一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法

本发明涉及轨道交通工具试验，尤其是涉及一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法。

背景技术：

1、在电气化铁路网络中，受电弓和接触网组成的弓网摩擦副是保障铁路运营的关键组成部分。弓网摩擦副在长交、变载荷、强电流、高电压、高速滑动、移动拉弧及复杂环境下的摩擦磨损问题突出，其电接触特性及载流摩擦学行为直接影响列车运行的可靠性、安全性、可维护性和经济性。

2、传统的滑动接触受流通过受电弓与接触线或集电靴与导电轨的滑动摩擦实现，是客货车、动车组及地铁等多种制式车辆能源的唯一传输路径。但传统受电弓滑板磨耗仍是制约其寿命、安全性与可靠性提升的关键因素之一，通过弓头结构创新设计有望大幅提高弓网系统的可靠性和寿命，即采用滚动弓头代替滑动弓头，以滚滑接触运动代替两维滑动接触运动，使接触副具有更低的摩擦系数和更小的磨损率。但目前各工况参数对滚滑运动模式下滚动弓头的受流机理及摩擦学行为的影响是不清晰的。针对于此，本发明提出一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，可研究不同工况参数对滚滑运动模式下滚动弓头的受流机理及摩擦学行为的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，可模拟轨道列车实际运行过程中载流运行工况，对铜合金接触线和受流滚筒两端实时电压、电流进行监测，将实时电压、电流数据传输至数据采集系统并处理，可实现对铜合金接触线和受流滚筒实时滚滑接触电阻的测量；并对铜合金接触线和受流滚筒间的法向载荷和摩擦力进行监测，将实时法向力、摩擦力数据传输至数据采集系统并处理，可实现对铜合金接触线和受流滚筒实时滚滑摩擦系数的测量。

2、本发明提供了一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，包括试验平台、伺服丝杆组件、法向加载组件、受流滚筒试验组件和摩擦旋转盘组件，试验平台的上方设有伺服丝杆组件，伺服丝杆组件通过丝杆螺母座连接法向加载组件，法向加载组件和受流滚筒试验组件连接固定，受流滚筒试验组件中受流滚筒和摩擦旋转盘组件摩擦接触。

3、优选的，伺服丝杆组件包括第一导轨垫板、第一导轨滑块、丝杆支撑座、丝杆支撑座固定板、传动丝杆、第二导轨垫板、第二导轨滑块、丝杆螺母座、丝杆固定座、联轴器、丝杆固定座固定板、伺服电机；伺服丝杆组件包括设置在试验平台上方与其固定连接的第一导轨垫板和第二导轨垫板，第一导轨垫板和第一导轨滑块固定连接，第二导轨垫板和第二导轨滑块固定连接，试验平台和伺服丝杆组件固定连接通过固定丝杆支撑座、丝杆固定座、丝杆支撑座固定板和丝杆固定座固定板，丝杆支撑座与丝杆固定座之间设置有传动丝杆及丝杆螺母座，传动丝杆一端通过联轴器与伺服电机输出端传动连接，伺服电机带动传动丝杆转动，从而带动丝杆螺母座运动。

4、优选的，第一导轨滑块、第二导轨滑块相互平行，第一导轨滑块和第二导轨滑块之间设置有用于传动的电机丝杆组件。

5、优选的，法向加载组件包括法向组件支撑板、第三导轨滑块、试验组件固定架、第四导轨滑块、法向力传感器、减震弹簧、气缸-弹簧连接件、气缸安装座和加载气缸；法向加载组件包括与丝杆螺母座固定连接的法向组件支撑板，法向组件支撑板上方固定安装有第三导轨滑块、第四导轨滑块，第三导轨滑块和第四导轨滑块上设有试验组件固定架，试验组件固定架连接法向力传感器，法向力传感器从近到远依次顺序固定连接有减震弹簧、气缸-弹簧连接件和加载气缸，加载气缸固定于气缸安装座端面，气缸安装座固定连接于法向组件支撑板。

6、优选的，受流滚筒试验组件包括摩擦力传感器第一连接件、摩擦力传感器、摩擦力传感器第二连接件、第一端盖组件、第一锁紧螺母、第一陶瓷球轴承、第二锁紧螺母、受流滚筒、受流滚筒旋转支撑轴、第二陶瓷球轴承、第三锁紧螺母、第一水银滑环支撑架、第一水银滑环、第二端盖组件、受流滚筒支撑架和第五导轨滑块；受流滚筒试验组件包括受流滚筒，受流滚筒通过轴肩定位安装于受流滚筒旋转支撑轴中部，并通过第二锁紧螺母锁紧，受流滚筒旋转支撑轴轴端设置有第一水银滑环，第一水银滑环通过第一水银滑环支撑架固定连接于受流滚筒旋转支撑轴轴端，受流滚筒旋转支撑轴两端设置有第一陶瓷球轴承和第二陶瓷球轴承，第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承通过受流滚筒旋转支撑轴轴肩定位轴承内圈，通过第一端盖组件、第二端盖组件定位轴承外圈，锁紧第一端盖组件、第二端盖组件可分别固定第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承外圈，通过第一锁紧螺母、第三锁紧螺母进行预紧，调节第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承轴向游隙，第一端盖组件、第二端盖组件固定于受流滚筒支撑架，受流滚筒支撑架固定连接于第五导轨滑块，第五导轨滑块与试验组件固定架固定连接，受流滚筒支撑架一端设置有摩擦力传感器，摩擦力传感器通过摩擦力传感器第一连接件、摩擦力传感器第二连接件分别固定连接于与试验组件固定架、受流滚筒支撑架。

7、优选的，受流滚筒支撑架、第五导轨滑块和试验组件固定架三者水平无倾斜。

8、优选的，摩擦旋转盘组件包括铜合金接触线、接触线安装盘、绝缘盘、旋转底盘和第二水银滑环；铜合金接触线固定连接于接触线安装盘，接触线安装盘固定连接于绝缘盘，绝缘盘固定连接于旋转底盘，接触线安装盘旋转中心处设置有第二水银滑环。

9、优选的，将受流滚筒安装在旋转支撑轴上，并用锁紧螺母锁紧，然后将受流滚筒和旋转支撑轴安装在受流滚筒支撑架上，并用第一端盖组件、第二端盖组件进行固定，用锁紧螺母和调节轴承游隙；将铜合金接触线安装在接触线安装盘上；启动气源，加载气缸驱动试验组件固定架进行法向运动进而带动受流滚筒试验组件法向运动并最终与摩擦旋转盘组件接触；将直流电源的正负极接线柱分别与第一水银滑环和第二水银滑环连接，开启直流电源，调节至试验电流；给摩擦旋转盘组件施加旋转运动到试验转速，伺服电机带动传动丝杆转动，从而带动丝杆螺母座运动，进而驱动与丝杆螺母座固定连接的法向加载组件进行往复运动。

10、因此，本发明采用上述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，可模拟轨道列车实际运行过程中载流运行工况，对铜合金接触线和受流滚筒两端实时电压、电流进行监测，将实时电压、电流数据传输至数据采集系统并处理，可实现对铜合金接触线和受流滚筒实时滚滑接触电阻的测量；并对铜合金接触线和受流滚筒间的法向载荷和摩擦力进行监测，将实时法向力、摩擦力数据传输至数据采集系统并处理，可实现对铜合金接触线和受流滚筒实时滚滑摩擦系数的测量。

11、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，包括试验平台、伺服丝杆组件、法向加载组件、受流滚筒试验组件和摩擦旋转盘组件，试验平台的上方设有伺服丝杆组件，伺服丝杆组件通过丝杆螺母座连接法向加载组件，法向加载组件和受流滚筒试验组件连接固定，受流滚筒试验组件中受流滚筒和摩擦旋转盘组件摩擦接触。

2.根据权利要求1所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，伺服丝杆组件包括第一导轨垫板、第一导轨滑块、丝杆支撑座、丝杆支撑座固定板、传动丝杆、第二导轨垫板、第二导轨滑块、丝杆螺母座、丝杆固定座、联轴器、丝杆固定座固定板、伺服电机；伺服丝杆组件包括设置在试验平台上方与其固定连接的第一导轨垫板和第二导轨垫板，第一导轨垫板和第一导轨滑块固定连接，第二导轨垫板和第二导轨滑块固定连接，试验平台和伺服丝杆组件固定连接通过固定丝杆支撑座、丝杆固定座、丝杆支撑座固定板和丝杆固定座固定板，丝杆支撑座与丝杆固定座之间设置有传动丝杆及丝杆螺母座，传动丝杆一端通过联轴器与伺服电机输出端传动连接，伺服电机带动传动丝杆转动，从而带动丝杆螺母座运动。

3.根据权利要求2所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，第一导轨滑块、第二导轨滑块相互平行，第一导轨滑块和第二导轨滑块之间设置有用于传动的电机丝杆组件。

4.根据权利要求1所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，法向加载组件包括法向组件支撑板、第三导轨滑块、试验组件固定架、第四导轨滑块、法向力传感器、减震弹簧、气缸-弹簧连接件、气缸安装座和加载气缸；法向加载组件包括与丝杆螺母座固定连接的法向组件支撑板，法向组件支撑板上方固定安装有第三导轨滑块、第四导轨滑块，第三导轨滑块和第四导轨滑块上设有试验组件固定架，试验组件固定架连接法向力传感器，法向力传感器从近到远依次顺序固定连接有减震弹簧、气缸-弹簧连接件和加载气缸，加载气缸固定于气缸安装座端面，气缸安装座固定连接于法向组件支撑板。

5.根据权利要求1所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，受流滚筒试验组件包括摩擦力传感器第一连接件、摩擦力传感器、摩擦力传感器第二连接件、第一端盖组件、第一锁紧螺母、第一陶瓷球轴承、第二锁紧螺母、受流滚筒、受流滚筒旋转支撑轴、第二陶瓷球轴承、第三锁紧螺母、第一水银滑环支撑架、第一水银滑环、第二端盖组件、受流滚筒支撑架和第五导轨滑块；受流滚筒试验组件包括受流滚筒，受流滚筒通过轴肩定位安装于受流滚筒旋转支撑轴中部，并通过第二锁紧螺母锁紧，受流滚筒旋转支撑轴轴端设置有第一水银滑环，第一水银滑环通过第一水银滑环支撑架固定连接于受流滚筒旋转支撑轴轴端，受流滚筒旋转支撑轴两端设置有第一陶瓷球轴承和第二陶瓷球轴承，第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承通过受流滚筒旋转支撑轴轴肩定位轴承内圈，通过第一端盖组件、第二端盖组件定位轴承外圈，锁紧第一端盖组件、第二端盖组件可分别固定第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承外圈，通过第一锁紧螺母、第三锁紧螺母进行预紧，调节第一陶瓷球轴承、第二陶瓷球轴承轴向游隙，第一端盖组件、第二端盖组件固定于受流滚筒支撑架，受流滚筒支撑架固定连接于第五导轨滑块，第五导轨滑块与试验组件固定架固定连接，受流滚筒支撑架一端设置有摩擦力传感器，摩擦力传感器通过摩擦力传感器第一连接件、摩擦力传感器第二连接件分别固定连接于与试验组件固定架、受流滚筒支撑架。

6.根据权利要求5所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，受流滚筒支撑架、第五导轨滑块和试验组件固定架三者水平无倾斜。

7.根据权利要求1所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置，其特征在于，摩擦旋转盘组件包括铜合金接触线、接触线安装盘、绝缘盘、旋转底盘和第二水银滑环；铜合金接触线固定连接于接触线安装盘，接触线安装盘固定连接于绝缘盘，绝缘盘固定连接于旋转底盘，接触线安装盘旋转中心处设置有第二水银滑环。

8.根据权利要求1-7所述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置的试验方法，其特征在于，将受流滚筒安装在旋转支撑轴上，并用锁紧螺母锁紧，然后将受流滚筒和旋转支撑轴安装在受流滚筒支撑架上，并用第一端盖组件、第二端盖组件进行固定，用锁紧螺母和调节轴承游隙；将铜合金接触线安装在接触线安装盘上；启动气源，加载气缸驱动试验组件固定架进行法向运动进而带动受流滚筒试验组件法向运动并最终与摩擦旋转盘组件接触；将直流电源的正负极接线柱分别与第一水银滑环和第二水银滑环连接，开启直流电源，调节至试验电流；给摩擦旋转盘组件施加旋转运动到试验转速，伺服电机带动传动丝杆转动，从而带动丝杆螺母座运动，进而驱动与丝杆螺母座固定连接的法向加载组件进行往复运动。

技术总结本发明公开了一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，包括试验平台、伺服丝杆组件、法向加载组件、受流滚筒试验组件和摩擦旋转盘组件，试验平台的上方设有伺服丝杆组件，伺服丝杆组件通过丝杆螺母座连接法向加载组件，法向加载组件和受流滚筒试验组件连接固定，受流滚筒试验组件中受流滚筒和摩擦旋转盘组件摩擦接触。本发明采用上述的一种面向电气化轨道列车的滚滑受流试验装置及试验方法，可模拟轨道列车实际运行过程中载流运行工况，并对铜合金接触线和受流滚筒两端实时电压、电流进行监测，将实时电压、电流数据传输至数据采集系统并处理，可实现对铜合金接触线和受流滚筒实时滚滑接触电阻的测量。技术研发人员：任岩平,朱旻昊,谢克力,樊小强,彭金方,刘建华,贺继樊,杨文贤,熊晟受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4