本發(fā)明涉及弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的評(píng)估領(lǐng)域，特別是一種覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的狀態(tài)評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電氣化鐵路運(yùn)輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，弓網(wǎng)受流質(zhì)量是評(píng)定高速鐵路運(yùn)行安全與否的條件之一。接觸網(wǎng)長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，在冬天或者高海拔地區(qū)時(shí)，接觸網(wǎng)上容易結(jié)冰，影響弓網(wǎng)接觸系統(tǒng)的正常受流。接觸網(wǎng)覆冰不僅會(huì)降低弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性，引發(fā)弓網(wǎng)電弧，加劇弓網(wǎng)舞動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致接觸網(wǎng)設(shè)備損壞，如接觸線脫弓、接觸線斷裂等嚴(yán)重事故。覆冰又與弓網(wǎng)受流質(zhì)量息息相關(guān)，故而在覆冰情況下可以根據(jù)弓網(wǎng)受流質(zhì)量來(lái)判斷是否需要馬上實(shí)施除冰措施。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在接觸網(wǎng)覆冰情況下的弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性至關(guān)重要。

2、目前國(guó)內(nèi)對(duì)于弓網(wǎng)受流質(zhì)量的研究大都是基于仿真模擬進(jìn)行，不能完全反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。盡管我國(guó)對(duì)弓網(wǎng)受流質(zhì)量進(jìn)行了大量研究，但是尚未形成完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系只能從接觸壓力、燃弧率、接觸點(diǎn)垂向位移、定位點(diǎn)抬升等單一表征因素來(lái)評(píng)估弓網(wǎng)受流質(zhì)量及其穩(wěn)定性，并且有部分研究成果還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中得到充分驗(yàn)證和應(yīng)用。目前缺少一種能夠?qū)嶋H使用并且更能反映弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的表征因素和一種狀態(tài)評(píng)估方法來(lái)判斷弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性。為了能夠更好地反映接觸網(wǎng)在覆冰情況下的受流質(zhì)量穩(wěn)定性以決定是否實(shí)施除冰措施來(lái)保證高速鐵路的正常運(yùn)行，現(xiàn)急需建立一種覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的狀態(tài)評(píng)估方法，給予電氣化鐵路安全運(yùn)行的保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了更準(zhǔn)確的評(píng)估覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量的穩(wěn)定性，本發(fā)明提供了一種覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的狀態(tài)評(píng)估方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

2、第一步：搭建覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)包括：霍爾電流傳感器(1)、高精度電壓傳感器(2)、速度傳感器(3)、光電傳感器(4)、濾波器(5)、上位機(jī)(6)、終端(7)、受電弓(8)、列車(9)、上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)、上部高精度電壓傳感器(13)、中部高精度電壓傳感器(14)、下部高精度電壓傳感器(15)、上部速度傳感器(16)、中部速度傳感器(17)、下部速度傳感器(18)、上部光電傳感器(19)、中部光電傳感器(20)、下部光電傳感器(21)；

3、所述霍爾電流傳感器(1)包括上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)，高精度電壓傳感器(2)包括上部高精度電壓傳感器(13)、中部高精度電壓傳感器(14)、下部高精度電壓傳感器(15)，速度傳感器(3)包括上部速度傳感器(16)、中部速度傳感器(17)、下部速度傳感器(18)，光電傳感器(4)包括上部光電傳感器(19)、中部光電傳感器(20)、下部光電傳感器(21)；

4、所述上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)安裝在受電弓(8)的框架之上，上部高精度電壓傳感器(13)、中部高精度電壓傳感器(14)、下部高精度電壓傳感器(15)并聯(lián)安裝在受電弓(8)接觸點(diǎn)兩側(cè)，上部速度傳感器(16)、中部速度傳感器(17)、下部速度傳感器(18)固定在列車(9)車身之上，上部光電傳感器(19)、中部光電傳感器(20)、下部光電傳感器(21)安裝在受電弓(8)上部的側(cè)邊，濾波器(5)、上位機(jī)(6)、終端(7)放置于列車(9)車廂內(nèi)部；

5、所述上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)、上部高精度電壓傳感器(13)、中部高精度電壓傳感器(14)、下部高精度電壓傳感器(15)、上部速度傳感器(16)、中部速度傳感器(17)、下部速度傳感器(18)、上部光電傳感器(19)、中部光電傳感器(20)、下部光電傳感器(21)的輸出端與濾波器(5)的輸入端電連接，濾波器(5)的輸出端與上位機(jī)(6)的輸入端電連接，上位機(jī)(6)的輸出端與終端(7)的輸入端電連接；

6、第二步：基于搭建的覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性測(cè)試平臺(tái)，提出了一種覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性的狀態(tài)評(píng)估方法，包括以下步驟：

7、s1：定義一個(gè)時(shí)間零點(diǎn)，從時(shí)間零點(diǎn)開始，上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)每0.2s檢測(cè)一次電流，檢測(cè)時(shí)間為5min，共檢測(cè)1500次，將檢測(cè)的電流數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波器(5)消除諧波后，輸送到上位機(jī)(6)，在上位機(jī)(6)中計(jì)算第i次檢測(cè)的電流的平均值iavi，單位為a：

8、

9、式(1)中，i1i為上部霍爾電流傳感器(10)第i次檢測(cè)的電流值，i2i為中部霍爾電流傳感器(11)第i次檢測(cè)的電流值，i3i為下部霍爾電流傳感器(12)第i次檢測(cè)的電流值，以上電流單位均為a；

10、s2：與上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)同一個(gè)時(shí)間零點(diǎn)，從時(shí)間零點(diǎn)開始，上部高精度電壓傳感器(13)、中部高精度電壓傳感器(14)、下部高精度電壓傳感器(15)每0.2s檢測(cè)一次電壓，檢測(cè)時(shí)間為5min，共檢測(cè)1500次，將檢測(cè)的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波器(5)消除諧波后，輸送到上位機(jī)(6)，在上位機(jī)(6)中計(jì)算第i次檢測(cè)的電壓的平均值uavi，單位為v：

11、

12、式(2)中，u1i為上部高精度電壓傳感器(13)第i次檢測(cè)的電壓值，u2i為中部高精度電壓傳感器(14)第i次檢測(cè)的電壓值，u3i為下部高精度電壓傳感器(15)第i次檢測(cè)的電壓值，以上電壓?jiǎn)挝痪鶠関；

13、s3：與上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)同一個(gè)時(shí)間零點(diǎn)，從時(shí)間零點(diǎn)開始，上部速度傳感器(16)、中部速度傳感器(17)、下部速度傳感器(18)每1min檢測(cè)一次速度，檢測(cè)時(shí)間為5min，共檢測(cè)五次，將檢測(cè)的速度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波器(5)消除諧波后，輸送到上位機(jī)(6)，在上位機(jī)(6)中計(jì)算第i次檢測(cè)的速度的平均值vavi，單位為km/h：

14、

15、式(3)中，v1i為上部速度傳感器(16)第i次檢測(cè)的速度值，v2i為中部速度傳感器(17)第i次檢測(cè)的速度值，v3i為下部速度傳感器(18)第i次檢測(cè)的速度值，以上速度單位均為km/h；

16、計(jì)算5min內(nèi)的平均速度vav，單位為km/h：

17、

18、s4：與上部霍爾電流傳感器(10)、中部霍爾電流傳感器(11)、下部霍爾電流傳感器(12)同一個(gè)時(shí)間零點(diǎn)，從時(shí)間零點(diǎn)開始，上部光電傳感器(19)、中部光電傳感器(20)、下部光電傳感器(21)持續(xù)工作5min，檢測(cè)弓網(wǎng)離線時(shí)間，檢測(cè)到的弓網(wǎng)離線時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波器(5)消除諧波后，輸送到上位機(jī)(6)，在上位機(jī)(6)中計(jì)算平均弓網(wǎng)離線時(shí)間tav，單位為min：

19、

20、式(5)中，t1為上部光電傳感器(19)檢測(cè)的弓網(wǎng)離線時(shí)間，t2為中部光電傳感器(20)檢測(cè)的弓網(wǎng)離線時(shí)間，t3為下部光電傳感器(21)檢測(cè)的弓網(wǎng)離線時(shí)間，以上時(shí)間單位均為min；

21、計(jì)算平均弓網(wǎng)離線率ρ：

22、

23、式(6)中，t為總檢測(cè)時(shí)間，在這取5min；

24、所述s1、s2、s3、s4同時(shí)進(jìn)行；

25、s5：將上位機(jī)(6)中所得到的iavi、uavi、vav、ρ輸入到終端(7)中，計(jì)算接觸電阻ri、平均接觸電阻接觸電阻方差s2，其中電阻單位為ω：

26、

27、式(8)中，n為總檢測(cè)次數(shù)；

28、s6：計(jì)算速度性能因子pv：

29、pv＝-5.861e-10vav3+2.188e-6vav2-0.002176vav+1.057?????????????????(10)

30、s7：計(jì)算接觸電阻穩(wěn)定性因子hr：

31、hr＝3.891e9(s2)4-4.479e7(s2)3+1.412e5(s2)2+97.99s2+0.09772???????????(11)

32、s8：計(jì)算覆冰情況下弓網(wǎng)受流穩(wěn)定性因子gw：

33、gw＝pv·hr????????????????????????????????(12)

34、第三步：基于上述s4和s8計(jì)算得到的平均弓網(wǎng)離線率ρ和弓網(wǎng)受流穩(wěn)定性因子gw進(jìn)行覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性狀態(tài)評(píng)估：

35、當(dāng)ρ∈(0，0.05]且gw∈(0,0.3]時(shí)表征覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性良好，當(dāng)ρ∈(0，0.05]且gw∈(0.3,0.5]時(shí)表征覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性一般，當(dāng)ρ∈(0，0.05]且gw∈(0.5,1]或ρ∈(0.05,1]時(shí)表征覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量穩(wěn)定性較差，需要立刻為接觸網(wǎng)實(shí)施除冰融冰操作；

36、第四步：重復(fù)以上操作，即可檢測(cè)在不同地段、時(shí)間段的列車在覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量的穩(wěn)定性。

37、本發(fā)明有益效果在于：

38、(1)采用多個(gè)傳感器，測(cè)量數(shù)據(jù)取各個(gè)傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，使得誤差降到最?。?/p>

39、(2)可通過(guò)上位機(jī)與終端完成智能化的計(jì)算與控制，采集數(shù)據(jù)方便且高效；

40、(3)能夠較為準(zhǔn)確地對(duì)覆冰情況下弓網(wǎng)受流質(zhì)量的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，以便及時(shí)采取措施對(duì)覆冰接觸網(wǎng)進(jìn)行除冰融冰操作，保障了鐵路的安全運(yùn)行。