。为此,考虑了离线电弧的演化过程,建立了牵引传动系统仿真模型;研究了不同弓... 随着列车运行速度的提高,弓网离线及离线电弧的发生率大幅上升,对牵引传动系统电气特性的影响日益显著,因此有必要研究弓网电弧对牵引传动系统电气特性的影响。为此,考虑了离线电弧的演化过程,建立了牵引传动系统仿真模型;研究了不同弓网离线时间下弓网离线对牵引传动系统电压特性的影响,并分析了离线过程中不同阶段的电压谐波情况。研究结果表明:弓网离线时间较长且在电弧熄灭的情况下,弓网离线对牵引传动系统电气特性的影响最严重;从电压方面来看,弓网离线时间为300 ms的工况下,熄弧后车载变压器高压侧出现的过电压值为47.5 k V,牵引变流器直流侧电压快速降为零,在离线恢复时产生的过电压值可达到6.4 k V,会对其中的电力电子器件产生严重冲击;从波形畸变程度来看,车载变压器高压侧电压的总谐波畸变率(total harmonic distortion,简称为THD,符号为λTHD)随着时间的延长而增大,畸变的电压输入牵引变流器,增加了其控制难度,恶化了变流质量。综上所述,弓网离线时间越长,弓网离线对牵引传动系统交直流侧电压的影响就越大,进而威胁到牵引传动系统电气设备的安全稳定运行。 展开更多
关键词 弓网离线电弧 牵引传动系统 电压特性 谐波特性 电弧模型 弓网离线时间 受流质量
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弓网电弧等离子体光谱特性实验 被引量:18
15
作者 胡怡 魏文赋 +2 位作者 雷栋 高国强 吴广宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期62-70,共9页
弓网电弧等离子体具有高温度、高能量的特点,对高速铁路弓网电接触的性能造成了威胁。基于弓网电弧模拟实验平台,利用光谱诊断法对弓网电弧等离子体进行研究。对辐射的主要特征谱线进行标识和归属,并计算弓网电弧等离子体的激发温度、... 弓网电弧等离子体具有高温度、高能量的特点,对高速铁路弓网电接触的性能造成了威胁。基于弓网电弧模拟实验平台,利用光谱诊断法对弓网电弧等离子体进行研究。对辐射的主要特征谱线进行标识和归属,并计算弓网电弧等离子体的激发温度、转动温度、振动温度和电子密度。此外,还研究了电源输出电流对激发温度和电子密度的影响。实验结果表明,弓网电弧等离子体对接触网铜导线和浸金属碳滑板强烈的烧蚀作用会产生丰富的铜原子谱线、铁原子谱线和CN B2∑+→X2∑+谱线。同时,基于Boltzmann斜线法,发现了弓网电弧等离子体激发温度随电流的增加而增加。通过拟合电弧等离子体中CN B2∑+→X2∑+谱线,可知在30A电流条件下,弓网电弧等离子体的转动温度和振动温度分别达到6 800K和9 000K。最后,讨论了特征谱线的展宽机制,并利用Cu I 521.82nm谱线,探讨了弓网电弧等离子体的电子密度随电流的增加而上升的情况。 展开更多
关键词 弓网电弧等离子体 发射光谱 激发温度 转动温度 振动温度
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弓网电弧磁流体动力学模型 被引量:17
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作者 韩伟锋 高国强 +3 位作者 刘贤汭 罗蜀彩 朱光亚 吴广宁 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期21-26,共6页
弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁... 弓网电弧在接触面上产生的瞬时高温是造成接触面材料烧蚀的主要原因。研究弓网电弧的温度分布特征,有助于改进接触面材料,增强其耐电弧侵蚀能力,进而提高弓网系统服役性能。本文基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑电弧的物理参数以及电磁、热和辐射等现象,建立弓网电弧数学模型。通过对流体力学计算软件FLUENT进行二次开发,计算了静态弓网电弧弧柱区域和两极板表面的温度分布。结果表明:电弧极板表面温度低于电弧弧柱温度,受电弓滑板表面温度高于接触网导线表面温度;提高滑板材料的热导率能够有效降低电弧发生时受电弓滑板表面的温度。 展开更多
关键词 弓网电弧 MHD模型 温度场 热导率
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弓网电接触系统滑板温升特性研究 被引量:13
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作者 周悦 魏文赋 +2 位作者 高国强 吴杰 吴广宁 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期74-80,共7页
弓网电接触系统中的受电弓滑板温升会改变接触表面环境,加重摩擦磨损,影响电力机车的可靠运行。基于自行研制的弓网电接触试验平台,探究焦耳热、摩擦热、电弧热三种热源对滑板温升特性的影响。采用红外热像仪对滑板温升实时拍摄,结合传... 弓网电接触系统中的受电弓滑板温升会改变接触表面环境,加重摩擦磨损,影响电力机车的可靠运行。基于自行研制的弓网电接触试验平台,探究焦耳热、摩擦热、电弧热三种热源对滑板温升特性的影响。采用红外热像仪对滑板温升实时拍摄,结合传热学理论,分析三种热源各自特性及其对接触点温升幅值和滑板温度分布的影响。研究表明:焦耳热对滑板温升的影响占主导作用;摩擦热对滑板温升幅值的影响较小;电弧热对滑板有局部加热作用;三种热源联合作用下弓网接触点的温升幅值比仅有焦耳热源输入时接触点温升幅值小,说明接触导线通过与滑板之间的摩擦带走热量,对滑板有一定的冷却功能。本研究对丰富弓网电接触系统温升理论有重要意义。 展开更多
关键词 弓网电接触 滑板温升 焦耳热 摩擦热 电弧热
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考虑电极熔化的弓网电弧与电极耦合模型 被引量:13
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作者 郝静 高国强 +3 位作者 许潘 魏文赋 胡怡 吴广宁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1668-1676,共9页
为了探明弓网电弧对受电弓滑板与接触线材料的侵蚀规律,基于磁流体动力学(MHD)理论并考虑弓网电弧与电极之间的能量传递,建立了弓网电弧与电极熔化耦合分析模型。采用熔化/凝固模型求解弓网电极材料内部的能量方程,分析弓网电弧作用... 为了探明弓网电弧对受电弓滑板与接触线材料的侵蚀规律,基于磁流体动力学(MHD)理论并考虑弓网电弧与电极之间的能量传递,建立了弓网电弧与电极熔化耦合分析模型。采用熔化/凝固模型求解弓网电极材料内部的能量方程,分析弓网电弧作用下的弓网电极材料熔化特性;通过计算稳态弓网电弧特性,得到弓网电弧对电极的热流密度分布情况,将热流密度注入受电弓滑板与接触线来分析弓网电极的熔化特性;研究了弓网电弧燃弧时弓网电极材料的熔池特性随时间的变化情况;分析了弓网电极材料在不同弓网电弧电流情况下的熔池特性。研究结果表明:弓网电弧对接触线和受电弓滑板的热流密度注入呈现高斯分布形态;接触线与受电弓滑板的熔池深度、熔池半径均随着弓网电弧作用时间的增大而增大;随着弓网电弧作用时间增加,接触线表面的熔池深度始终大于受电弓滑板表面的熔池深度,受电弓滑板与接触线表面的熔池半径大小出现2次交点;400 A弓网电弧电流作用0.2 s时间后,受电弓滑板和接触线的熔池半径分别达到3.86 mm和4.3 mm,熔池深度分别达到1.24 mm和2.95 mm;随着弓网电弧电流的增加,弓网电极材料表面的熔池深度与熔池半径均增大,且受电弓滑板与接触线的熔池半径随弓网电弧电流的变化趋势相同,接触线表面的熔池深度随弓网电弧电流的变化率更大。计算结果可为轨道车辆的弓网系统的设计和评估提供参考意见。 展开更多
关键词 弓网电弧 熔池 磁流体动力学 热传导 电极熔化 热流密度
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计及机械和电气特性的弓网表面热流分析和计算 被引量:13
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作者 王英 刘志刚 +1 位作者 黄可 高仕斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期36-43,共8页
针对弓网高额取流所产生的高温热侵蚀,提出一种弓网表面热流源计算评估方法。指出弓网表面温升主要由摩擦、接触电阻和电弧的作用而产生;分析和计算3种温升的热侵蚀过程和影响因素,并选取京津城际客运铁路基础参数进行仿真。仿真结果表... 针对弓网高额取流所产生的高温热侵蚀,提出一种弓网表面热流源计算评估方法。指出弓网表面温升主要由摩擦、接触电阻和电弧的作用而产生;分析和计算3种温升的热侵蚀过程和影响因素,并选取京津城际客运铁路基础参数进行仿真。仿真结果表明,摩擦热、焦耳热和电弧热一般同时存在并相互影响。分析得出弓网接触压力、风速影响、行车速度、电流变化等对接触线和滑板表面热流的影响规律。 展开更多
关键词 弓网系统 有限元 摩擦热 焦耳热 电弧热
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高速列车静态升降弓时弓网电弧稳态特性仿真与分析 被引量:12
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作者 朱光亚 吴广宁 +2 位作者 韩伟峰 高国强 刘贤汭 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期42-47,共6页
利用CFD流体计算软件包,并对其进行二次开发,针对高速列车起动时,弓网系统静态升降弓过程中弓网电弧稳态燃烧特性,建立电弧的二维MHD仿真计算模型。考虑电弧对滑板及接触线的热传导特性,仿真得出电弧稳定燃烧时,电弧弧柱区及滑板和接触... 利用CFD流体计算软件包,并对其进行二次开发,针对高速列车起动时,弓网系统静态升降弓过程中弓网电弧稳态燃烧特性,建立电弧的二维MHD仿真计算模型。考虑电弧对滑板及接触线的热传导特性,仿真得出电弧稳定燃烧时,电弧弧柱区及滑板和接触线内部的温度场分布情况。结果表明,随着电弧电流的不断增加,电弧弧柱区的最高温度变化量较小,弧柱半径不断增大,电弧对接触线和滑板的热传导量增多,且电弧对滑板的热传导量升高程度较接触线更明显,滑板表面的电气磨损程度较接触线表面更为严重。 展开更多
关键词 弓网电弧 MHD模型 温度分布 电气磨损
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