降低弓網(wǎng)磨損的受電弓主動控制系統(tǒng)的設計.pdf

1、高速鐵路是世界鐵路的一項重大技術成就，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一步提速的關鍵問題之一。尤其是在全球面臨日益加劇的資源、能源和環(huán)境問題的嚴峻形勢下，弓網(wǎng)摩擦磨損及其主動控制的研究受到國內外專家學者和工程技術人員的廣泛關注和高度重視。
　　在我國高速鐵路迅猛發(fā)展的背景下，本文以摩擦學原理、滑動電接觸理論、現(xiàn)代控制

2、理論為理論基礎，結合微控制技術和載流摩擦磨損試驗，采用仿真分析與試驗驗證相結合的方法，對降低弓網(wǎng)磨損的受電弓主動控制系統(tǒng)進行了研究。
　　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、.基于摩擦學原理，結合載流擦磨損試驗，采用多物理場有限元方法對弓網(wǎng)磨損的控制效果進行了評估。結果表明：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。
　　在當前國家的能源缺口越來越大，鐵路運輸在國民經(jīng)濟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，適應我國高速鐵路技術的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義；對于解決