[发明专利]一种接触网吊弦疲劳试验方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于接触网技术领域，特别是涉及一种接触网吊弦疲劳试验方法和装置。

背景技术

接触网是沿电气化铁路架设的，专门用于向电力机车或动车组提供电能的电能传输结构，主要由接触悬挂、定位与支持装置、支柱与基础构成，在电气化铁路上运行的电力机车或动车组靠安装在其车顶的受电弓与接触悬挂滑动接触，从而完成电能从电力系统向机车的传输，进而驱动列车前进。

其中，吊弦是用来连接承力索与接触线的关键部件，其作用是确定接触线在空间的位置，并使接触线在空中保持相对平直的状态，从而使受电弓在与接触线滑动接触过程中更为平顺，因此，在受电弓与接触网相互作用过程中，吊弦承受了复杂的载荷，包括静态载荷、吊弦松弛过程的弯曲载荷、吊弦绷直瞬间的冲击载荷以及后续振动过程中的交变载荷等。

接触网现场运营过程中已经发现了不同规模的吊弦疲劳失效事件，吊弦一旦发生失效，轻则损坏受电弓，重则导致弓网系统故障、变电所跳闸等导致列车停车等事件，尤其是高速铁路，列车意外停电的影响更恶劣。

因此，在关于吊弦疲劳的实验室研究过程中，需要开展定量的吊弦疲劳试验，现有的吊弦疲劳试验方法大多采用上部加载的方式。

而现有的吊弦疲劳试验方法主要存在如下缺点：

1.吊弦的驱动方式和运动过程与吊弦现场实际工况有明显区别；吊弦现场典型的实际工况是受电弓将接触线抬高，即吊弦下部抬高，在承力索上升速度小于接触线上升速度的情况下，吊弦发生松弛，在受电弓通过后，接触线快速向下运动，随之带动吊弦绷直，现有的吊弦疲劳试验方法中从上部提起的过程和吊弦现场实际工况不符。

2.吊弦疲劳试验结果与单个运动周期的执行频率有关；从理论分析来看，吊弦绷直瞬间，吊弦内部的受力是影响吊弦疲劳寿命的重要因素，而现有吊弦疲劳试验方法中吊弦绷直瞬间的受力除了取决于配重物的质量以外，还与冲击前吊弦上部的向上运行速度有关，速度越快，瞬间受力越大。现有吊弦上部的运行轨迹一般按照正弦运动设置，所以，每一个运动周期的执行频率如果越高，则吊弦上部经过同一点的运行速度越快。若吊弦疲劳试验结果与单个运动周期的执行频率有关的话，则需要精确计算应该采用的试验频率，而现有标准在这方面并没有规定，且计算困难，另外，在现有吊弦疲劳试验方法基础上盲目开展加速疲劳试验更是缺乏依据，若仍要执行加速试验，则直接影响了实验结果的说服力。而吊弦受到的瞬间力的作用时间会受试验装置的驱动能力影响，若驱动能力较差，吊弦上部在冲击瞬间可能发生短暂的减速再加速，再如果试验装置加工公差较大，可能在冲击瞬间受公差旷量的影响下，导致吊弦上部运动瞬间停止而在通过旷量后再次启动，导致吊弦冲击的瞬间受力很难控制或不可控。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种接触网吊弦疲劳试验方法，使吊弦的疲劳试验中疲劳载荷加载过程不受机械驱动装置本身个别参数不易控制的影响；同时，能够模拟更真实的吊弦现场实际工况，提高吊弦疲劳试验结果的精准性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种接触网吊弦疲劳试验方法，包括步骤：

S100将吊弦上端固定于刚体或固定于弹性体上，并将吊弦下端悬挂配重物，所述配重物在垂直方向自由运动；

S200进行吊弦载荷加载，进行多组试验测试吊弦疲劳；

所述吊弦载荷加载，包括步骤：

S201吊弦下端连接配重物，使吊弦处于受拉力并绷直状态；

S202由抬升装置驱动吊弦下端或驱动配重物垂直抬升；

S203当抬升至试验高度时，瞬间将吊弦下端或配重物释放，使配重物带动吊弦下端自由下落，直至吊弦再次绷直，配重物停止向下运动，完成一次试验周期。

进一步的是，所述配重物带动吊弦下端自由下落时，所述吊弦下端下落到的最低点由吊弦自然绷直后的最低点决定；提高了实验和实际过程的一致性。

进一步的是，所述吊弦下端设置有限位装置；实现在吊弦未完全绷直时，由限位装置决定吊弦下部可达的最低位置。

进一步的是，在进行测试吊弦疲劳时：

当所述吊弦下端自由下落的加速度等于当地的重力加速度，即为无任何摩擦力干扰的自由落体试验状态；

当所述吊弦下端自由下落的加速度大于当地的重力加速度，即在吊弦下端加入额外的向下力，以模拟接触线波动特性；

当所述吊弦下部自由下落的加速度小于当地的重力加速度，即在吊弦下端下落过程中加入定量的阻尼、摩擦力或直接主动控制，以模拟接触线的运动轨迹。