简析城市轨道交通车辆受电弓—接触网系统的稳定性

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【摘 要】在城市轨道交通车辆运行过程中，受电弓-接触网系统的稳定性，不仅对于城市轨道交通车辆的运行稳定性有很大的影响作用，而且受电弓-接触网系统的运行性能，也是城市轨道交通车辆运行安全保障的重要条件。因此，进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统稳定性的分析研究，对于保证城市轨道车辆的的安全稳定运行有着积极的作用。本文主要通过建立受电弓-接触网系统模型，在对于系统模型稳定性特征分析研究的基础上，进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统的稳定性分析。

【关键词】城市；轨道交通；车辆；受电弓-接触网系统；稳定性；分析

在城市轨道交通车辆运行过程中，车辆运行是在受电弓-接触网系统的耦合作用下，通过轨道交通车辆的受流作用过程最终实现的，因此，受电弓-接触网系统的稳定性对于城市轨道交通车辆的运行状况有很多的影响和作用。通常情况下，城市轨道交通车辆运行过程中，受电弓-接触网系统中的受电弓与接触网之间，由于经常发生电弧光现象，容易导致受电弓与接触网之间出现分离，从而对于城市轨道交通车辆的运行稳定与运行安全产生很大的影响。进行城市轨道交通车辆受电弓-接触网系统稳定性的相关分析与研究，就可以实现在对于系统运行原理尊重的基础上，对于受电弓与接触网之间的运行关系进行合理的处理与改进，以提高城市轨道交通车辆运行的稳定性与安全性。

1 受电弓-接触网系统与功能作用分析

1.1 受电弓-接触网系统

在城市轨道交通车辆运行中，所应用的受电弓-接触网系统对于车辆的运行作用，主要是通过弓网系统中的受电弓部分的电弓弓头滑板，它随着城市轨道交通车辆的运行移动，与弓网系统中接触网的接触线进行连接，并随着轨道车辆运行移动的滑动接触，使城市轨道车辆受流产生运行动力，进行正常的运行应用。弓网系统中受电弓与接触网之间的相互作用，直接对于城市轨道车辆运行中的供电质量与供电可靠性有着很大的影响决定作用。如下图1所示，受电弓-接触网系统在城市轨道交通车辆运行作用中，需要通过连续的电气接触作用，对轨道运行车辆进行供电支持，并且还需要注意将弓网系统中的接触线与弓头滑板的应磨损进行控制。

1.2 受电弓-接触网系统在轨道车辆运行中的作用

受电弓-接触网系统对于城市轨道交通车辆的运行有着很大的影响作用。首先，城市轨道交通车辆运行中是通过弓网系统进行受流运行的，弓网系统为城市轨道交通车辆的运行进行连续电能能量的提供支持，以保证车辆运行的稳定性。其次，城市轨道交通车辆运行过程中，弓网系统中的接触网不仅需要对于运行车辆进行供电支持，还对于轨道交通车辆的运行具有牵引作用，一旦城市轨道交通车辆的运行偏离了弓网系统中接触网的牵引供电作用，就可能造成严重的车辆运行安全问题。在城市轨道车辆运行过程中，通过受电弓中的弓头滑板与接触网接触线的滑动接触作用，进行车辆运行所需电能的获得，再通过弓头滑板将获取电能传递给轨道车辆，这时轨道车辆中牵引电机装置就会将电能转换为机械能，从而对于车辆的运行进行支持实现。

在城市轨道交通车辆运行过程中，如果弓网系统的运行性能比较良好，那么对于车辆电能的供应情况也就会呈现良好状态，车辆运行就会比较稳定和安全；同理，如果弓网系统的运行状态不够良好，就不能正常的进行车辆运行所需电能的供应支持，相应的就会对于车辆的运行安全性与稳定性造成很大的不利影响。

2 受电弓-接触网系统模型建立与稳定性计算

2.1 受电弓-接触网系统模型的建立

根据上述的受电弓-接触网系统原理与结构情况，建立如下图2所示的受电弓-接触网系统模型，以实现对于弓网系统运行稳定性特征的分析研究。

如上图2所示，进行受电弓-接触网系统模型建立中，需要的系统模型建立材料主要有接触网中的接触线、承力索以及吊弦、定位器等部、零件，就可以建立如上图所示的弓网系统模型图。在上图所示的弓网系统模型中，P0代表的是受电弓向上的抬升作用力情况，M1、M1分别表示的是受电弓弓头与框架的等效质量情况，而C1、C2分别表示的是受电弓弓头与框架之间、受电弓框架与基座之间的阻尼值，而k1表示的是受电弓弓头与框架之间的刚度情况。

根据上图所示的受电弓-接触网系统示意图以及图中所给定的各种数值条件，当车辆处于运行状态时，弓网系统中的受电弓弓头会随着车辆的移动进行滑动，但是受电弓弓头始终与接触网的接触线保持接触关系。那么，在接触线点处受电弓弓头的滑动速度与车辆运行后受电弓弓头的加速度，会直接对于接触网中接触线的位移与变形情况进行影响。关系描述可如下公式所示。

在上示的（1）和（2）两个关系式中，关系的建立分别是通过受电弓的竖直位移变化与接触线的竖直位移变化、车辆运行的速度等各种条件因素实现的。

根据上述的弓网系统稳定性与车辆运行之间的关系与影响因素，通过上述弓网模型进行系统稳定性的分析应用中，进行系统模型求解比较困难，因此，在对于车辆运行过程中，车辆受流时的车体振动、风等作用力的影响进行忽略，并建立假定条件的基础上，可对上示的弓网系统模型改进如下图3所示。

2.2 受电弓-接触网系统稳定性分析

上图3所示的弓网系统改进模型建立中，对于接触网中接触线的跨距长度设置为相同的情况。而对于受电弓中的向上抬升作用设置为定值，并且不考虑车辆受流中的风、空气以及接触线横向振动等情况的影响作用。

这种情况下，进行弓网系统中的各种稳定性作用计算时，就相对比较简单。如下图4所示，为对于弓网系统稳定受流变化计算图。

图4 弓网系统稳定受流变化图

由上图可知，车辆运行过程中，弓网系统的稳定受流与λ和β的取值情况有很大的关系，当λ和β的取值适当时，就会使弓网系统处于稳定受流的状态。因此，在车辆运行过程中，如果弓网系统中的接触网跨距长度相同，那么可以通过对于λ和β的取值适当控制，进行弓网系统稳定性的提高与改善，以此对于车辆的运行安全与稳定性进行保证。

3 结束语

总之，根据上文中的模型计算与分析结果可知，受电弓-接触网系统的稳定性与系统参数的设置有很大的关系，进行城市轨道交通车辆接触网中接触悬挂类型的统一，也有利于车辆受流稳定。此外，车辆运行过程中，对于不稳定运行速度情况进行控制，对于车辆受流稳定也有积极意义，有利于保证城市轨道交通车辆运行的稳定性与安全性。

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