专利名称：一种机车受电弓主动控制装置及试验方法
技术领域：
本发明涉及一种机车受电弓主动控制试验装置。
背景技术：
目前，已知的受电弓主动控制装置，主要是国外的法维莱公司生产的CX型的主动控制受电弓，主要由滑板、上框架、下臂杆、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。当受电弓升降弓时，通过压缩空气经电控阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的升弓弹簧，升弓弹簧使下臂杆转动，抬升上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。传统电力机车主动控制装置的技术核心是通过改变气缸的进气量实现受电弓位移的控制。但这种控制方式的响应速度相对较慢，实际中仍会发生弓网离线，给机车安全运行带来一定影响。

发明内容
为改善现有的主动控制受电弓的驱动装置传动气囊的滞后性，使弓网离线率有所减少，减少弓网电弧的发生，本发明提供一种机车受电弓主动控制试验装置。本发明是从一个新的角度实现受电弓主动控制技术，采用电气和机械结合形式代替传统的液压气缸控制，运用检测技术和控制技术，实现对机车运行和弓网接触状态的信号实时检测，通过对信号的处理，实现弓网离线控制和受电弓主动控制。为机车的稳定集流、减少弓网离线率以及提闻运行质量打下良好的实验基础。本发明的目的通过以下技术方案来实现
一种机车受电弓主动控制试验装置，该装置包括模拟机车弓网装置(I)、电气控制装置(2 )、模拟机车负载装置(3 )和用于给上述装置供电的电源装置(4 )。所述模拟机车弓网装置(I)包括用于模拟真实受电弓的受电弓质量块(10)和驱动受电弓升降的机械驱动装置(11)，传感器(12)，机械驱动装置(11)和与该机械驱动装置
(11)连接的第一电机(13)，该第一电机(13)与所述电气控制装置(2)连接，同时所述传感器(12 )将信号传送至所述电气控制装置(2 );所述受电弓质量块(10 )上方设置有受电弓碳滑板(14)和用于模拟机车速度的圆盘(15)。进一步，所述圆盘(15)上设置有模拟铁路机车运行时的接触线(150)。进一步，所述电源装置包括调压器和交流电源，所述调压器与负载串联。进一步，所述负载通过导线和碳刷连接，所述碳刷通过导线与接触线连接，所述调压器与所述受电弓碳滑板连接。一种机车受电弓主动控制试验装置，所述电气控制装置包括
信号调理单元，用于调理所述传感器传输来的信号；
A/D转换单元，用于对信号调理单元的信号进行A/D转换；
控制器，用于对A/D转换单元的信号进行分析处理；
采集单元，用于采集所述第一电机运行时的电信号；脉冲输出单元，用于接收来自控制器的信号并输出脉冲；
电机驱动器，用于接收脉冲输出单兀的信号并驱动第一电机。本发明的有益效果
实现在实验室内模拟机车的运行，并改造了受电弓升降弓的驱动装置，结合相应的控制平台，能够有效的对受电弓进行控制。机车运行时 ，完成受电弓的主动控制，降低了弓网离线率，提高受流质量。此套模拟装置结构简单，实现方便，尤其在主动控制方面提出了新的电气控制来代替液压气缸S控制的新方法，可以为受电弓主动控制打下良好的基础，也同时为广大研究工作者提供了研究弓网关系的新途径。


图I :受电弓的动力学模型等效 图2 :受电弓一元质量块弓网耦合模型；
图3 :机车受电弓主动控制试验装置结构原理 图4 :受电弓主动控制机械装置图 图5 :受电弓主动控制的电气控制结构原理图。
具体实施例方式本发明中的模拟机车弓网装置能够模拟机车的运行和弓网之间的相对运动，并在受电弓的底座安装电气控制装置代替目前的液压气缸控制，受电弓的其它结构保持不变。受电弓升降的主动控制部分安装在机车内，实时的反映机车的运行状态，且容易操作，自动调节弓网之间的动态变化，实现受电弓的主动控制。下面结合附图对本发明做详细说明，分为机械和电气控制两大部分。(一)机械设计
本套装置主要把实际的受电弓进行模型化，运用受电弓的线性动力学模型进行等效，其等效图如图I所示。弓网模型的运动微分方程可以用下式来表示
权利要求
1.一种机车受电弓主动控制试验装置，其特征在于，该装置包括模拟机车弓网装置(I)、电气控制装置(2)、模拟机车负载装置(3)和用于给上述装置供电的电源装置(4)。
2.所述模拟机车弓网装置(I)包括用于模拟真实受电弓的受电弓质量块(10)和驱动受电弓升降的机械驱动装置(11)，传感器(12)，机械驱动装置(11)和与该机械驱动装置(II)连接的第一电机(13)，该第一电机(13 )与所述电气控制装置(2 )连接，同时所述传感器(12)将信号传送至所述电气控制装置(2);所述受电弓质量块(10)上方设置有受电弓碳滑板(14 )和用于模拟机车速度的圆盘(15 )。
3.根据权利要求I所述的一种机车受电弓主动控制试验装置，其特征在于，所述圆盘(15)上设置有模拟铁路机车运行时的接触线(150)。
4.根据权利要求I所述的一种机车受电弓主动控制试验装置，其特征在于，所述电源装置包括调压器和交流电源，所述调压器与负载串联。
5.根据权利要求I所述的一种机车受电弓主动控制试验装置，其特征在于，所述负载通过导线和碳刷连接，所述碳刷通过导线与接触线连接，所述调压器与所述受电弓碳滑板连接。
6.根据权利要求I所述的一种机车受电弓主动控制试验装置，其特征在于，所述电气控制装置包括 信号调理单元，用于调理所述传感器传输来的信号； A/D转换单元，用于对信号调理单元的信号进行A/D转换； 控制器，用于对A/D转换单元的信号进行分析处理； 采集单元，用于采集所述第一电机运行时的电信号； 脉冲输出单元，用于接收来自控制器的信号并输出脉冲； 电机驱动器，用于接收脉冲输出单兀的信号并驱动第一电机。
全文摘要
本发明涉及一种机车受电弓主动控制试验装置及试验方法，该装置包括模拟机车弓网装置、电气控制装置和用于给上述装置供电的电源装置。所述模拟机车弓网装置包括用于模拟受电弓的质量块和驱动受电弓升降运动的机械驱动装置，所述质量块下方设置有机械驱动装置和与该机械驱动装置连接的第一电机，该第一电机与所述电气控制装置连接。本发明模拟装置结构简单、实现方便，尤其在主动控制方面提出了基于电气控制来代替传统液压传动气缸控制的新方法，可以为受电弓主动控制的换代产品研制打下良好的基础，也同时为广大研究工作者提供了研究弓网关系的新途径。
文档编号G01R31/00GK102721879SQ20121013920
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者任朋彪, 张晓东, 徐建忠, 李华伟, 李国国, 杨志鹏, 范瑜, 闫莎莎, 韩丙光, 马法运 申请人:北京交通大学