CN113588300B - 一种轨道车辆试验台接触网模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种轨道车辆试验台接触网模拟装置，包括：支架、驱动箱、转动装置，其中所述驱动箱安装在支架的端部，所述转动装置通过传动轴与所述驱动箱相连。通过本发明所提出的一种轨道车辆试验台用接触网模拟装置，通过以对称的直径渐变的圆形转盘的转动模拟轨道列车在真实环境中受电弓与接触网的相对运动，通过半径渐变的设计在受电弓保持静止的情况下使得转动装置边缘的接触网在受电弓静止时，在受电弓滑板上往复滑动，进一步解决因电流大小受列车功率影响而无法限制且接触点长时间不变化导致的局部发热及局部升温太高对受电弓及接触网的带来的安全隐患。

Description

一种轨道车辆试验台接触网模拟装置

技术领域

本发明属于轨道车辆试验及测试领域，具体涉及一种轨道车辆试验台接触网模拟装置。

背景技术

在铁路线接触网建设中，直线段接触网在固定点处通常有200~300mm的拉出值（接触网固定点距线路中心纵平面的距离），使接触网成“Z”字形，从而保证轨道车辆在运行时受电弓上的接触点能周期的横向变化，利于散热和延长受电弓滑板寿命。其原理如图1所示。

然而，在轨道车辆台架试验时，整车及车顶受电弓相对于地面几近于静止，弓网之间为避免接触位置过于固定，需使接触网在改变自身接触点位置的同时，令受电弓滑板的接触点在一定范围内相对于车体横向移动，从而模拟受电弓在“Z”字形接触网上滑动。

现有技术通过作动缸实现活动平台的运动，因此系统复杂可靠性偏低、维护成本和造价偏高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种轨道车辆试验台接触网模拟装置，包括：支架、驱动箱、转动装置，其中所述驱动箱安装在支架的端部，所述转动装置通过传动轴与所述驱动箱相连。

在本发明的一些实施方式中，转动装置的边缘还设置有导电条，所述导电条与所述转动装置的边缘通过绝缘件相连。

在本发明的一些实施方式中，转动装置包括与所述传动轴相连的转动中心，所述导电条到所述转动的中心的距离在极坐标系下服从以下距离公式：

R=kθ+C(0≤θ≤π，rad)

R=-kθ+C(-π＜θ＜0，rad)

其中，R表示所述导电条到所述转动装置中心的水平距离；k为拉出值系数，k为2/π倍的接触网拉出值（在弧度为0或π rad时）时接触网偏离受电弓滑板中心达到最大距离，单位：毫米；C为常量，单位：毫米，表示所述导电条到转动中心的最小距离；θ表示极坐标系中的弧度。

在本发明的一些实施方式中，k取值为500/π毫米。

在本发明的一些实施方式中，转动装置还包括环状边缘和支撑条，所述环状边缘通过均匀分布的支撑条连接至所述转动中心。

在本发明的一些实施方式中，还包括第一导电排，所述第一导电排为以所述转动中心为圆心的环形结构，并通过绝缘固定结构固定在所述支撑条上。

在本发明的一些实施方式中，还包括第二导电排，所述第二导电排通过绝缘子固定在所述支架与驱动箱之上，并与所述第一导电排电性连接。

在本发明的一些实施方式中，还包括导电刷，所述导电刷位于所述第一导电排的上方且连接第一导电排，另一端与第二导电排相连。

在本发明的一些实施方式中，还包括第三导电排，所述第三导电排位于所述支撑条的上方，并且一端与第一导电排相连，相对的另一端与所述位于转动装置边缘的导电条相连。

在本发明的一些实施方式中，传动轴为绝缘材料制成的传动轴。

通过本发明所提出的一种轨道车辆试验台用接触网模拟装置，通过以对称的直径渐变的圆形转盘的转动模拟轨道列车在真实环境中受电弓与接触网的相对运动，通过直径渐变的设计在受电弓保持静止的情况下使得转动装置边缘的接触网在受电弓静止时，在受电弓滑板上往复摆动，避免与受电弓单点长时间接触，进一步解决超强电流以及发热对受电弓及接触网的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为现有技术的常见设计结构图；

图2为本发明接触网模拟装置的运行效果原理图；

图3为本发明一实施例的接触网模拟装置的结构图；

图4为本发明一实施例的接触网模拟装置的转动装置的形状设计理论图；

图5为本发明一实施例的接触网模拟装置的结构图的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

如图2所示，在真实的列车运行环境中，接触网在沿列车行进方向上的布线方式为Z或‘之’字形设计，这样在列车行驶过程中，列车顶部的受电弓与接触网接触时，恰好借助接触网Z字形的布线，受电弓与接触网可避免在受电弓上固定的地点接触，进一步避免摩擦损耗受电弓以及长时间接触情况下，电流产生的热量积聚在同一接触点将受电弓烧坏。而在试验阶段，试验平台一般设置在室内或者在室外，在试验时列车相对于试验平台的位置是相对固定的，因此现实中的接触网式连接方式所带来的效果将消失，而为了避免接触网与受电弓在同一接触点的长时间的接触而带来的安全隐患，因此通常改变试验平台的接触网的工作模式。如图1所示的现有技术的接触网示意图，图1中接触网的下部设有多个方向的动作缸，通过多个方向上的动作缸的伸缩将接触网转盘的圆心（转动中心）产生位移，并使转盘的边缘部分也随之平移，借此实现在受电弓上也同样产生位移的效果。然而这种方式实现起来却是成本更高，因其系统复杂，多个动作缸能耗以及可靠性上受制于多个零部件的质量而带来的影响因素，导致其维护成本昂贵和造价颇高。

如图3所示，本发明提出了一种轨道车辆试验台接触网模拟装置，包括：支架1、驱动箱2、转动装置3，其中所述驱动箱2安装在支架1的端部，所述转动装置通过传动轴5与所述驱动箱2相连。

在本实施例中，接触网模拟装置主要包括三个部分，即支架1、驱动箱2、转动装置3，其中，支架1为固定整体接触网模拟装置的支撑部件，其一端固定在所在试验台上，另一端通过紧固件将驱动箱2固定。转动装置3模拟接触网与列车顶部受电弓相连。在本实施例中，在转动装置3的中心处留有通孔，传动轴5一端可插入所述通孔，并通过紧固件将所述传动轴5紧固在通孔中，并使传动轴5与转动装置3不发生相对转动，传动轴5的另一端与驱动箱2相连，驱动箱2中包括驱动电机，差速齿轮组以及紧固装置，传动轴5的另一端驱动箱2中的紧固件固定在驱动箱2中，并与差速齿轮耦合，在驱动电机的带动下，传动轴5以一定速度匀速转动，并以此带动转动装置3转动，进而使得转动装置3与列车上的受电弓的滑板产生相对位移。

在本发明的一些实施例中，转动装置3边缘还设置有导电条6，所述导电条6与所述转动装置3的边缘通过绝缘件相连。

在本实施例中，在转动装置3的边缘还设有导电条6，导电条6作为与列车受电弓直接接触的导电装置，具有良好的导电性能。并且与所述转动装置3通过绝缘的连接方式固定在转动装置3上。

在本发明的一些实施例中，转动装置3包括与所述传动轴5相连的转动中心，所述导电条6到所述转动中心的距离在极坐标系下服从以下距离公式：

R=kθ+C(0≤θ≤π，rad)

R=-kθ+C(-π＜θ＜0，rad)

其中，R表示所述导电条6到所述转动中心的水平距离；k为拉出值系数，k为2/π倍的接触网拉出值（在弧度为0或π rad时）时接触网偏离受电弓滑板中心达到最大距离，单位：毫米；C为常量，单位：毫米，表示所述导电条6到转动中心的最小距离；θ表示极坐标系中的弧度。

在本实施例中，如图3所示，图3中所示的导电条6与转动装置3的边缘在水平方向几乎在同一位置，并且在实际中是导电条6与受电弓接触，但决定导电条6与受电弓拉出值的位移距离则是由转动装置3的边缘到转动中心的距离，因此下文中以转动装置3的边缘描述导电条6相对于转动中心的距离变化规律。转动装置3的形状通过上述公式在极坐标系中计算得到。由公式可知，k是角度与横向偏移量（接触网偏离受电弓滑板中心的距离）相关的系数，每转一个角度就对应偏移量增加或者减少一定值，转动装置3的最小半径由C决定，在极坐标系中，在角度为0时，转动装置3的边缘到中心的距离最小，在本实例中C选定为1000毫米。在转动装置3与受电弓接触时，参考图2示出的接触网与受电弓的原理图。取决于支架1的长度，若支架1为最小距离支架，在此情况下，转动装置3的最小半径的边缘与受电弓最靠近接触网支架1的受电弓滑板的一端相接触，在转动装置3转动过程中，半径R在渐渐变大，并且距离转动装置3中心越来越远，在受电弓滑板上正好从一端走向另一端。因此公式中kθ在C不变的情况下等于受电弓滑板与接触网的最大位移即拉出值。又因为在实际列车运行中，理论上规定受电弓滑板的中心与接触网相连，因此半个受电弓滑板长度被称为拉出值，因此在通常的使用中在弧度为0°或180°时的kθ/2则等于拉出值。

在本发明的一些实施方式中，k取值为500/π毫米。

在本实施例中，通常标准的受电弓与接触网的接触的长度为50cm。因此在最短支架1的情况下（省成本），转动装置3的最小半径处与受电弓滑板的近端接触，距离受电弓滑板的远端还有50cm的距离，因此将k取值为500/π，可恰好保证转动装置3的最大半径处与受电弓滑板的远端相连。k的取值不能超过受电弓长度与π的比值，若超过则存在某些情况下受电弓滑板与接触网频繁性的失去连接的情况。并且当受制于支架1的固定长度，当最小半径R刚好与受电弓滑板距离接触网最近的一端相连时，k的取值不能低于受电弓长度与π的比值。

在本发明的一些实施例中，转动装置3还包括环状边缘和支撑条4，所述环状边缘通过均匀分布的支撑条4连接至所述转动中心。

在本实施例中，转动装置3在俯视方向为近圆形设计，为降低转动装置3的重量，转动装置3的边缘为圆环设计，并通过均匀设计的支撑条4来固定转动装置3的边缘到中心，同时减轻转动装置3的重量。支撑条4的数量可根据需要进行增减。

在本发明的一些实施例中，每根支撑条4的长度与厚度均不相同，但其重量在长度上产生的重心成对称出现，例如在如图4所示的极坐标系中，在0°位置的支撑条4与在180°位置的支撑条4的长度不同，厚度均不相同，但为保证转动装置3的重心在中心位置，因此半径短的支撑条4的具有较厚的厚度，较长的支撑条4具有较薄的厚度。具体为匀质物体计算重心位置（在本实施例中即在支撑条4的长度上的中心位置）计算支撑条的重心距离转动装置3中心的距离，并计算对称位置的支撑条4的重心到转动装置3中心的距离，根据重量1*中心距离1=重量2*中心距离2，确定多组两条对称设置的支撑条4的合适的重量，并由重量决定相应支撑条4的厚度。

在本发明的一些实施例中，还包括第一导电排11，所述第一导电排11为以所述转动中心为圆心的环形结构，并通过绝缘固定结构固定在所述支撑条4上。

在本实施例中，如图3和图5所示，在支撑条4上通过绝缘的固定结构固定有环形的第一导电排11，如图3所示，环形的第一导电排11的剖视图为T型结构，更好的与导电刷接触。

在本发明的一些实施例中，还包括第二导电排7，所述第二导电排7通过绝缘子8固定在所述支架1与驱动箱2之上，并与所述第一导电排11电性连接。

在本实施例中，如图3所示，在支架1的顶部和驱动箱2的轮廓外侧还通过多个绝缘子8固定的第二导电排7，第二导电排7的一端作为接触网模拟装置为列车供电的供电接口。

在本发明的一些实施例中，还包括导电刷9，所述导电刷9位于所述第一导电排11的上方并连接第一导电排11，另一端与第二导电排7相连，如图3所示，环形的第一导电排11的剖视图为T型结构，通过上部接触平台更好的与导电刷接触。

在本实施例中，如图3所示，为给环形第一导电排11供电，在第一导电排11的上方设有导电刷9，导电刷9与第二导电排7相连，并通过第二导电排7进行一定的固定。在转动装置3转动时，可通过导电刷9向环形的第一导电排11供电。

在本发明的一些实施例中，还包括第三导电排10，所述第三导电排10位于所述支撑条4的上方，并且一端与第一导电排11相连，相对的另一端与所述位于转动装置3边缘的导电条6相连。

在本实施例中，支撑条4与第一导电排11和在转动装置3边缘的导电条6均绝缘处理，为满足对导电条6的供电要求，在支撑条4的上方悬空设置第三导电排10，第三导电排10的一端与第一导电排11相连并紧固在第一导电排11的中下部（为避免对导电刷9与第一导电排11的供电产生影响），另一端固定在导电条6上，为导电条6供电。

在本发明的一些实施方式中，传动轴5为绝缘材料制成的传动轴。

在本实施例中，转动装置3中的支撑条4与转动装置3上的其他导电带及导电条6均有绝缘处理，但是，由于转动装置3在运行过程长时间处于转动状态，为避免因转动装置3的转动带来的一些意外性的绝缘连接结构失效而产生的导电带或导电排甩出到支撑条4上，进而将电流沿着传动轴5带到驱动箱2中烧坏驱动箱2中的电机或者继续沿着驱动箱2到支架1再到试验平台伤到试验人员。因此，在传动轴5处再加一层保险，将传动轴5选择为绝缘的驱动轴。或通过绝缘的固定结构将两个驱动轴拼接成一个。

通过本发明所提出的一种轨道车辆试验台用接触网模拟装置，通过以对称的直径渐变的圆形转盘的转动模拟轨道列车在真实环境中受电弓与接触网的相对运动，通过直径渐变的设计在受电弓保持静止的情况下使得转动装置3边缘的接触网在受电弓静止时，在受电弓滑板上往复摆动，避免与受电弓单点长时间接触，进一步解决超强电流以及发热对受电弓及接触网的安全隐患。

Claims (8)

1.一种轨道车辆试验台接触网模拟装置，其特征在于，包括：支架、驱动箱、转动装置，其中所述驱动箱安装在支架的端部，所述转动装置通过传动轴与所述驱动箱相连；

所述转动装置的边缘还设置有导电条，所述导电条与所述转动装置的边缘通过绝缘件相连；

所述转动装置包括与所述传动轴相连的转动中心，所述导电条到所述转动装置的中心的距离在极坐标系下服从以下距离公式：

R=kθ+C(0≤θ≤π，rad)

R=-kθ+C(-π＜θ＜0，rad)

其中，R表示所述导电条到所述转动中心的水平距离；

k为拉出值系数，k为2/π倍的接触网拉出值（在弧度为0或π rad时）时接触网偏离受电弓滑板中心达到最大距离，单位：毫米；

C为常量，单位：毫米，表示所述导电条到转动中心的最小距离；

θ表示极坐标系中的弧度。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于，所述k取值为500/π毫米。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转动装置还包括环状边缘和支撑条，所述环状边缘通过均匀分布的支撑条连接至所述转动中心。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括第一导电排，所述第一导电排为以所述转动中心为圆心的环形结构，并通过绝缘固定结构固定在所述支撑条上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括第二导电排，所述第二导电排通过绝缘子固定在所述支架与驱动箱之上，并与所述第一导电排电性连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括导电刷，所述导电刷位于所述第一导电排的上方且连接第一导电排，另一端与第二导电排相连。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括第三导电排，所述第三导电排位于所述支撑条的上方，并且一端与第一导电排相连，相对的另一端与位于所述转动装置边缘的导电条相连。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传动轴为绝缘材料制成的传动轴。