CN103235209B - 实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置 - Google Patents

Abstract

一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，属于电气化铁路机车滑动电接触技术领域。本发明模拟铁路弓网高速滑动电接触产生电磁噪声，用于研究弓网电磁噪声的产生机理、影响因素、时空分布规律及其抑制方法。本发明包括底座，在底座上设置有横向移动机构和转盘传动机构，在横向移动机构上设置有滑板压力调节机构；所述横向移动机构由横向移动台底座、横向移动台、连杆、具有偏心轴的曲柄盘及横向移动台驱动电机组成；所述滑板压力调节机构由U形底座、步进电机、滑杆、滚珠丝杠、主动滑动台、弹簧、压力传感器、被动滑动台、绝缘板、导线及碳滑板组成；所述转盘传动机构由转盘、摩擦导线、转盘驱动电机、皮带轮、皮带及轴承座组成。

Description

实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置

技术领域

本发明属于电气化铁路机车滑动电接触技术领域，特别是涉及一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置。

背景背术

受电弓与接触网系统(简称弓网系统)是电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分，列车靠受电弓滑板与接触网导线之间的滑动接触获取动力。受电弓滑板与接触网导线是一对特殊的载流滑动摩擦副，在受电弓滑板与接触网导线的载流滑动运行过程中，会产生气体放电现象，即弓网电弧，并且这种现象将长期存在。

弓网电弧会向周围发射高强度的宽频电磁噪声，对铁路沿线的通讯信号、无线电信号以及机车的控制信号造成很大干扰，甚至会导致通讯中断和无线电信号失效。因此，研究弓网电弧放电的特性和物理过程，进而研究弓网系统滑动电接触电磁噪声的产生机理、影响因素、时空分布规律及其抑制方法，对于减少弓网系统电磁噪声干扰、提高铁路通信系统通信质量、改善供电系统电能质量、丰富滑动电接触理论均具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，该装置模拟铁路弓网高速滑动电接触产生电磁噪声，用于研究弓网电磁噪声的产生机理、影响因素、时空分布规律及其抑制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，包括底座，在底座上设置有横向移动机构和转盘传动机构，在横向移动机构上设置有滑板压力调节机构；

所述横向移动机构由横向移动台底座、横向移动台、连杆、具有偏心轴的曲柄盘及横向移动台驱动电机组成；所述横向移动台底座固定在底座上，横向移动台底座的上表面具有滑枕，在横向移动台底座的上部设置有横向移动台，横向移动台的下表面具有凹槽，所述凹槽与滑枕相对应；在横向移动台的侧方设置有横向移动台驱动电机，所述连杆的一端与横向移动台相铰接，另一端通过偏心轴与曲柄盘相连接，所述连杆所在平面与横向移动台底座上的滑枕相平行；所述曲柄盘设置在横向移动台驱动电机轴上；

所述滑板压力调节机构由此形底座、步进电机、滑杆、滚珠丝杠、主动滑动台、弹簧、压力传感器、被动滑动台、绝缘板、导线及碳滑板组成；所述此形底座固定在横向移动机构的横向移动台上，且此形底座的两侧板与横向移动台底座上的滑枕相平行；在此形底座的内部固定设置具有通孔的滚珠丝杠支座，所述滚珠丝杠的一端设置在滚珠丝杠支座的通孔内，另一端与步进电机轴相连接，所述滚珠丝杠与此形底座的侧板垂直；在此形底座的内部设置有主动滑动台，在主动滑动台的中部设置具有内螺纹的中部通孔，所述主动滑动台通过中部通孔的内螺纹与滚珠丝杠相配合；在中部通孔两侧的主动滑动台上设置有第二通孔，在此形底座的内部设置有滑杆，所述滑杆与此形底座的侧板垂直，且滑杆的两端分别固定在此形底座的两侧板上，所述滑杆设置在主动滑动台的第二通孔内；在此形底座的上方、主动滑动台的侧方设置具有第三通孔的被动滑动台，被动滑动台通过第三通孔与滑杆相连接；所述压力传感器的一侧固定在被动滑动台上，另一侧与具有凸起的弹簧底座相连接，在所述主动滑动台的侧部设置有第二凸起，所述弹簧一端设置在凸起上，另一端设置在第二凸起上；在被动滑动台上远离主动滑动台的一侧设置有侧板，在侧板的外侧设置有碳滑板，碳滑板与被动滑动台通过螺栓相连接，在被动滑动台侧板内侧的螺栓上设置有导线，所述螺栓与被动滑动台侧板绝缘设置，被动滑动台的侧板与碳滑板、侧板与导线之间分别设置有绝缘板；

所述转盘传动机构由转盘、摩擦导线、转盘驱动电机、皮带轮、皮带及轴承座组成；所述转盘设置在底座的上方，在转盘的两侧设置有固定在底座上的轴承座，所述转盘通过转盘轴与轴承座相连接；在靠近转盘驱动电机的转盘轴和转盘驱动电机轴上均设置有皮带轮，所述皮带轮之间通过皮带相连接；在转盘圆周上设置有导线凹槽，在导线凹槽内设置有摩擦导线；所述转盘垂直于滑板压力调节机构的碳滑板，且转盘上的摩擦导线与碳滑板接触；

所述转盘、转盘轴、轴承座及底座采用导电材质。

所述滑枕的横截面为梯形，数量为两个，且所述连杆设置在两个滑枕间。

在所述转盘上等角度设置有圆形孔。

所述皮带数量为三条。

所述螺栓与被动滑动台侧板之间设置有绝缘垫。

本发明的有益效果：

本发明提供一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，该装置模拟铁路弓网高速滑动电接触产生电磁噪声，用于研究弓网电磁噪声的产生机理、影响因素、时空分布规律及其抑制方法。

附图说明

图1是本发明的实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的转盘传动机构的结构示意图；

图4是本发明的横向移动机构的结构示意图；

图5是本发明的滑板压力调节机构的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

其中，1--底座，2--转盘，3--摩擦导线，4--转盘驱动电机，5--皮带轮，6--轴承座，7--转盘轴，8--横向移动台，9--横向移动台底座，10--横向移动台驱动电机，11--连杆，12--曲柄盘，13--步进电机，14--滑枕，15--滑杆，16--滚珠丝杠，17--主动滑动台，18--弹簧，19--压力传感器，20--被动滑动台，21--绝缘板，22--导线，23--碳滑板，24--皮带，25--偏心轴，26--凹槽，27--固定铰支座，28--此形底座，29--滚珠丝杠支座，30--螺栓，31--中部通孔，32--第二通孔，33--第三通孔，34--凸起，35--弹簧底座，36--第二凸起，37--转盘传动机构，38--横向移动机构，39--滑板压力调节机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图6所示，一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，包括铸铁底座1，在铸铁底座1上设置有横向移动机构38和转盘传动机构37，在横向移动机构38上设置有滑板压力调节机构39。

所述横向移动机构38由横向移动台底座9、横向移动台8、连杆11、具有偏心轴25的曲柄盘12及横向移动台驱动电机10组成；所述横向移动台底座9固定在铸铁底座1上，横向移动台底座9的上表面具有滑枕14，在横向移动台底座9的上部设置有横向移动台8，横向移动台8的下表面具有凹槽26，所述凹槽26与滑枕14相对应，以便横向移动台8沿着滑枕14在横向移动台底座9上滑动；在横向移动台8的侧方设置有横向移动台驱动电机10，所述连杆11的一端与固定在横向移动台8上的固定铰支座27相铰接，另一端通过偏心轴25与曲柄盘12相连接，所述连杆11所在平面与横向移动台底座9上的滑枕14相平行；所述曲柄盘12设置在横向移动台驱动电机10轴上，所述横向移动台驱动电机10通过电机支架固定在铸铁底座1上。

所述滑板压力调节机构39由此形底座28、步进电机13、滑杆15、滚珠丝杠16、主动滑动台17、弹簧18、压力传感器19、被动滑动台20、绝缘板21、导线22及碳滑板23组成；所述此形底座28固定在横向移动机构38的横向移动台8上，且此形底座28的两侧板与横向移动台底座9上的滑枕14相平行；在此形底座28的内部固定设置具有通孔的滚珠丝杠支座29，所述滚珠丝杠16的一端设置在滚珠丝杠支座29的通孔内，另一端与步进电机13轴相连接，所述滚珠丝杠16与此形底座28的侧板垂直；在此形底座28的内部设置有主动滑动台17，在主动滑动台17的中部设置具有内螺纹的中部通孔31，所述主动滑动台17通过中部通孔31的内螺纹与滚珠丝杠16相配合；在中部通孔31两侧的主动滑动台17上设置有第二通孔32，在此形底座28的内部设置有滑杆15，所述滑杆15与此形底座28的侧板垂直，且滑杆15的两端分别固定在此形底座28的两侧板上，所述滑杆15设置在主动滑动台17的第二通孔32内；在此形底座28的上方、主动滑动台17的侧方设置具有第三通孔33的被动滑动台20，被动滑动台20通过第三通孔33与滑杆15相连接；所述压力传感器19的一侧固定在被动滑动台20上，另一侧与具有凸起34的弹簧底座35相连接，在所述主动滑动台17的侧部设置有第二凸起36，所述弹簧18一端设置在凸起34上，另一端设置在第二凸起36上；在被动滑动台20上远离主动滑动台17的一侧设置有侧板，在侧板的外侧设置有碳滑板23，碳滑板23与被动滑动台20通过螺栓30相连接，在被动滑动台20侧板内侧的螺栓30上设置有导线22，所述螺栓30与被动滑动台20侧板绝缘设置，被动滑动台20的侧板与碳滑板23、侧板与导线22之间分别设置有绝缘板21，以便碳滑板23、螺栓30和导线22均分别与被动滑动台20绝缘，防止短路。

所述转盘传动机构37由铝转盘2、铜质摩擦导线3、转盘驱动电机4、皮带轮5、皮带24及轴承座6组成；所述铝转盘2设置在铸铁底座1的上方，在铝转盘2的两侧设置有固定在铸铁底座1上的轴承座6，所述铝转盘2通过转盘轴7与轴承座6相连接；在靠近转盘驱动电机4的转盘轴7和转盘驱动电机4轴上均设置有皮带轮5，所述皮带轮5之间通过皮带24相连接，用来传递力矩；在铝转盘2圆周上设置有导线凹槽，在导线凹槽内设置有铜质摩擦导线3；所述铝转盘2垂直于滑板压力调节机构39的碳滑板23，且铝转盘2上的铜质摩擦导线3与碳滑板23接触。

所述转盘2、转盘轴7、轴承座6及底座1采用导电材质。

所述滑枕14的横截面为梯形，数量为两个，且所述连杆11设置在两个滑枕14间。

在所述铝转盘2上等角度设置有大小不一的圆形孔，用来减轻铝转盘2的质量。

所述皮带24数量为三条。

所述螺栓30与被动滑动台20侧板之间设置有绝缘垫。

所述压力传感器19的信号输出端与控制系统相连接，所述横向移动台驱动电机10和转盘驱动电机4的变频器控制端与控制系统相连接，所述步进电机13的控制端与控制系统相连接。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

使用前，首先将本发明的导线22与大电流发生器的输出端相连接，将本发明的底座1通过电缆与大电流发生器的输入端相连接。

如图1、图2、图3所示，本发明采用圆形转盘2旋转，将铜质摩擦导线3镶嵌在转盘2圆周上，碳滑板23安装方向与转盘2垂直，且与转盘2上的铜质摩擦导线3相切并相接触，模拟铁路弓网系统中接触网的导线与受电弓滑板之间的相对运动。转盘轴7的两端由轴承座6支撑，其中一端连接有皮带轮5，皮带轮5通过皮带24与转盘驱动电机4(三相异步电动机)组成转盘2的传动机构。通过变频器驱动转盘驱动电机4可以调节转盘2的转速，随着转盘2的转动，铜质摩擦导线3与碳滑板23之间形成滑动电接触。

如图1、图2、图4所示，在铁路弓网系统中，接触网导线沿列车运行方向成“之”字形分布，为了模拟接触网导线与受电弓滑板间的这一相对运动，本发明提供一种可以横向水平运动的机构-横向移动机构38。横向移动台底座9上设置有一对平行的梯形滑枕14，能够保证横向移动台8水平横向运动。梯形滑枕14需要定期滴加润滑油，以减少横向移动台8的运动阻力。横向移动台8通过连杆11与曲柄盘12的偏心轴25相连，曲柄盘12安装在横向移动台驱动电机10轴上，实现了把横向移动台驱动电机10轴的圆周运动转换成横向移动台8的往复直线运动。横向移动台驱动电机10同样由变频器驱动，横向移动台驱动电机10转速可调，可使横向移动台8做往复水平运动的频率可调。横向移动台8水平往复运动频率与转盘2转速相配合，就可以模拟弓网系统中的接触网导线与受电弓滑板间的运动形式。

如图1、图2、图5、图6所示，为了模拟铁路弓网系统中接触网导线与受电弓滑板板之间的接触压力变化，本发明提供一种可以通过步进电机13的脉冲指令调节弓网接触压力的机构-滑板压力调节机构39。滑板压力调节机构39上的步进电机13轴与滚珠丝杠16同轴转动，带动主动滑动台17直线运动，主动滑动台17和被动滑动台20共同装配在滑杆15上，中间用弹簧18连接，做同方向运动。导电的碳滑板23固定在被动滑动台20上与转盘2上的铜质摩擦导线3接触，在弹簧底座35与被动滑动台20之间设置有压力传感器19，能够检测出碳滑板23与转盘2上铜质摩擦导线3之间的接触压力值，并且可以通过调节步进电机13轴的旋转圈数实现改变弹簧18被压缩的长度，从而改变碳滑板23与转盘2上的铜质摩擦导线3之间的接触压力。这个机构可以有效地模拟受电弓离线、接触网导线不平顺而引起的压力变化，从而更加真实反应了弓网系统滑动电接触的运动状态。

本发明装置的大电流通过大电流发生器产生，大电流的流通回路是：经过导线22、碳滑板23、摩擦导线3、转盘2、转盘轴7、轴承座6、底座1，最后通过电缆回到大电流发生器。在碳滑板23与转盘2上摩擦导线3之间形成滑动摩擦电接触点，在用大电流通过时，在此接触点会形成摩擦电弧，从而达到模拟弓网系统滑动电接触的目的，也是研究弓网系统电磁噪声的必备前提条件。

Claims (5)

1.一种实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置，包括底座，在底座上设置有横向移动机构和转盘传动机构，在横向移动机构上设置有滑板压力调节机构；其特征在于，所述横向移动机构由横向移动台底座、横向移动台、连杆、具有偏心轴的曲柄盘及横向移动台驱动电机组成；所述横向移动台底座固定在底座上，横向移动台底座的上表面具有滑枕，在横向移动台底座的上部设置有横向移动台，横向移动台的下表面具有凹槽，所述凹槽与滑枕相对应；在横向移动台的侧方设置有横向移动台驱动电机，所述连杆的一端与横向移动台相铰接，另一端通过偏心轴与曲柄盘相连接，所述连杆所在平面与横向移动台底座上的滑枕相平行；所述曲柄盘设置在横向移动台驱动电机轴上；

所述滑板压力调节机构由U形底座、步进电机、滑杆、滚珠丝杠、主动滑动台、弹簧、压力传感器、被动滑动台、绝缘板、导线及碳滑板组成；所述U形底座固定在横向移动机构的横向移动台上，且U形底座的两侧板与横向移动台底座上的滑枕相平行；在U形底座的内部固定设置具有通孔的滚珠丝杠支座，所述滚珠丝杠的一端设置在滚珠丝杠支座的通孔内，另一端与步进电机轴相连接，所述滚珠丝杠与U形底座的侧板垂直；在U形底座的内部设置有主动滑动台，在主动滑动台的中部设置具有内螺纹的中部通孔，所述主动滑动台通过中部通孔的内螺纹与滚珠丝杠相配合；在中部通孔两侧的主动滑动台上设置有第二通孔，在U形底座的内部设置有滑杆，所述滑杆与U形底座的侧板垂直，且滑杆的两端分别固定在U形底座的两侧板上，所述滑杆设置在主动滑动台的第二通孔内；在U形底座的上方、主动滑动台的侧方设置具有第三通孔的被动滑动台，被动滑动台通过第三通孔与滑杆相连接；所述压力传感器的一侧固定在被动滑动台上，另一侧与具有凸起的弹簧底座相连接，在所述主动滑动台的侧部设置有第二凸起，所述弹簧一端设置在凸起上，另一端设置在第二凸起上；在被动滑动台上远离主动滑动台的一侧设置有侧板，在侧板的外侧设置有碳滑板，碳滑板与被动滑动台通过螺栓相连接，在被动滑动台侧板内侧的螺栓上设置有导线，所述螺栓与被动滑动台侧板绝缘设置，被动滑动台的侧板与碳滑板、侧板与导线之间分别设置有绝缘板；

所述转盘传动机构由转盘、摩擦导线、转盘驱动电机、皮带轮、皮带及轴承座组成；所述转盘设置在底座的上方，在转盘的两侧设置有固定在底座上的轴承座，所述转盘通过转盘轴与轴承座相连接；在靠近转盘驱动电机的转盘轴和转盘驱动电机轴上均设置有皮带轮，所述皮带轮之间通过皮带相连接；在转盘圆周上设置有导线凹槽，在导线凹槽内设置有摩擦导线；所述转盘垂直于滑板压力调节机构的碳滑板，且转盘上的摩擦导线与碳滑板接触；

所述转盘、转盘轴、轴承座及底座采用导电材质。

2.根据权利要求1所述的实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置,其特征在于所述滑枕的横截面为梯形，数量为两个，且所述连杆设置在两个滑枕间。

3.根据权利要求1所述的实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置,其特征在于在所述转盘上等角度设置有圆形孔。

4.根据权利要求1所述的实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置,其特征在于所述皮带数量为三条。

5.根据权利要求1所述的实验用高速铁路弓网电磁噪声产生装置,其特征在于所述螺栓与被动滑动台侧板之间设置有绝缘垫。