RU2804158C1

RU2804158C1 - Device for testing current collectors of electric rolling stock

Info

Publication number: RU2804158C1
Application number: RU2023109708A
Authority: RU
Inventors: Олег Алексеевич Сидоров; Александр Николаевич Смердин; Александр Владимирович Тарасенко; Михаил Сергеевич Михайлов; Даниил Андреевич Петин
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2023-09-26

Abstract

FIELD: vehicle.

SUBSTANCE: testing of current collectors for a vehicle. Device for testing current collectors of electric rolling stock contains a base with a current collector installed on it, the skid of which is brought into contact with a piece of a contact wire fixed on a block for simulating the rigidity of a contact suspension connected to a control system and installed on a truss, one end of which is hinged to the base, and the other end is connected by means of a crank mechanism to a drive mounted on the base and connected to the control system. At the same time, the block for simulating the rigidity of the contact suspension is made in the form of two segments of the chain, between which a segment of the contact wire is fixed, while the end of the first segment of the chain is connected to the truss by means of a tension spring, and the end of the second segment of the chain is connected through a tension sensor to the tension device installed on the truss, associated with the control system. At the same time, the section of the contact wire is equipped with a pressure sensor and is made with the possibility of installing additional weights on it. The outputs of these tension and pressure sensors are connected to the input of the control system.

EFFECT: expanding the functionality of the device for testing current collectors.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрифицированному железнодорожному транспорту, а именно к устройствам для динамических испытаний токоприемников электроподвижного состава.The invention relates to electrified railway transport, namely to devices for dynamic testing of current collectors of electric rolling stock.

Наиболее близким к заявленному является устройство для испытаний токоприемников электроподвижного состава, содержащее основание, с установленным на нем токоприемником, полоз которого введен в контакт с отрезком контактного провода, закрепленным на блоке имитации жесткости контактной подвески, подключенном к системе управления и установленном на ферме, один конец которой закреплен на основании шарнирно, а другой конец посредством кривошипно-шатунного механизма связан с установленным на основании приводом, подключенным к системе управления (Пат. №122614 на полезную модель (РФ), МПК В60L 3/12. Устройство для испытаний токоприемников электроподвижного состава / О.А. Сидоров, И.Е. Чертков, А.В. Тарасенко, М.В. Емельянов (РФ). - №2012123321/11; Заявлено 05.06.2012; Опубл. 10.12.2012. Бюл. №34.).Closest to the claimed one is a device for testing pantographs of electric rolling stock, containing a base with a pantograph installed on it, the skid of which is brought into contact with a piece of contact wire mounted on a catenary rigidity simulator unit connected to the control system and installed on a truss, one end which is hingedly attached to the base, and the other end, through a crank mechanism, is connected to a drive installed on the base, connected to the control system (Patent No. 122614 for a utility model (RF), IPC B60L 3/12. Device for testing current collectors of electric rolling stock / O. A. Sidorov, I. E. Chertkov, A. V. Tarasenko, M. V. Emelyanov (RF). - No. 2012123321/11; Announced 06/05/2012; Published 12/10/2012. Bulletin No. 34.) .

Недостатком известного устройства для испытаний токоприемников электроподвижного состава является недостаточная достоверность имитации жесткости контактной подвески. Это связано с тем, что в известном устройстве в качестве упругих элементов, имитирующих жесткость реальной контактной подвески, используются резинокордные оболочки, чья жесткость имеет ярко выраженный нелинейный характер и не соответствует жесткости реальной контактной подвески. При этом значительная межслойная сила трения в оболочках резинокордных элементов не позволяет воссоздавать свободные колебания контактной подвески. Жесткость реальной контактной подвески во многом обуславливается натяжением контактного провода, тогда как в известном устройстве он закрепляется без натяжения. Вместе с тем контактный провод при малой длине и жестком закреплении обладает значительной изгибной жесткостью, что также оказывает негативное влияние на процесс имитации реальной контактной подвески. Кроме того, известное устройство не оснащено средствами для имитации приведенной массы контактной подвески, что снижает его функциональные возможности. Соответственно, указанные выше факторы не позволяют с достаточной достоверностью воссоздавать контактную подвеску на известном устройстве, что является ключевым требованием для исследований динамических характеристик токоприемников электроподвижного состава.The disadvantage of the known device for testing pantographs of electric rolling stock is the insufficient reliability of simulating the rigidity of the catenary. This is due to the fact that in the known device, rubber-cord shells are used as elastic elements that imitate the rigidity of a real catenary, whose rigidity is clearly nonlinear and does not correspond to the rigidity of a real catenary. At the same time, the significant interlayer friction force in the shells of the rubber-cord elements does not allow the free vibrations of the contact suspension to be recreated. The rigidity of a real contact suspension is largely determined by the tension of the contact wire, whereas in the known device it is fixed without tension. At the same time, the contact wire, with its short length and rigid fastening, has significant bending rigidity, which also has a negative impact on the process of simulating a real contact suspension. In addition, the known device is not equipped with means for simulating the reduced mass of the catenary, which reduces its functionality. Accordingly, the above factors do not allow us to recreate the catenary suspension on a known device with sufficient reliability, which is a key requirement for studying the dynamic characteristics of electric rolling stock pantographs.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет повышения достоверности имитации контактной подвески.The purpose of the invention is to expand the functionality by increasing the reliability of the catenary simulation.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем основание, с установленным на нем токоприемником, полоз которого введен в контакт с отрезком контактного провода, закрепленным на блоке имитации жесткости контактной подвески, подключенном к системе управления и установленном на ферме, один конец которой закреплен на основании шарнирно, а другой конец посредством кривошипно-шатунного механизма связан с установленным на основании приводом, подключенным к системе управления, упомянутый блок имитации жесткости контактной подвески выполнен в виде двух отрезков цепи, между которыми закреплен отрезок контактного провода, при этом конец первого отрезка цепи соединен с фермой посредством пружины растяжения, а конец второго отрезка цепи соединен через датчик натяжения с установленным на ферме устройством натяжения, связанным с системой управления, при этом отрезок контактного провода оснащен датчиком нажатия и выполнен с возможностью установки на нем дополнительных грузов, а выходы упомянутых датчиков натяжения и нажатия соединены со входом системы управления.This goal is achieved by the fact that in the known device containing a base with a pantograph installed on it, the skid of which is brought into contact with a piece of contact wire mounted on a catenary rigidity simulator unit connected to the control system and installed on a truss, one end of which is fixed hingedly on the base, and the other end is connected by means of a crank mechanism to a drive installed on the base, connected to the control system, the above-mentioned catenary rigidity simulator block is made in the form of two chain segments, between which a section of the contact wire is fixed, with the end of the first chain segment is connected to the truss by means of a tension spring, and the end of the second section of the chain is connected through a tension sensor to a tension device installed on the truss, connected to the control system, while the section of the contact wire is equipped with a pressure sensor and is configured to install additional weights on it, and the outputs of the said sensors tension and pressure are connected to the input of the control system.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для испытаний токоприемников электроподвижного составаThe drawing shows a diagram of the proposed device for testing current collectors of electric rolling stock

Устройство для испытаний токоприемников электроподвижного состава содержит основание 1, с установленным на нем токоприемником 2, полоз 3 которого введен в контакт с отрезком контактного провода 4, закрепленного на блоке имитации жесткости контактной подвески 5, подключенном к системе управления 6 и установленном на ферме 7, один конец которой закреплен на основании 1 шарнирно, а другой конец посредством кривошипно-шатунного механизма 8 связан с установленным на основании приводом 9, подключенным к системе управления 6. Блок имитации жесткости контактной подвески 5 выполнен в виде двух отрезков цепи 10 и 11, между которыми закреплен отрезок контактного провода 4, при этом конец первого отрезка цепи 10 соединен с фермой 7 посредством пружины растяжения 12, а конец второго отрезка цепи 11 соединен через датчик натяжения 13 с установленным на ферме 7 устройством натяжения 14, связанного с системой управления 6, при этом отрезок контактного провода 4 оснащен датчиком нажатия 15 и выполнен с возможностью установки на нем дополнительных грузов 16, а выходы упомянутых датчиков натяжения 13 и нажатия 15 соединены со входом системы управления 6.A device for testing pantographs of electric rolling stock contains a base 1, with a pantograph 2 installed on it, a skid 3 of which is brought into contact with a piece of contact wire 4, mounted on a catenary suspension rigidity simulator block 5, connected to a control system 6 and installed on a truss 7, one the end of which is hingedly fixed to the base 1, and the other end, by means of a crank mechanism 8, is connected to a drive 9 installed on the base, connected to the control system 6. The catenary rigidity simulator block 5 is made in the form of two sections of chain 10 and 11, between which it is fixed a piece of contact wire 4, while the end of the first piece of chain 10 is connected to the truss 7 by means of a tension spring 12, and the end of the second piece of chain 11 is connected through a tension sensor 13 to a tension device 14 installed on the truss 7, connected to the control system 6, while the piece contact wire 4 is equipped with a pressure sensor 15 and is configured to install additional weights 16 on it, and the outputs of the mentioned tension sensors 13 and pressure 15 are connected to the input of the control system 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Устройство представляет собой испытательную установку для динамических испытаний токоприемников электроподвижного состава.The device is a testing facility for dynamic testing of current collectors of electric rolling stock.

Перед началом испытаний в систему управления 6 записывается соответствующая программа испытаний, которая содержит информацию о требуемой частоте вращения привода 9 и параметрах имитатора жесткости контактной подвески 5.Before testing begins, a corresponding test program is written into the control system 6, which contains information about the required rotation speed of the drive 9 and the parameters of the catenary rigidity simulator 5.

Включение привода 9, установленного на основании 1, приводит к возвратно-поступательному движению кривошипно-шатунного механизма 8, который соединен с концом фермы 7, другой конец которой шарнирно закреплен на основании 1. Движения фермы 7 в вертикальной плоскости приводят к вертикальным колебаниям имитатора жесткости контактной подвески 5 вместе с закрепленным на нем отрезком контактного провода 4, который введен в контакт с полозом 3 установленного на основании 1 токоприемника 2. Изменение частоты вращения привода 9 приводит к соответствующему изменению частоты вертикальных колебаний имитатора жесткости контактной подвески 5 вместе с соединенным с ним отрезком контактного провода 4. Система управления 6 в соответствии с программой испытаний осуществляет контроль и изменение частоты вращения привода 9.Turning on the drive 9 installed on the base 1 leads to a reciprocating movement of the crank mechanism 8, which is connected to the end of the truss 7, the other end of which is hinged on the base 1. Movements of the truss 7 in the vertical plane lead to vertical vibrations of the contact stiffness simulator suspension 5 together with a piece of contact wire 4 attached to it, which is brought into contact with the skid 3 of the pantograph 2 installed on the base 1. A change in the rotation speed of the drive 9 leads to a corresponding change in the frequency of vertical oscillations of the rigidity simulator of the contact suspension 5 together with the segment of the contact wire connected to it wires 4. The control system 6, in accordance with the test program, monitors and changes the rotation speed of the drive 9.

Имитатор жесткости контактной подвески 5 осуществляет воссоздание жесткости реальной контактной подвески. Для этого отрезок контактного провода 4 закрепляется между двумя отрезками цепи 10 и 11. Использование цепи необходимо для минимизации влияния жесткости отрезка контактного провода 4, поскольку отрезки цепи 10 и 11 обладают нулевой изгибной жесткостью. Требуемое натяжение для обеспечения необходимой жесткости имитатора контактной подвески 5 создается посредством пружины 12 и устройства натяжения 14. Датчик натяжения 13 в режиме реального времени передает информацию об уровне натяжения отрезков цепи 10, 11 и контактного провода 4 системе управления 6, которая поддерживает требуемый уровень натяжения за счет передачи управляющих сигналов на устройство натяжения 14. Это позволяет обеспечить жесткость имитатора жесткости контактной подвески 5, прямо зависящей от натяжения цепей 10 и 11, что соответствует реальной картине зависимости жесткости контактной подвески от натяжения проводов.The catenary rigidity simulator 5 recreates the rigidity of a real catenary. To do this, a section of contact wire 4 is fixed between two sections of chain 10 and 11. The use of a chain is necessary to minimize the influence of the rigidity of the section of contact wire 4, since chain sections 10 and 11 have zero bending rigidity. The required tension to ensure the required rigidity of the catenary simulator 5 is created by means of a spring 12 and a tension device 14. The tension sensor 13 in real time transmits information about the level of tension of the chain sections 10, 11 and the contact wire 4 to the control system 6, which maintains the required tension level for by transmitting control signals to the tension device 14. This makes it possible to ensure the rigidity of the simulator of the rigidity of the catenary 5, which directly depends on the tension of the chains 10 and 11, which corresponds to the real picture of the dependence of the rigidity of the catenary on the tension of the wires.

Воздействие полоза 3 токоприемника 2 на отрезок контактного провода 4 приводит к растяжению пружины 12 и увеличению силы, воздействующей на механизм натяжения 14, что обуславливает возникновение силы, направленной на возвращение отрезка контактного провода 4 в начальное положение, что имитирует жесткость реальной контактной подвески.The impact of the skid 3 of the pantograph 2 on the section of contact wire 4 leads to stretching of the spring 12 and an increase in the force acting on the tension mechanism 14, which causes the emergence of a force aimed at returning the section of contact wire 4 to its initial position, which imitates the rigidity of a real catenary.

Изменение приведенной массы имитатора контактной подвески 5 осуществляется путем изменения количества дополнительных грузов 16, устанавливаемых на отрезке контактного провода 4.Changing the reduced mass of the catenary simulator 5 is carried out by changing the number of additional weights 16 installed on a section of contact wire 4.

Регистрация состояния процесса взаимодействия полоза 3 токоприемника 4 с отрезком контактного провода 4, установленного на имитаторе 5, осуществляется за счет датчика нажатия 15, данные от которого передаются системе управления 6.Registration of the state of the process of interaction of the skid 3 of the pantograph 4 with a piece of contact wire 4 installed on the simulator 5 is carried out by means of a pressure sensor 15, the data from which is transmitted to the control system 6.

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности путем повышения достоверности имитации контактной подвески за счет использования имитатора контактной подвески, выполненного в виде отрезка контактного провода, на котором могут устанавливаться дополнительные грузы, имитирующие приведенную массу контактной подвески, и закрепленного посредством двух натянутых цепей для имитации жесткости контактной подвески. Предлагаемое устройство позволит более точно подбирать параметры токоприемника для минимизации разброса нажатия при его взаимодействии с контактной подвеской, особенно при высоких скоростях движения, что позволит оптимизировать процесс токосъема и снизить износ контактных элементов токоприемника и контактного провода.The use of the proposed invention will expand the functionality by increasing the reliability of the catenary simulation through the use of a catenary simulator, made in the form of a piece of overhead wire, on which additional weights can be installed, simulating the reduced mass of the catenary, and secured by means of two tensioned chains to simulate the rigidity of the catenary pendants. The proposed device will make it possible to more accurately select the parameters of the pantograph to minimize the spread of pressure during its interaction with the catenary, especially at high speeds, which will optimize the current collection process and reduce wear on the contact elements of the pantograph and the contact wire.

Claims

A device for testing pantographs of electric rolling stock, containing a base with a pantograph installed on it, the skid of which is brought into contact with a piece of contact wire mounted on a block for simulating catenary rigidity, connected to the control system and installed on a truss, one end of which is hingedly attached to the base, and the other end, by means of a crank mechanism, is connected to a drive installed on the base, connected to the control system, characterized in that the said block for simulating the rigidity of the catenary suspension is made in the form of two sections of chain, between which a section of the contact wire is fixed, and the end of the first section of the chain is connected to the truss by means of a tension spring, and the end of the second section of the chain is connected through a tension sensor to a tension device installed on the truss, connected to the control system, while the section of the contact wire is equipped with a pressure sensor and is configured to install additional weights on it, and the outputs of the said sensors tension and pressure are connected to the input of the control system.