蘭新高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)接觸電阻模型研究

趙施林

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蘭新高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)接觸電阻模型研究

趙施林

以動(dòng)態(tài)接觸壓力、機(jī)車速度和牽引電流為主要輸入變量，結(jié)合蘭新高鐵動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，建立了動(dòng)態(tài)接觸電阻模型。分析了動(dòng)態(tài)接觸壓力、機(jī)車速度和牽引電流在實(shí)際工況下的內(nèi)部關(guān)系以及以弓網(wǎng)接觸表面主要溫升來源和動(dòng)態(tài)接觸電阻表征接觸電阻的動(dòng)態(tài)特性，并基于先進(jìn)的高速鐵路供電安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CPCM和CCLM），采用差分進(jìn)化算法對(duì)高速滑動(dòng)溫升模型和平均動(dòng)態(tài)接觸壓力模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，進(jìn)而得出動(dòng)態(tài)接觸電阻模型，由此在機(jī)車3種運(yùn)行狀態(tài)下分析其動(dòng)態(tài)接觸特性。研究表明：速度和動(dòng)態(tài)接觸壓力成為影響接觸電阻大小最重要的因素，基于與實(shí)際運(yùn)行的蘭新高鐵動(dòng)車組同型號(hào)的高速綜合檢測(cè)車為實(shí)驗(yàn)載體建立的模型更加貼近實(shí)際工況。

蘭新高速鐵路；弓網(wǎng)系統(tǒng)；溫升；動(dòng)態(tài)接觸電阻

0 引言

貫穿西北三?。ǜ拭C、青海、新疆），世界上一次性建成通車?yán)锍套铋L(zhǎng)的高速鐵路—蘭新高速鐵路于2014年底正式通車。作為電氣化鐵路機(jī)車受流的唯一來源和重要三大核心關(guān)系之一的受電弓和接觸網(wǎng)之間的接觸（簡(jiǎn)稱弓網(wǎng)接觸）是電氣化列車可靠、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著列車運(yùn)行速度進(jìn)一步提高，對(duì)機(jī)車電能的可靠傳輸提出了更高要求。對(duì)弓網(wǎng)接觸而言，弓網(wǎng)振動(dòng)、弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)柔性變形、接觸線不平順（硬點(diǎn)）等因素引起弓網(wǎng)磨損、弓網(wǎng)離線（產(chǎn)生電?。┑痊F(xiàn)象在高速鐵路運(yùn)營(yíng)中時(shí)常發(fā)生，這將直接影響和制約機(jī)車受流系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。接觸電阻作為弓網(wǎng)接觸的一個(gè)基本參數(shù)，是衡量受流質(zhì)量的重要指標(biāo)，具體表現(xiàn)為接觸電阻的阻值和穩(wěn)定性，直接表征弓網(wǎng)接觸受流質(zhì)量和使用壽命。一方面，高速滑動(dòng)雖然使磨損處于穩(wěn)定的自潤(rùn)滑（低磨損）狀態(tài)，但會(huì)導(dǎo)致弓網(wǎng)離線率的增加，以電弧熱的方式加熱并腐蝕弓網(wǎng)接觸面；另一方面，大電流或過大的接觸電阻會(huì)以焦耳熱效應(yīng)方式提升弓網(wǎng)接觸部分的溫度，直接影響接觸線和滑板的物理性能。

1 弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸研究現(xiàn)狀

弓網(wǎng)接觸是一個(gè)動(dòng)態(tài)關(guān)系，主要表現(xiàn)為：（1）弓網(wǎng)接觸是典型的電接觸，接觸電阻在微觀方面的物理機(jī)理為電流流過實(shí)際接觸導(dǎo)電斑點(diǎn)產(chǎn)生的收縮電阻，在交流50 Hz工頻以及大電流的工況下，會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，這是以牽引電流（）為主要表征參數(shù)的電接觸理論；（2）弓網(wǎng)滑動(dòng)接觸產(chǎn)生摩擦熱的同時(shí)，摩擦系數(shù)受溫度和動(dòng)態(tài)接觸力等因素影響處于動(dòng)態(tài)變化中，這是以速度（）和摩擦系數(shù)為主要表征參數(shù)的摩擦學(xué)理論；（3）在列車高速運(yùn)行中，受電弓對(duì)接觸線的抬升以及動(dòng)態(tài)接觸力受空氣阻力和行車速度等因素的影響引起弓網(wǎng)振動(dòng)，這是以動(dòng)態(tài)接觸力（）為主要表征參數(shù)的力學(xué)理論。上述3個(gè)方面以摩擦熱、焦耳熱和電弧熱的形式構(gòu)成動(dòng)態(tài)弓網(wǎng)接觸的主要溫升來源。綜上所述，動(dòng)態(tài)弓網(wǎng)接觸是一個(gè)以溫度為強(qiáng)耦合參數(shù)的電、摩擦、力、熱之間的耦合。

目前對(duì)弓網(wǎng)接觸載流動(dòng)態(tài)特性的研究主要集中在弓網(wǎng)系統(tǒng)載流磨損、動(dòng)態(tài)接觸熱/傳熱模型及接觸電阻等方面。載流磨損方面，文獻(xiàn)[1～5]分別研究了高速、大接觸壓力、大電流、交流、弓網(wǎng)振幅以及電弧侵蝕對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)磨損的影響，表明純碳滑板更容易產(chǎn)生電弧放電；文獻(xiàn)[6]充分考慮了摩擦熱、焦耳熱和電弧熱，建立了弓網(wǎng)磨損模型；動(dòng)態(tài)接觸熱/傳熱[7]方面，文獻(xiàn)[8～10]建立了弓網(wǎng)接觸面的穩(wěn)態(tài)熱模型，分別用來表征接觸線、受電弓界面的溫升；在接觸電阻研究方面，文獻(xiàn)[11]給出了靜態(tài)接觸電阻的表達(dá)式，表明接觸壓力與接觸電阻呈反相關(guān)關(guān)系；在實(shí)際工況中，動(dòng)態(tài)接觸壓力是一個(gè)包含風(fēng)載、靜態(tài)接觸壓力和其它力的矢量和[12]，當(dāng)和一定時(shí)，引入載流效率和載流相對(duì)穩(wěn)定系數(shù)求解最優(yōu)接觸壓力[13，14]，發(fā)現(xiàn)載流效率隨速度的增大而減??；文獻(xiàn)[15～17]定量分析了弓網(wǎng)系統(tǒng)電接觸特性，發(fā)現(xiàn)接觸電阻與呈正相關(guān)關(guān)系，且在無載流時(shí)，硬度與收縮電阻成正比；文獻(xiàn)[18]發(fā)現(xiàn)接觸電阻隨時(shí)間呈周期性波動(dòng)，由此可知接觸電阻的動(dòng)態(tài)效應(yīng)明顯；溫度變化是接觸電阻動(dòng)態(tài)效應(yīng)的一個(gè)重要體現(xiàn)；文獻(xiàn)[19]對(duì)熱接觸電阻的研究作了綜述和展望；文獻(xiàn)[20，21]建立了動(dòng)態(tài)接觸電阻模型，表明電流的增大會(huì)引起接觸電阻的增大，該結(jié)論與文獻(xiàn)[16]的結(jié)論相反；微觀方面，文獻(xiàn)[22，23]在闡述弓網(wǎng)接觸特性時(shí)重點(diǎn)考慮了接觸面的表面結(jié)構(gòu)和外觀特性。

然而，上述對(duì)接觸電阻的研究所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多為旋轉(zhuǎn)式，其缺點(diǎn)是接觸載荷波動(dòng)較大[24]，同時(shí)考慮到接觸線為“之”字形架設(shè)，加之列車的運(yùn)行速度較高，對(duì)弓網(wǎng)接觸面溫升的冷卻作用無法在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致計(jì)算溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出列車運(yùn)行時(shí)弓網(wǎng)接觸面的實(shí)際溫升。同時(shí)，搭建的以電流、速度和接觸力為主要輸入變量的接觸電阻模型忽略了該3個(gè)變量在機(jī)車運(yùn)行中的內(nèi)在動(dòng)態(tài)關(guān)系?；谏鲜鋈毕?，本文充分考慮了蘭新高速鐵路的基本牽引環(huán)境，以、和為基本參數(shù)，建立了弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸模型。其中，以溫度作為耦合參數(shù)，以溫升模型為主線，充分考慮了電流、速度貢獻(xiàn)的摩擦熱和焦耳熱。最后，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)、高效的高速鐵路供電安全檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱6C系統(tǒng)），以高速綜合檢測(cè)車為實(shí)驗(yàn)載體，對(duì)、和以及接觸面最高溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，使建立的模型更加貼近實(shí)際工況。

2 動(dòng)態(tài)接觸電阻的數(shù)學(xué)模型

2.1 動(dòng)態(tài)接觸電阻數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)

根據(jù)弓網(wǎng)接觸的物理機(jī)理，在直流工況下，弓網(wǎng)系統(tǒng)接觸電阻由收縮電阻和膜電阻組成，即[25]

dc0=s+f（1）

式中，dc0為常溫下的接觸電阻，W；s為收縮電阻，W；f為膜電阻，W。

一個(gè)接觸元件的收縮電阻可以表示為[26]

式中，w為接觸線的電阻率，Ω·m；a為受電弓滑板的電阻率，Ω·m；為弓網(wǎng)接觸區(qū)內(nèi)導(dǎo)電斑點(diǎn)的半徑，10-6m。

假設(shè)弓網(wǎng)接觸區(qū)內(nèi)導(dǎo)電斑點(diǎn)的形狀為圓形，根據(jù)維氏硬度的定義，有

式中，為硬度較?。ㄊ茈姽澹┙佑|材料的洛氏硬度；為接觸壓力，N；為斑點(diǎn)數(shù)，令= 1，則可以表示為導(dǎo)電斑點(diǎn)的半徑。

實(shí)際工況中，有一層覆蓋弓網(wǎng)接觸表面的表面污染膜，且污染膜的電阻率大于金屬電阻率，形成的電阻稱為膜電阻，可以表示為[27]

式中，f為薄膜電阻率，W·m；f為薄膜厚度， 10-6m。

弓網(wǎng)接觸電阻對(duì)溫度變化敏感，電阻隨溫度變化呈如下關(guān)系[9]：

式中，為電阻溫度系數(shù)，1/K；Δ為溫升，K。

考慮到蘭新高鐵設(shè)計(jì)速度為200～250 km/h，弓網(wǎng)屬于高速滑動(dòng)接觸，其溫升可以表示為[28]

因接觸線為“之”字形架設(shè)，接觸線與受電弓的接觸為非永久性接觸狀態(tài)，考慮行車速度對(duì)弓網(wǎng)接觸溫度的冷卻作用，引入一個(gè)冷卻系數(shù)，即

=· (f+j) （7）

式中，f為滑動(dòng)摩擦熱流密度，J；j為焦耳熱密度，J?？梢苑謩e表示為

f=（8）

j=2ac0（9）

式中，為摩擦系數(shù)。

因受電弓的靜態(tài)接觸力可調(diào)范圍為50～ 120 N，隧道內(nèi)導(dǎo)電膜電阻率af取值為2.75× 10?14W·m2，將其代入式（3）、式（4）中可得膜電阻的范圍為[8.83×10?8，2.12×10?7]W，即在高速滑動(dòng)過程中覆蓋在弓網(wǎng)接觸表面的薄膜被磨損，導(dǎo)致膜電阻的阻值非常小，此時(shí)可以忽略。

2.2 動(dòng)態(tài)接觸力模型

列車在運(yùn)行過程中，任意時(shí)刻的接觸力等于靜態(tài)接觸力0、空氣動(dòng)力a、受電弓鉸接部位的摩擦阻力f和動(dòng)態(tài)接觸分力d的矢量和[29]，即

=0+a+f+d（10）

弓頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)動(dòng)態(tài)接觸力最小值，即

min=0+a-(?f÷+?d÷) （11）

弓頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)動(dòng)態(tài)接觸力最大值，即

max=0+a+ (?f÷+?d÷) （12）

故平均動(dòng)態(tài)接觸力ave為

式中，0為升/降弓時(shí)靜態(tài)接觸力的平均值；a與的平方呈正比，即

a=2（14）

式中，為與受電弓弓頭高度和運(yùn)行位置無關(guān)的恒定系數(shù)。

3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與材料

該實(shí)驗(yàn)采用全方位、全覆蓋的6C系統(tǒng)，6C系統(tǒng)由高速弓網(wǎng)綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)（Comprehensive Pantograph and Catenary Monitor Device，CPCM）、接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)（Catenary-Checking on-Line Monitor Device，CCLM）等6個(gè)子系統(tǒng)組成。其中，CPCM的主要功能為對(duì)接觸網(wǎng)參數(shù)（動(dòng)態(tài)導(dǎo)高、拉出值）和弓網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸壓力、接觸線的硬點(diǎn)、弓網(wǎng)離線電火花、行車速度和公里標(biāo)）進(jìn)行綜合檢測(cè)；CCLM的主要功能為測(cè)量接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)幾何參數(shù)（動(dòng)態(tài)導(dǎo)高、拉出值）和采集弓網(wǎng)運(yùn)行中最高溫度。

采用CPCM和CCLM分別對(duì)行車速度、電流（由機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)提供）、動(dòng)態(tài)接觸力（包括最大動(dòng)態(tài)接觸力、最小動(dòng)態(tài)接觸力和平均動(dòng)態(tài)接觸力）和弓網(wǎng)接觸溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。實(shí)驗(yàn)載體為高速綜合檢測(cè)列車（Comprehensive Inspection Train，CIT）（牽引系統(tǒng)一般采用10個(gè)550 kW電機(jī)，其額定功率為5 500 kW，接觸網(wǎng)電壓為27.2 kV），采集區(qū)段為嘉峪關(guān)南站—哈密站（該區(qū)段路面平滑，無2‰坡道）。在實(shí)時(shí)采集過程中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）CPCM和CCLM的采集應(yīng)保持在同一時(shí)間，同一區(qū)段；

（2）去除太陽與紅外熱相儀對(duì)射時(shí)間段內(nèi)影響溫度采集精度的數(shù)據(jù)；

（3）行車速度低于60 km/h，采集的最高溫度未出現(xiàn)在弓網(wǎng)接觸表面，故去除速度低于60 km/h時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)。

蘭新高鐵采用CTS150型銅錫合金接觸線和DSA250.30型純碳滑板，其相應(yīng)參數(shù)見表1和表2。

表1 接觸線基本參數(shù)

表2 受電弓的物理參數(shù)

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 參數(shù)F、V和I的相互關(guān)系

對(duì)于蘭新高速鐵路，一般在190～200 km/h范圍內(nèi)，由于測(cè)試路段無2‰坡道，在實(shí)際測(cè)試過程中，在190～194 km/h范圍內(nèi)的概率較大，穩(wěn)定在一個(gè)輕微波動(dòng)范圍內(nèi)。

的大小取決于機(jī)車牽引力的大小。機(jī)車在加速過程或處于上坡階段，牽引力增大，電流也隨之增大；機(jī)車在制動(dòng)過程中（包括下坡制動(dòng)），牽引力為負(fù)，值非常小。根據(jù)蘭新高鐵機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)的顯示，機(jī)車從靜止到最大速度過程中，增大，其最大值max= 260 A，當(dāng)速度提升至穩(wěn)定速度時(shí)，機(jī)車牽引力穩(wěn)定在20 kN，穩(wěn)定在100 A左右。

綜上，機(jī)車運(yùn)行穩(wěn)定后，和的值保持穩(wěn)定，可以視為常量。由于的引入導(dǎo)致弓網(wǎng)振動(dòng)，動(dòng)態(tài)接觸力隨時(shí)間不斷變化。圖1表示了在某一段時(shí)間內(nèi)采集的動(dòng)態(tài)接觸壓力變化曲線。

與0、和弓網(wǎng)振動(dòng)振幅有關(guān)。通過CPCM實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)對(duì)表達(dá)式中模型未知參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。

圖1 平均動(dòng)態(tài)接觸壓力隨時(shí)間變化曲線

4.2 F模型未知參數(shù)辨識(shí)

圖2 平均動(dòng)態(tài)接觸力與行車速度的關(guān)系

為了驗(yàn)證辨識(shí)參數(shù)的可靠度，表3給出了蘭州鐵路局蘭西動(dòng)車所測(cè)得的升弓狀態(tài)下弓網(wǎng)靜態(tài)壓力的測(cè)試數(shù)據(jù)。由此計(jì)算出升弓狀態(tài)下弓網(wǎng)平均靜態(tài)壓力為86.533 N，結(jié)合所辨識(shí)出0的值計(jì)算出降弓狀態(tài)下弓網(wǎng)平均靜態(tài)壓力為93.447 N，其值滿足受電弓升起狀態(tài)（一級(jí)檢修）標(biāo)準(zhǔn)：彈簧秤勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)（降弓），壓力不大于95 N（93.447 N），彈簧秤勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)（升弓），壓力不小于65 N（86.533 N）。驗(yàn)證了模型的可靠性。

表3 升弓狀態(tài)下弓網(wǎng)靜態(tài)壓力的測(cè)試數(shù)據(jù) N

4.3 弓網(wǎng)接觸溫升模型參數(shù)辨識(shí)

基于CCLM系統(tǒng)在不同速度、電流下實(shí)時(shí)采集的弓網(wǎng)接觸表面最高溫度/溫升，根據(jù)機(jī)車在穩(wěn)定狀態(tài)下電流和速度恒定的原理，將采集的最高溫度/溫升、電流和速度代入式（6）—式（9），計(jì)算出冷卻系數(shù)。圖3和圖4分別為CCLM系統(tǒng)采集的弓網(wǎng)接觸實(shí)物圖和紅外熱成像圖。

圖3 弓網(wǎng)接觸實(shí)物圖

圖4 弓網(wǎng)接觸紅外熱像圖

機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，采集17：10到17：24時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)，見圖5。據(jù)圖5可知，在17：13：20時(shí)刻，由于極短暫的弓網(wǎng)離線導(dǎo)致溫升達(dá)到最大值108℃（在其他時(shí)刻，如17：11：20，溫升29℃），由于接觸網(wǎng)不平順等因素導(dǎo)致溫度驟升；在17：13：40—17：21：00時(shí)間段內(nèi)，無弓網(wǎng)離線及接觸網(wǎng)不平順等影響因素，溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在實(shí)際計(jì)算中，去除弓網(wǎng)離線和接觸網(wǎng)不平順因素對(duì)溫度影響的數(shù)據(jù)，求其平均值（7.98℃）作為最終溫升。

由此，將= 100 A，= 192 km/h，Δ= 7.98℃代入式（6）—式（9），解得= 0.174 2。

圖5 弓網(wǎng)接觸面溫升隨時(shí)間的變化曲線

4.4 弓網(wǎng)接觸電阻特性

結(jié)合上述參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，采用Maple 2016軟件，代入式（1）—式（9）可得在某一接觸溫度下，弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)接觸電阻為

ac= 0.357 2×-0.5+ 0.00 022×0.5·-0.25+ 0.000 5×-1.75·2（15）

當(dāng)= 0時(shí)，靜態(tài)接觸力0與靜態(tài)接觸電阻dc0的關(guān)系如圖6所示。由圖可知，隨著0的增大，靜態(tài)接觸電阻減小。

圖6 靜態(tài)接觸電阻隨靜態(tài)接觸力的變化曲線

當(dāng)≥0時(shí)，即機(jī)車處于動(dòng)態(tài)，此時(shí)將機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)分為3個(gè)階段：加速階段、制動(dòng)階段和穩(wěn)定階段。當(dāng)機(jī)車由靜止開始加速時(shí)，機(jī)車牽引力逐漸增大，此時(shí)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大值（max= 260 A）并保持穩(wěn)定；當(dāng)速度增加至194 km/h時(shí)，加速階段結(jié)束，由此進(jìn)入穩(wěn)定階段，在該階段速度能夠保持在190～198 km/h，此時(shí)穩(wěn)定在100 A；當(dāng)機(jī)車處于下坡制動(dòng)或減速狀態(tài)時(shí)，牽引力為負(fù)值，非常小，維持在0～40 A，取值為max= 30 A。在該過程中，不斷變化，將的變化量（0～ 198 km/h）代入式（13）、式（14）中算出平均動(dòng)態(tài)接觸力ave的范圍：89.99 N≤ave≤142 N。圖7表示機(jī)車在加速（= 260 A）和制動(dòng)狀態(tài)（= 30 A）下動(dòng)態(tài)接觸電阻dc隨ave和變化的三維曲面圖，可以看出，dc隨ave的增大而減小，隨、的增大而增大。

圖7 加速和制動(dòng)狀態(tài)下Rdc隨Fave和V變化的三維曲面圖

圖8為機(jī)車在穩(wěn)定狀態(tài)下dc隨ave和變化的三維曲面圖。由圖可知，在穩(wěn)定狀態(tài)下，dc隨ave和變化較?。?.5 mΩ），考慮弓網(wǎng)振動(dòng)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)接觸力變化幅度較大，例如，在機(jī)車穩(wěn)定時(shí)的高頻狀態(tài)下，ave= 139 N時(shí)（= 192 km/h），測(cè)得min= 86 N，max=191 N。代入式（10），計(jì)算得最大接觸電阻dcmax= 0.039 1W，dcmin=0.026 2W。

圖8 穩(wěn)定狀態(tài)下Rdc隨Fave和V變化的三維曲面圖

5 結(jié)論

（1）機(jī)車在持續(xù)加速時(shí)，焦耳熱占弓網(wǎng)接觸溫升的比重為66%～94%，為主要溫升來源；機(jī)車處于持續(xù)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，摩擦熱占弓網(wǎng)接觸溫升的比重為75%～95%，為主要溫升來源。

（2）在影響弓網(wǎng)系統(tǒng)接觸電阻的3個(gè)參數(shù)中，的大小與0（已知）、、弓網(wǎng)振動(dòng)振幅和受電弓型號(hào)有關(guān)，已知，為非大電流（輕載），故和弓網(wǎng)振動(dòng)振幅成為影響dc的主要參數(shù)。

（3）弓網(wǎng)接觸溫升模型的參數(shù)辨識(shí)中引入差分進(jìn)化算法，具有良好的全局搜索能力以及特殊而又簡(jiǎn)單的進(jìn)化原則，辨識(shí)性能優(yōu)于其他進(jìn)化算法。

（4）交流頻率成為影響弓網(wǎng)接觸電阻的一個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)頻率高于100 kHz時(shí)，集膚效應(yīng)顯著。但對(duì)于工頻為50 Hz的低頻交流供電系統(tǒng)的弓網(wǎng)接觸電阻，筆者研究團(tuán)隊(duì)正在做后續(xù)研究。

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The dynamic contact resistance model is established with dynamic contact force, locomotive speed and traction current as main variables, with connection of actual operation environment of electric multiple unit of Lanzhou-Xinjiang high speed railway. The paper analyzes internal relations of dynamic contact forces, running speed of electric locomotive and traction current under actual operation conditions, sources of temperature-rise on contact surface between pantograph and catenary as well as dynamic characteristics of contact resistance represented by dynamic contact resistance. The dynamic contact resistance model is obtained through parameter identification for high speed sliding temperature-rise model and average dynamic contact force model, on the basis of advanced power supply safety inspection and monitoring system (CPCM and CCLM) for high speed railway; and from this, the paper further analyzes dynamic contact characteristics of electric locomotive under three operation modes. The research results show: the train running speed and dynamic contact forces are becoming main factors affecting the contact resistance value. And the established model, with a high speed integrated inspection car whose model is identical to that of EMU for Lanzhou-Xinjiang high speed railway as the experimental carrier, is more close to the actual operation conditions.

Lanzhou-Xinjiang high speed railway; catenary-pantograph system; temperature-rise; dynamic contact resistance

10.19587/j.cnki.1007-936x.2017.05.011

U225.3

A

1007-936X(2017)05-0046-07

趙施林.蘭州鐵路局嘉峪關(guān)供電段，高級(jí)工程師。

2017-01-13