降低弓網(wǎng)磨損的受電弓主動控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、高速鐵路是世界鐵路的一項重大技術(shù)成就，具有運能大、安全舒適、全天候運輸、環(huán)境友好和可持續(xù)性等優(yōu)勢。隨著高速列車運行速度的進(jìn)一步提高，弓網(wǎng)磨損問題越來越突出，已逐漸成為制約列車安全運行和進(jìn)一步提速的關(guān)鍵問題之一。尤其是在全球面臨日益加劇的資源、能源和環(huán)境問題的嚴(yán)峻形勢下，弓網(wǎng)摩擦磨損及其主動控制的研究受到國內(nèi)外專家學(xué)者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注和高度重視。
　　在我國高速鐵路迅猛發(fā)展的背景下，本文以摩擦學(xué)原理、滑動電接觸理論、現(xiàn)代控制

2、理論為理論基礎(chǔ)，結(jié)合微控制技術(shù)和載流摩擦磨損試驗，采用仿真分析與試驗驗證相結(jié)合的方法，對降低弓網(wǎng)磨損的受電弓主動控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　本文的主要研究成果如下：
　　1.采用仿真分析與試驗驗證相結(jié)合的方法，研究了不同工況（電流、速度、法向接觸壓力）綜合作用下的弓網(wǎng)載流摩擦溫度場；通過回歸分析計算得到了弓網(wǎng)磨損量最小時所對應(yīng)的弓網(wǎng)最佳接觸壓力的多元非線性回歸模型。
　　2.基于摩擦學(xué)原理和現(xiàn)代控制理論，建立了弓網(wǎng)及氣動

3、伺服系統(tǒng)的Simulink仿真模型，設(shè)計了能降低弓網(wǎng)磨損的受電弓線性二次型高斯（LQG）最優(yōu)主動控制系統(tǒng)。
　　本文的得出主要結(jié)論如下：
　　1.基于COMSOLMultiphysics多物理場有限元仿真分析的受電弓滑板與接觸線的溫度場計算結(jié)果表明：最佳法向接觸壓力作用下的弓網(wǎng)磨損量隨著電流的增大而增大，隨著速度的增大而增大。這與試驗結(jié)論相吻合，證明了采用多物理場有限元分析方法研究弓網(wǎng)載流摩擦磨損問題是有效的。
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4、.基于摩擦學(xué)原理，結(jié)合載流擦磨損試驗，采用多物理場有限元方法對弓網(wǎng)磨損的控制效果進(jìn)行了評估。結(jié)果表明：受電弓采用LQG最優(yōu)主動控制策略可以抑制弓網(wǎng)接觸表面被破壞，改善弓網(wǎng)的載流摩擦磨損性能，起到降低弓網(wǎng)磨損的作用。
　　在當(dāng)前國家的能源缺口越來越大，鐵路運輸在國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要的情況下，開展旨在降低弓網(wǎng)磨損的受電弓主動控制的研究，對于提高弓網(wǎng)使用壽命，降低鐵路運營成本，適應(yīng)我國高速鐵路技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義；對于解決