《高速鐵路弓網電弧的動態特性及其影響機制研究》是依託西南交通大學，由高國強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速鐵路弓網電弧的動態特性及其影響機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高國強
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
弓網（受電弓-接觸網）電弧是影響電氣化鐵路弓網系統滑動受流的關鍵問題。在高速鐵路中，由於弓網快速滑動、強氣流場等因素的作用，導致弓網電弧劇烈變化，嚴重影響動車組受流質量，成為制約其速度提升的瓶頸。本項目圍繞弓網電弧動態特性及其影響機制，研究弓網電極的極性效應、場致發射、電磁場分布特徵，揭示弓網快速滑動下的電弧弧根滯後與跳躍機理，弧柱壓縮與拉伸效應；解析高速氣流場下弓網電弧的能量逸散、弧柱彎曲和零熄過程，構建弓網電弧時空分布模型；闡明弧根位移、弧柱變化與電弧非線性電阻、負載電氣參量的關係。通過上述研究，探明弓網電弧動態特性、產生機理及其對受流質量的影響規律，為確保動車組高質量受流奠定理論基礎。
結題摘要
高速動車組通過受電弓與接觸網的滑動電接觸來獲取能量，弓網電弧是影響電氣化鐵路弓網系統滑動受流的關鍵問題。隨著高速鐵路運營速度的提升，弓網耦合振動加劇，弓網離線頻繁，電弧頻發，弓網電弧對弓網系統的損傷加劇，嚴重威脅動車組的受流質量，成為制約高速鐵路速度提升的瓶頸。本項目圍繞弓網電弧動態特性及其影響機制開展研究工作，揭示弓網高速滑動對弓網電弧動態特性的影響機理與規律，闡釋氣流場等因素對弓網電弧動態特性的影響機制，構建弓網電弧時空分布模型，探明弓網電弧動態特性對受流質量的影響規律。 基於傳統“盤-銷”式弓網電弧試驗裝置，研發了一套新型“平-直”柔性線接觸的弓網電弧試驗系統，克服了傳統試驗裝置中弓網硬性點接觸的缺陷，試驗結果與現場弓網電弧特性更接近。 揭示了弓網電弧的燃弧機理，解析了弓網接觸燃弧和分斷燃弧過程的微觀和巨觀發展過程，分析了弓網振動對弧根躍變、弧柱拉伸的影響機制，剖析了高速列車風對電弧弧柱彎曲、能量逸散的影響機制，採用二值化圖像處理方法提取了弓網電弧圖像的周長和面積，並將其作為定量表征弓網電弧劇烈程度的參數。 研究了弓網電弧的電壓、電流參數，伏安特性曲線，解析了不對稱弓網電極引發的燃弧電壓極性效應。在傳統電弧模型的基礎上，基於電弧伏安特性曲線，考慮高速列車風和弓網振動等因素，構建了弓網電弧數值分析模型，基於該模型的仿真結果與實測結果更加接近。 基於磁流體動力學理論，構建了弓網電弧有限元仿真分析模型，研究了弓網電弧溫度分布，解析了弓網電弧的形態、電流密度和電場的分布特性，探明了電弧弧柱、弧根、接觸網導線和受電弓滑板內部的溫度梯度分布，闡釋了受電弓滑板材料熱導率及接觸線廓形對滑板及接觸線內部溫度和電弧電流密度分布的影響，並將仿真結果與試驗結果進行了比較，驗證了仿真模型的可靠性。 研究了弓網離線電弧對供電系統諧波含量，過電壓衝擊，中間直流環節電壓跌落或過沖的影響機制，解析了弓網電弧對動車組受流質量的影響規律，從電氣的角度對動車組弓網離線率給出了相應的評判依據，可用於未來對動車組受流質量進行綜合評估.
