【CN109783929A】地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方法及寿命预测方法【专利】
基于数据拟合的地铁车辆车轮磨耗分析与寿命预测
基于数据拟合的地铁车辆车轮磨耗分析与寿命预测
田丽;刘森
【期刊名称】《铁道技术监督》
【年(卷),期】2022(50)2
【摘要】分析车轮磨耗,预测车轮寿命,对降低车辆运营成本具有重要意义。
以苏州地铁2号线拖车车轮为例,比较传统方法和数据拟合方法确定磨耗量的差异。
数据拟合方法通过窗函数滤掉偶然录入错误数据,用中值滤波器剔除不满足要求的数据,对预处理后的轮径值进行线性拟合,得到轮径与运行里程线性拟合方程,线性拟合方程斜率即车轮磨耗量。
传统分析方法采用大约相距1年的2次轮径测量数据,求车轮年平均磨耗,其准确性受2次测量值准确性与测量时间间隔的影响较大,预测车轮寿命偏差较大。
数据拟合方法考虑的轮径数据更多,相邻轮径数据时间间隔更短,得出的磨耗量更准确,预测车轮寿命更可靠。
【总页数】4页(P65-68)
【作者】田丽;刘森
【作者单位】苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司车辆中心
【正文语种】中文
【中图分类】U266.281.1
【相关文献】
1.地铁车轮踏面沟槽磨耗对车辆动力学性能影响的分析
2.对不同磨耗的地铁车辆车轮镟修工艺分析
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稳定性的车轮磨耗寿命预测5.基于两种轨道线路建模方法的地铁车轮磨耗预测对比分析
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地铁列车受电弓磨损浅析
地铁列车受电弓磨损浅析作者：潘卫波来源：《城市建设理论研究》2012年第32期摘要通过寻找受电弓运行中产生非正常磨损的主要因素，并对材料选型、接触网构造、施工精度等方面进行分析，确定从设计、施工到运营各阶段的技术对策，以减少受电弓的非正常磨损。
关键词受电弓；接触网；磨损；拉出值；分段绝缘器Abstract: by looking for pantograph operation as a result of abnormal wear of main factors, and the material selection, contact network structure, construction and other aspects of the accuracy of analysis, identified from the design, construction to operation of each stage of the technical countermeasure, in order to reduce the abnormal wear of pantograph.Key words: pantograph; catenary; wear; stagger; section insulator中图分类号：U231+.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）1引言深圳地铁五号和二号线开通一年多以来，牵引供电系统总体运行平稳，但在日常维护、保养中五号线的受电弓相对于二号线出现了较为严重的非正常磨损，出现了较为严重的沟槽和拉弧后产生的烧结的现象。
受到非正常磨损后的受电弓在运行中会进一步恶化弓网关系，可能降低受电弓和接触网的使用寿命，严重影响牵引供电质量和供电安全。
2受电弓磨损的原因分析在电力牵引的线路中，受电弓在高速滑行中与接触线间存在着极为复杂的机械摩擦作用和电气作用，主要表现为接触线磨损和受电弓磨损。
深圳地铁11号线受电弓碳滑板磨耗率研究
深圳地铁11号线受电弓碳滑板磨耗率研究朱伟鹏【摘要】通过对深圳地铁11号线弓网关系的研究,针对运营过程中列车受电弓碳滑板存在异常磨耗等问题,分别从接触网及受电弓设计方面进行优化、改善,通过技术整改使得弓网关系的匹配值达到最优,从而有效降低受电弓碳滑板的磨耗率,保障了运营安全、节约了运营成本.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】6页(P121-126)【关键词】弓网关系;碳滑板;磨耗率【作者】朱伟鹏【作者单位】深圳市地铁集团有限公司运营总部,广东深圳518040【正文语种】中文【中图分类】U239.5碳滑板为安装于列车受电弓顶部，负责与接触网接触滑动获取电力，通过碳滑板把电力传输至列车以保障列车运行的受流设备。
滑动取流过程中会导致碳滑板磨耗，碳滑板磨耗异常将导致碳滑板更换周期过频，增加运营成本；磨耗异常将导致滑板表面形成凸台、凹槽；更甚导致自动降弓，增加列车安全运行风险。
深圳地铁11号线自开通运营以来，正线为刚性接触网与碳滑板受流，全程约51 km，17个区间，包括3个纯柔性接触网区间，12个刚柔过渡区段，11个刚性接触网区间；运营初期弓网关系恶劣，碳滑板异常磨耗，碳滑板磨耗率高达4.6 mm/万km，经技术整改，现碳滑板磨耗率为1.2 mm/万km；为阐述降低碳滑板磨耗，延长碳滑板使用生命周期措施，文中开展此项研究。
1 研究技术目标主要目标：降低碳滑板磨耗率，使碳滑板磨耗率从5 mm/万km降低或超过既有线水平(运营线路受电弓碳滑板磨耗约1.4 mm/万km)。
图1 目标值设定2 技术措施2.1 刚柔接触网研究11号线全线51 km，分布约1/4为柔性接触网，3/4为刚性接触网；纵观国内外地铁运行情况，柔性网状态下普遍弓网关系较为良好，刚性网状态下弓网冲击、拉弧情况较为严重；为更好研究11号线弓网关系改善余地，研究国内部分刚性及柔性地铁线路弓网匹配情况，见表1。
地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常分析及对策
地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常分析及对策摘要：随着城市轨道交通的快速发展，受电弓是受电弓与接触网的连接装置，是车辆与接触网之间的动力传输装置。
碳滑板是受电弓与接触网之间传递电能的关键部件，在地铁车辆受电弓的运行过程中，受电弓碳滑板会发生磨耗，进而影响列车的运行性能。
本文对地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常进行分析，并提出相应对策，以期提高地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常处理效率。
关键词：地铁；受电弓；碳滑板；磨耗；解决方案绪论：地铁车辆的运行稳定性和安全性对于乘客的出行体验和安全至关重要。
然而，地铁车辆受电弓碳滑板的磨耗异常问题一直困扰着运营管理者和维修人员，对地铁运营的安全和效率产生了一定的影响。
在国内外，关于地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常的研究已经有一定的积累，很多学者主要从材料学、摩擦学等角度进行研究，提出了一些改善磨耗的方法和措施。
为了深入分析和解决地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常问题，提高地铁运营的安全性和效率。
本文对受电弓碳滑板磨耗异常的原因进行分析，并提出改善措施和对策等。
通过本研究的开展，可以深入了解地铁车辆受电弓碳滑板磨耗异常问题的本质和机理，为运营管理者和维修人员提供科学的决策依据，进一步提高地铁运营的安全性和效率，为城市交通的发展做出贡献。
一、地铁车辆受电弓碳滑板磨耗机理地铁车辆受电弓是在列车运行过程中通过弓头机构与接触网之间的压力差来产生电力，并将电信号传递给车载装置。
在列车运行过程中，受电弓的碳滑板和接触线会发生摩擦，从而导致碳滑板发生磨耗。
一般情况下，碳滑板与接触网接触时，碳滑板表面会产生磨耗，即摩擦生热，这种现象在列车运行中较为普遍。
当摩擦产生的热量超过其表面材料的熔点时，就会在碳滑板表面形成熔池。
当温度过高时，碳滑板的材质会发生变形甚至融化，从而影响碳滑板与接触线的接触。
二、地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗的原因排查地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗是指在列车运行过程中，受电弓在运行中与接触网接触并产生摩擦，引起受电弓及碳滑板表面出现大面积磨耗。
基于APSO_ELM算法的地铁列车碳滑板磨耗的预测
基于APSO_ELM算法的地铁列车碳滑板磨耗的预测
郝玉然;王自鑫;李正培
【期刊名称】《现代计算机》
【年(卷),期】2022(28)18
【摘要】为了准确预测地铁列车碳滑板磨耗量,本文选择训练速度快、参数设置少、准确度高的极限学习机(ELM)模型。
针对ELM模型在训练过程中随机产生权值和
阈值,导致模型泛化能力不足、稳定性差等缺点,引入基于收缩因子改进的自适应粒
子群算法(APSO)对其进行优化,提出了一种基于自适应粒子群优化极限学习机(APSO-ELM)的碳滑板磨耗预测模型。
将该模型运用到碳滑板磨耗实例预测中,在
选取的270组样本数据中,前235组作为训练样本,后35组作为测试样本,以影响碳滑板磨耗的主要因素——地铁运行公里数作为输入参数,以碳滑板厚度为输出参数,将预测结果与ELM模型预测进行对比。
结果表明,APSO-ELM模型有较高的预测
精度,预测值更逼近于实际值,验证了APSO-ELM模型在碳滑板磨耗预测中的可靠
性和有效性。
【总页数】5页(P42-46)
【作者】郝玉然;王自鑫;李正培
【作者单位】郑州地铁集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.郑州地铁2号线碳滑板磨耗分析及选型
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5.重庆地铁6号线列车受电弓碳滑板Ⅴ形磨耗分析及其对策
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北京地铁6号线西延线受电弓碳滑板异常磨耗原因及其解决方法
北京地铁6号线西延线受电弓碳滑板异常磨耗原因及其解决方法北京地铁6号线自2021年5月4日开始运营以来，出现了西延线受电弓碳滑板异常磨耗的问题，严重影响了地铁线路的正常运营。
为了有效解决这一问题，地铁公司成立了专门的技术小组，对问题进行了全面的分析和研究。
经过多次实验和改进，终于找到了问题的原因，并提出了有效的解决方法。
首先，我们来分析西延线受电弓碳滑板异常磨耗的原因。
经过技术小组的分析，主要原因有以下几个方面：1. 用于制造受电弓碳滑板的材料选择不当。
在初步的调查中发现，现有的受电弓碳滑板材料硬度不够，耐磨性差，容易在使用过程中产生异常磨耗现象。
这导致了受电弓碳滑板的使用寿命大大降低。
2. 受电弓碳滑板与接触网的配合不当。
在实际运营过程中，我们发现受电弓碳滑板与接触网之间的配合关系不够紧密，存在着一定的摩擦。
这种摩擦会导致受电弓碳滑板表面的磨耗加剧，进而影响到整个受电弓系统的正常运行。
3. 维护保养不及时。
由于工作量大、周期短，地铁维护人员难以及时发现和解决受电弓碳滑板异常磨耗问题。
这使得问题的出现并没有及时得到处理，从而加剧了受电弓碳滑板磨损的程度。
针对以上问题，技术小组提出了一系列有效的解决方法： 1. 优化受电弓碳滑板的材料选择。
通过对多种材料的测试和比较，我们选取了一种硬度更高、耐磨性更好、适应能力更强的材料，在生产过程中采取更为科学合理的工艺，确保受电弓碳滑板的质量和硬度。
2. 改善受电弓碳滑板和接触网之间的配合关系。
技术小组针对接触网的设计进行了改进，使其与受电弓碳滑板之间的接触更为紧密，减少了受电弓碳滑板表面的摩擦，从而降低了异常磨耗的风险。
3. 建立健全的维护保养机制。
地铁公司加大了对西延线受电弓碳滑板的维护力度，定期对受电弓碳滑板进行检查和更换，确保其正常使用。
同时，地铁维护人员接受了相应培训，提高了他们对受电弓碳滑板异常磨耗问题的识别和处理能力。
经过以上的改进措施，西延线受电弓碳滑板异常磨耗问题得到了明显改善。
碳滑板磨耗试验
碳滑板磨耗试验全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳滑板是一种使用碳纤维材料制成的轮滑板，其具有轻便、耐磨、强度高等优点，因此在极限运动领域中备受青睐。
随着碳滑板的使用时间增长，难免会受到外部环境和摩擦力的影响，导致磨损现象的出现。
为了评估碳滑板的耐磨性能，进行碳滑板磨耗试验是必不可少的。
本文将对碳滑板磨耗试验进行详细介绍。
一、试验目的碳滑板磨耗试验的主要目的是评估碳滑板在实际使用过程中的耐磨性能。
通过对碳滑板进行长时间、重复的摩擦实验，评估其表面材料的损耗程度，并进一步了解碳滑板在不同环境条件下的耐磨性能。
通过试验结果的分析，可以为碳滑板的设计和制造提供参考依据，提升其耐磨性能。
二、试验方法1. 试验设备（1）磨损试验机：选择一台具有可控制转速、载荷和运行时间的磨损试验机作为试验设备。
试验机应具有高精度的测量和记录功能，以确保试验结果的准确性。
（2）摩擦材料：选取符合实际使用条件的摩擦材料进行试验。
一般可选用耐磨性能好、硬度适中的材料作为摩擦材料，例如金属、陶瓷或砂纸等。
2. 试验步骤（1）准备碳滑板样品：选取符合标准尺寸的碳滑板样品作为试验对象。
清洁并确保样品表面没有杂质。
（2）设置试验参数：根据试验要求设置试验机的转速、载荷和运行时间等参数。
通常情况下，可以选择不同的摩擦材料和不同的载荷，进行多次试验以获取全面的数据。
（3）进行试验：将碳滑板样品与摩擦材料接触，并启动试验机进行磨损试验。
在试验过程中，及时记录摩擦力、摩擦磨损量等关键数据。
（4）分析试验结果：根据试验数据对碳滑板的磨损情况进行分析，评估其耐磨性能。
可以通过形貌观察、重量变化等方法进行结果分析。
三、试验结果通过碳滑板磨耗试验，可以得到以下几方面的结果：1. 磨损程度：通过观察碳滑板表面的磨损情况，可以了解其耐磨性能。
表面磨损程度越小，说明碳滑板的耐磨性能越好。
2. 摩擦力变化：通过记录试验过程中的摩擦力变化，可以了解碳滑板与摩擦材料之间的摩擦性能。
郑州地铁2号线碳滑板磨耗分析及选型
Development and Innovation | 发展与创新 |·223·2019年第10期郑州地铁2号线碳滑板磨耗分析及选型赵慧阳（郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000）摘 要：碳滑板对地铁列车而言属于高价值消耗性部件，常用碳滑板基本为进口件，不但采购价格高，采购周期也较长。
为降低经济成本和扩大供货渠道，郑州地铁2号线选用不同品牌碳滑板进行试验，通过磨耗率、使用情况、经济性等因素对郑州地铁2号线各类型碳滑板磨耗数据进行分析，以此找寻更适合2号线线路使用的碳滑板。
文章介绍了受电弓滑板作用及材质；对比了4种碳滑板在郑州地铁2号线路上不同运营里程的磨耗情况及碳滑板的磨耗形态，选出了更适合2号线线路使用的碳滑板，以供相关领域研究者参考。
关键词：碳滑板；磨耗数据；分析；选型中图分类号：U264 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）10-0223-02作者简介：赵慧阳（1988—），男，助理工程师，研究方向：城市轨道交通。
1 受电弓滑板作用及材质1.1 受电弓滑板作用碳滑板是地铁车辆重要的受流部件，通过碳滑板的作用将接触网上的电能源源不断地“流入”地铁车辆，经过逆变器的作用将电能转化为机械能，驱动车辆前进。
1.2 受电弓滑板材质发展过程随着加工工艺的提升，滑板的制作材质不断更新，以期满足速度不断提升的机车。
从滑板的发展历程来看，大致分为纯铜、石墨材料、粉末冶金滑板、浸金属碳滑板等阶段，各材质碳滑板电阻率如表1所示。
纯铜具有机械强度高、电阻率低、导电性能好、成本低等特点，但对接触导线磨损严重，更换难度大。
石墨材料解决了对接触导线磨损严重的问题，但存在电阻率高、不耐冲击易掉块的问题，同时滑板磨耗率过大。
粉末冶金滑板电阻率比石墨滑板低，并且有一定的抗冲击性，但依然会导致接触导线的磨耗严重。
随着速度的提高，粉末冶金滑板弱点越来越突出。
为解决这些问题，最终开发出来了浸金属碳滑板材料，该材料是在压力作用下利用金属液将碳质压块中的气孔填满而形成的,组织致密。
受电弓碳滑板磨耗分析
受电⼸碳滑板磨耗分析受电⼸碳滑板磨耗分析南京地铁运营分公司供电中⼼周国家摘要：针对南京地铁⼀号线列车受电⼸碳刷条在运⾏⼀段时间后，碳刷条磨耗出现坑槽和表⾯不平滑，磨耗布局不合理，导致接触⽹打⽕、拉弧现象，有可能会给运营造成安全事故，影响到正常的运营。
本⽂从分析造成受电⼸碳刷条磨耗出现坑槽和表⾯不平滑，磨耗布局不合理现象⾓度出发，分析研究与碳刷条磨耗密切相关接触⽹的状态，⽽接触⽹拉出值是接触⽹状态的关键技术参数，就如何优化调整接触⽹拉出值，改善碳刷条的表⾯磨耗布局的合理性，减少接触⽹打⽕、拉弧现象的产⽣。
为此，利⽤⽹检技术动态检测接触⽹的拉出值所提供的数据，分析研究接触⽹拉出值的分布情况，对接触⽹拉出值进⾏适当调整进⾏分析，解决受电⼸碳刷条磨耗分布合理性，提出了现场施⼯中改进措施⽅案。
关键词：拉出值、碳刷条、打⽕、动态检测、改进0 引⾔南京地铁⼀号线运营⼏年来，经常发⽣接触⽹打⽕、拉弧现象。
据统计每年车站上报给控制中⼼接触⽹打⽕次数不少于20起，不含区间内打⽕和⼈员没有看到的，是多区段发⽣此类情况，对运营造成⼀定的影响，南京地铁⼀号线历年接触⽹打⽕故障统计，见表⼀。
表⼀南京地铁⼀号线历年接触⽹打⽕故障统计1.接触⽹打⽕分类对于接触⽹打⽕，专业⼈员对此进⾏了归纳和分类，按照现象分为正常打⽕和⾮正常打⽕。
正常打⽕：列车受电⼸通过接触⽹锚段关节、分段绝缘器、线岔、汇流排接头处、刚柔过渡处（包括折返线、存车线、出⼊段）等，以及接触⽹上有覆冰、覆霜时、发⽣的轻微的拉弧或打⽕，属于正常打⽕。
打⽕对碳刷条影响见图⼀。
图⼀打⽕对碳刷条影响对于此类上报故障，⼈员在现场确认属于正常打⽕，不影响正常运⾏，不需要⽴即处理，等到运营结束后再安排处理。
⾮正常打⽕：可以分为⼀般异常打⽕和严重异常打⽕。
1)⼀般异常打⽕：在正常打⽕区间以外的场所发⽣轻微的打⽕现象，为⼀般异常打⽕。
特征是：不发⽣连续拉弧、不产⽣⼤的⽕花。
处理：发⽣⼀般打⽕的区段，在列车停运后对该段接触⽹进⾏调整。
地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗分析及应对措施
地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗分析及应对措施摘要：本论文针对地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗现象进行了分析，并提出了相应的应对措施。
通过实地调查和数据分析，发现受电弓碳滑板的异常磨耗问题严重影响了地铁车辆的正常运行和使用寿命。
针对这一问题，本文从材料选择、润滑措施以及维护保养等方面提出了一系列解决方案。
同时，还对这些方案进行了实验验证和经济评估，结果表明，所提出的应对措施能够有效减少受电弓碳滑板的磨损程度，提高地铁车辆的可靠性和安全性。
因此，本文的研究成果具有一定的理论和实际意义，可为地铁车辆的维修和改进提供参考依据。
关键词：地铁车辆；电弓碳滑板；解决方案引言地铁作为一种重要的城市交通工具，受电弓碳滑板是其关键部件之一。
然而，异常磨耗问题严重影响了地铁车辆的正常运行和使用寿命，亟需解决。
本论文旨在分析地铁车辆受电弓碳滑板的异常磨耗现象，并提出相应的应对措施。
通过实地调查、数据分析以及实验验证，我们将探讨材料选择、润滑措施和维护保养等方面的解决方案。
该研究成果可为地铁车辆的维修和改进提供参考，提高地铁运营的可靠性和安全性。
1.地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗分析1.1实地调查和数据收集为了对地铁车辆受电弓碳滑板异常磨耗问题进行深入了解，我们进行了实地调查和数据收集。
通过走访地铁运营公司和维修人员，我们获得了大量关于受电弓碳滑板磨耗情况的实际数据。
同时，我们还收集了车辆运行状态、环境因素以及使用寿命等相关信息。
这些数据为我们分析受电弓碳滑板异常磨耗问题的原因和机理提供了有力支持，为制定针对性的应对措施奠定了基础。
1.2磨耗问题的影响分析磨耗问题对地铁车辆的运行和使用寿命产生了重大影响。
受电弓碳滑板的异常磨耗导致接触面积减小，进而使电流密度增大，引发过高的电弧和接触电阻，影响电能传输效率，甚至导致电弓与受电网分离。
磨耗会导致受电弓碳滑板形状不规则，使接触压力分布不均匀，进一步加剧磨损和损伤。
磨耗还会产生碳粉和碳化物，进入车辆内部，影响其他电气设备的正常运行。
北京地铁6号线受电弓碳滑板异常磨耗分析
北京地铁6号线受电弓碳滑板异常磨耗分析摘要：本文较为深入的分析了北京地铁6号线出现受电弓碳滑板异常磨耗的原因。
首先从理论上给出了碳滑板磨耗分为电气磨耗和机械磨耗两部分，然后从这两点入手，采用排除法，逐个排除可能会造成异常磨耗的因素，最后给出了结论及解决方案。
关键词：地铁；碳滑板；异常磨耗；1背景北京地铁6号线车辆采用两种受电弓，其中天海公司受电弓63列，日本东洋公司受电弓21列。
天海公司受电弓（简称天海弓）为气囊弓，东洋公司受电弓（简称东洋弓）为弹簧弓，两种的受电弓虽然控制原理不同，但均属于世界轨道车辆普遍采用的受电弓。
天海弓及东洋弓在国内外均有大量的装车业绩，属于成熟产品。
北京6号线自2018年11月20日起，西延线开通进行全线贯通试验，所有车辆（一二期及西延线车辆）进行混跑，线路运行方式为：车辆自潞城到海淀五路居正常载客运营，在五路居站清客，在西延线路段进行空载试车，车辆回到五路居站后再次投入载客运营。
自2018年12月24日起，陆续接到受电弓碳滑板出现异常磨耗问题的反馈，碳滑板磨耗过快，同时出现异常的波浪形，如下图所示：从现场观察来看碳滑板的普遍特性为碳滑板磨损区域呈现两端磨损大中部磨损小的形态。
另外碳滑板磨耗速度极快，正常碳滑板磨耗到限为车辆运行10万公里左右，现场碳滑板磨耗到限时车辆仅运行了5000公里，为正常的二十分之一。
2 原因分析弓网之间相互作用的关系如下图所示，造成碳滑板磨耗的原因可以分为电气磨耗和机械磨耗两类。
电气磨耗的因素包括燃弧率、载流量等因素，影响机械磨耗的因素包括接触压力、接触网硬点等因素。
碳滑板的电气磨耗、机械磨耗和受电弓升力之间的关系如下图所示，只有找到两者之间的平衡点，才能有效降低磨耗量。
每天晚上对回段部分车辆进行磨耗量分析，力求找到磨耗量变化趋势。
分别从电气磨耗和机械磨耗上着手进行原因调查，分析如下。
2.1 电气磨耗首先分析下车辆载流量的变化，从下图中可以看出车辆无论是空载还是满载其电流值不超过4500A，北京6号线项目每列车共3个受电弓，单弓受流的额定电流大于1600A，实际浸金属结构碳滑板在2400A以下都具有良好的导电性，因此电流属于正常范围内，可以排除由于电流突然增大引起温升导致的异常磨耗。
地铁车辆受电弓碳滑板故障分析
地铁车辆受电弓碳滑板故障分析摘要：地铁列车的受电弓是线网接触式轨道交通车辆的主要动力装置，其安全、稳定的工作状态将直接影响到列车的上行率和安全性。
受电弓在使用时，存在着受电弓无法正常升起、碳滑板磨损异常等问题。
地铁车体在运行时必须维持与接触线间的稳定压力，以确保列车在行驶时的稳定性。
在此基础上，对碳滑板的磨损进行了理论分析，将其划分为电磨损和机械磨损两大类，并运用排除方法，逐一排除影响其磨损的原因，并提出了相应的解决办法。
关键词：地铁车辆；受电弓；碳滑板；分析研究随着城市化进程的加快，交通网络中地铁的重要性日益提升，其承载了城市交通的大部分职能，因此地铁的安全运行是十分重要的。
目前，地铁车辆时常发生由于受电弓故障所引起的大规模线路瘫痪事件，其多数时候主要都由于地铁受电弓碳滑板异常磨耗造成的，因此对于受电弓碳滑板磨损进行分析是十分必要的。
在地铁工作时期，碳滑板异常磨耗将使碳滑板经常进行更换，从而减少受电弓的使用期限，同时对行车安全也造成不利影响。
1.受电弓概述1.1受电弓简介受电弓是地铁列车通过接触网获取电力的关键设备，其是一种安装在地铁顶部的设备。
1.2受电弓功能及作用受电弓的工作原理与人体手臂从收拢到平展开的过程相似，它是由三个呈三角形排列的支撑绝缘子固定在地铁车顶上。
当电弓升起，电力通过与其相接触的碳滑板进行导流，然后通过金属导电体、金属软连线、避雷器将电能传输至高压隔离开关、高压互感器、真空主断路器等高压电气元件，最后传输至主变压器和牵引变流器，通过变压器和变流器对电能进行降压和交流—直流—交流转换，进而使电流使用与地铁的部件需求。
1.3受电弓工作原理升弓：在气压达到受电弓额定工作压力后，操作者按下升弓按钮，将压缩空气通过车内电磁阀和受电弓控制盒送入空气弹簧，空气弹簧扩张，使钢索带动下臂运动，下臂通过拉杆将上臂和弓头抬起，使弓头在工作高度范围内保持水平，并能在一定时间内平稳地上升到网线的高度，从而完成整个升弓过程。
地铁弓网异常磨耗分析
地铁弓网异常磨耗分析地铁弓网是地铁机车的核心部件之一，负责传输电能供给机车运行。
在地铁运行过程中，弓网不可避免地会出现磨耗现象，这会直接影响地铁的运行稳定性和安全性。
对地铁弓网异常磨耗进行分析是非常重要的。
异常磨耗是指地铁弓网由于各种原因导致的磨损加剧，磨损程度超过正常范围。
下面通过分析可能的异常磨耗原因和解决方案来进行磨损分析。
地铁弓网的制造材料和工艺是决定其磨损程度的重要因素。
如果材料质量不过关或者制造工艺不规范，容易导致弓网磨损加剧。
应该加强材料的质量检查和制造工艺的监控，确保地铁弓网的质量合格。
地铁运行环境也是导致弓网磨损的重要原因。
如果地铁线路存在噪音、振动等问题，会直接影响地铁弓网的稳定性，导致其磨损加剧。
应该在设计和建设地铁线路时，考虑减少噪音和振动的措施，保证地铁运行环境的舒适性和稳定性。
地铁弓网的维护和修复也是减少磨损的重要措施。
定期对地铁弓网进行检查和保养，及时更换磨损严重的部件，可以延长其使用寿命。
针对磨损严重的地铁弓网，可以采取修复的措施，如进行打磨、焊接等方法，使其重新恢复使用功能。
地铁运营管理的重要性不可忽视。
加强车辆运行记录和数据分析，及时发现并解决地铁弓网磨损的问题，可以更好地保障地铁运行的安全和稳定。
加强对地铁驾驶员的培训和监督，提高其对地铁弓网工作状态的了解和掌握，能够及时发现并处理磨损问题。
地铁弓网异常磨耗的分析应该从多个方面进行，包括材料质量、制造工艺、运行环境、维护修复和运营管理等方面。
只有综合利用各种手段和措施，才能有效地减少地铁弓网的磨损，确保地铁运行的安全和稳定。
一种受电弓滑板磨耗趋势估算及寿命预测方法及装置[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011553306.1(22)申请日 2020.12.24(71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司地址 430060 湖北省武汉市武昌杨园和平大道745号(72)发明人 熊盛 李经纬 吴越 邱绍峰 李加祺 殷勤 周明翔 邱建平 杨辉 白丹辉 黄世明 杨润芝 (74)专利代理机构 北京派特恩知识产权代理有限公司 11270代理人 任晓 张颖玲(51)Int.Cl.G06F 30/27(2020.01)G06N 20/10(2019.01)G06F 119/04(2020.01)(54)发明名称一种受电弓滑板磨耗趋势估算及寿命预测方法及装置(57)摘要本申请公开了一种受电弓滑板磨耗趋势估算及寿命预测方法，包括：获取针对受电弓滑板磨损趋势的预测请求；基于所述预测请求获取历史数据，其中，所述历史数据包括市域铁路车辆行驶里程对应受电弓滑板磨耗数据；对所述历史数据进行预处理，得到训练数据集；根据所述训练数据集对市域铁路车辆行驶里程数据与受电弓滑板磨耗的映射模型进行训练；根据训练后的所述映射模型预测受电弓滑板的磨耗状态和使用寿命。
本申请还公开了一种受电弓滑板磨耗趋势估算及寿命预测装置。
权利要求书2页 说明书9页 附图3页CN 112613234 A 2021.04.06C N 112613234A1.一种受电弓滑板磨耗趋势估算及寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取针对受电弓滑板磨损趋势的预测请求；基于所述预测请求获取历史数据，其中，所述历史数据包括市域铁路车辆行驶里程对应受电弓滑板磨耗数据；对所述历史数据进行预处理，得到训练数据集；根据所述训练数据集对市域铁路车辆行驶里程数据与受电弓滑板磨耗的映射模型进行训练；根据训练后的所述映射模型预测受电弓滑板的磨耗状态和使用寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述历史数据进行预处理，得到训练数据集，包括：以滑板长度为参考建立横坐标，以滑板厚度为参考建立纵坐标，建立映射所述受电弓滑板不同位置厚度的坐标系；将所述历史数据代入所述坐标系，确定所述受电弓滑板不同位置的行驶里程与对应滑板磨耗数据；选择磨耗在预设阈值以上的所述受电弓滑板位置对应的所述历史数据建立所述训练数据集。
【CN109783928A】地铁接触线磨耗分布预测方法及维保方法【专利】
代理人 黄晓军
(51)Int .Cl . G06F 17/50(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109783928 A (43)申请公布日 2019.05.21
( 54 )发明 名称 地铁接触线磨耗分布预测方法及维保方法
( 57 )摘要 本发明提供了一种地铁接触线磨耗分布预
具体实施方式 [0037] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的 ，仅用于解释本发明 ，而不能解释为对本发明的限 制。 [0038] 本技术领域技术人员可以理解 ，除非特意声明 ，这里使用的单数形式“一”、“一 个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的 是 ，本发明的 说明书中使 用的 措 辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加 一个或多个其他特征 、整数 、步骤、操作、元件、组件和/或 它们的组。应该理解 ，当我 们称元 件被“连接”或“耦接”到 另一元件时 ，它可以 直接连接或耦接到其他元件 ，或者也可以 存在 中间元件。此外 ，这里使 用的“连接”或“耦接”可以 包括无线连接或耦接。这里使 用的 措辞 “和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。 [0039] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。 [0040] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步 的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。 [0041] 本发明针对地铁接触线磨耗问题，提供了一种地铁接触线磨耗分布预测方法及维 保方法。地铁刚 性接触网 接触线的 运营 ，在磨耗程 度检 测方面 ，主要为人工检 测和机器检 测，对检测的周期或下一次检测的时间点难以预估，且由于空中作业，人工检测会带来一定 的 危险 性 ，因此需要有一个接触线磨耗的 参考依据来降 低检 测频率 ，作出更有针对性的 检 测方案；在接触线更换方面，一般在接触线磨耗达到一定深度时进行局部或整锚的更换，这 需要对整条线路的磨耗程度作出统计，从而浪费了很多时间经济成本在当前磨耗并未达到 换线要求的 接触线区段上。本发明通过磨耗机理分析 ，从磨耗机 制的 角度建立接触线磨耗 率计算模型 ，并结合实际 弓网电 流 和行车速度、接触力等对接触线的 磨耗分布作出计算分 析 ，直观地反映 出不同 位置接触线的 磨耗程度 ，并提出了对接触线磨耗的 提前预估 和差异 化维保方法，对减少维修成本和提高刚性接触网接触线的安全性能具有重要的意义。 [0042] 下面通过具体的实施例，结合附图 ，对本发明的地铁接触线磨耗分布预测方法及 维保方法进行详细说明。 [0043] 第一实施例 [0044] 本实施例提供了一种地铁接触线磨耗分布预测方法，图1所示为所述接触线磨耗
城市轨道交通车辆受电弓接触压力与碳滑板磨耗关系研究
城市轨道交通车辆受电弓接触压力与碳滑板磨耗关系研究徐彦;于若飞;李江涛【摘要】根据城市轨道交通车辆检修实测数据及软件分析结果,对郑州地铁车辆弓网间的接触压力和碳滑板的磨耗规律进行了研究分析,并提出了一定的保护措施,为城市轨道交通受电弓碳滑板维护提供了一定的参考价值.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】5页(P67-71)【关键词】受电弓;接触压力;磨耗规律;保护措施【作者】徐彦;于若飞;李江涛【作者单位】郑州铁路职业技术学院,郑州451460;郑州铁路职业技术学院,郑州451460;郑州地铁集团有限公司,郑州450000【正文语种】中文【中图分类】U239.5城市轨道交通车辆受电弓作为列车牵引系统的重要组成部分，在接触网与车辆之间起电气接触作用，受电弓系统从高压接触网上获得电流，为车辆牵引逆变器和高压设备提供动力来源。
城市轨道交通车辆受电弓安装在列车车顶，其碳滑板直接与刚性接触网接触，为列车提供稳定的电流，这就要求受电弓与接触网接触压力保持稳定、碳滑板厚度处于正常范围内。
理想运行情况下，受电弓与接触网的接触压力保持在一定范围内，以使受流的离线率不会过大，保证受流效果；同时碳滑板在拉出值范围内，应呈现磨耗均匀、表面过渡平滑的，但由于列车运行环境复杂，外部干扰因素非常多，导致受电弓碳滑板的磨耗不会按照理想情况发展，会在磨耗过程中出现异常磨耗、物理损伤等现象。
以郑州地铁1号线车辆为例，通过运营里程数据分析郑州地铁车辆碳滑板磨耗和受电弓接触压力间的规律，并提出一定预警措施，为城市轨道交通车辆受电弓系统的碳滑板维护提供了一定的参考。
1 受电弓碳滑板磨耗及接触压力规律1.1 郑州地铁车辆1号线碳滑板磨耗现状郑州地铁1号线采用摩根新材料公司的M258A2型碳滑板，平均万公里磨耗大约为1.4 mm。
碳滑板更换前可使用厚度为10 mm。
正常磨耗时期碳滑板平均万公里磨耗为 0.6 mm左右，此时碳滑板达到更换标准可运行16.7万公里，异常磨耗时期碳滑板平均万公里磨耗高达 28 mm左右，此时碳滑板达到更换标准可运行3 570 km，依据郑州地铁线路长度，平均每天单列车可运行500 km，此时碳滑板最多可使用6 d。
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式 (4) 中 ，Cm为材料属性系数 ；P为受电 弓单块碳滑板与接触线之间的 平均接触压力 ，单 位为N ；KP为压力影响因子 ；KI为电 流影响因子 ；KV为速度影响因子 ；T为环境温 度 ，Tm为材料 的熔化温度 ，单位为K ；v (l) 为相对滑动速度 ；式 (5) 中 ，D为碳滑板的宽度 ，δ(l) 为所选取小区 间的宽度，所述深度磨耗率ws单位为μm/Km。
权利要求书2页 说明书11页 附图5页
CN 109783929 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述估算方法包括如下步 骤：
步骤S1，建立受电弓碳滑板磨耗率计算简化模型； 步骤S2 ，计算当前接触线布设方式下碳滑板横向不同位置的 磨耗距离占 整个磨耗距离 的比重； 步骤S3，估算碳滑板磨耗轮廓。 2 .根据权利要求1所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括： 步骤S101，获得熔化磨耗机制下的磨耗率计算原始模型； 步骤S102，将弓网间电流等效为压力，与实际接触力共同构成总接触力； 步骤S103，将所述总接触力、材料属性系数、压力影响因子、电流影响因子、速度影响因 子引入所述计算原始模型中，得到磨耗率计算简化模型； 步骤S104 ，在碳滑板的横向上取一个小区间 ，小区间内磨耗是均匀的 ，将所述磨耗率计 算简化模型转换为在所述小区间内弓线相对滑动每公里磨耗的深度磨耗率计算简化模型。 3 .根据权利要求2所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述深度磨耗率计算简化 模型为：
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权 利 要 求 书
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至取完碳滑板的横向长度；将每个小区间所计算的平均磨耗深度用平滑曲线连接，得到磨 耗后的碳滑板轮廓曲线。
7 .根据权利要求6所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述小区间为碳滑板横向 上20mm的一个小区间，所述小区间内磨耗是均匀的。
8 .根据权利要求6所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述对不同里程段内对应 的所述磨耗率随里程变化曲线进行积分，进一步为，采用梯形面积近似代替，并通过下式进 行曲线积分：
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说 明 书
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地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方法及寿命预测方法
技术领域 [0001] 本发明属于城市轨道交通领域，具体涉及一种地铁车辆受电弓碳滑板磨耗估算方 法及寿命预测方法。
背景技术 [0002] 随着城市的不断发展，轨道交通在城市的正常运转中发挥着越来越重要的作用， 而安全问 题是轨道交通的 一个重要方面。地铁是一 种重要的 城市轨道交通工具 ，地铁的 牵 引系统为地铁车辆的运行提供动力和制动力。地铁运行时 ，电 流从受电 弓进入电 机 ，然后从 与地网接在一起的 轨道流出 ，从而牵引车辆运行 ，而受电 弓碳滑板是地铁车辆取流的 关键 部件。随 着城市的 膨 胀 ，地铁的 运行 环境越来 越复 杂 ，受电 弓 碳 滑板的 磨耗问 题也日 益突 出。磨耗过度或磨耗不均匀都会缩短碳滑板的使用寿命，甚至带来极其严重的后果。 [0003] 受电弓碳滑板一方面沿着列车前进的方向与接触线纵向磨损，另一方面由于接触 线的拉出值布置 ，在碳滑板上横向移动 ，碳滑板上不同位置对应的磨耗率不同 ，与接触线的 相对滑动距离也不同 ，因而造成了碳滑板上的 磨耗不均匀。对碳滑板的 磨耗情况进行提前 预估，能极大地方便运营及维修部门对受电弓碳滑板的合理使用，减少不必要的过度磨耗， 提升弓网接触受流的安全性和稳定性。 [0004] 现有技术中，预估地铁车辆受电弓碳滑板的磨耗问题，通常包括以下方法：基于载 流摩擦实验来研究碳滑板的磨耗率影响规律，通过图像等检测磨耗深度和外形。但是，尚没 有结合地铁实际运营条件的可预测性碳滑板磨耗研究方法，也没有通过机理分析的碳滑板 磨耗率计算模型，无法对地铁受电弓碳滑板的磨耗进行准确判断，存在一定的安全隐患。
命预测方法 ( 57 )摘要
本发明 提供 了一 种地铁车 辆受电 弓 碳 滑板 磨耗估算方法及寿命预测方法，用于解决现有技 术中无法对碳滑板磨耗进行准确估算的问题。所 述磨耗估算方法及寿命预测方法 ，结合碳滑板磨 耗率曲线和接触线的布置方式 ，计算出碳滑板在 一定的运行里程内不同位置的磨耗量，得到沿碳 滑板横向分布的磨耗轮廓，将碳滑板磨耗外形分 布计算出来并可视化，并进一步对碳滑板的使用 寿命进行预测。本发明对碳滑板的磨耗程度做出 预判，为维修部门提供有针对性的碳滑板打磨或 更换建议，降低了时间、经济成本，同时得到碳滑 板磨耗较严重的区域，通过致因分析来进行相应 的 技术 调整 ，避免 在碳滑板上形成凹槽 ，从而提 升弓网运行的安全性，具有一定的经济效益和社 会效益。
9 .一种地铁车辆受电弓碳滑板寿命预测方法，其特征在于，所述寿命预测方法包括如 权利要求1至8任一项所述的 磨耗估算方法 ，在对所述碳滑板磨耗进行估算的 基础上 ，还包 括：
估算受电弓碳滑板在两站间行驶一次所形成的磨耗轮廓，根据车辆所行驶的整条线路 的 里程以 及行车速度曲 线、电 流曲 线等 ，估算车辆受电 弓碳滑板在整条线路上行驶一次所 形成的磨耗轮廓，对磨耗轮廓累计叠加，计算碳滑板最大磨耗处达到更换要求时所行驶的 里程，将达到更换要求时所行驶的里程作为所述碳滑板的预测寿命。
(74)专利代理机构 北京市商泰律师事务所 11255
代理人 黄晓军
(51)Int .Cl . G06F 17/50(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109783929 A (43)申请公布日 2019.05.21
( 54 )发明 名称 地铁车 辆受电 弓 碳 滑板 磨耗 估算方法 及寿
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 123389 .4
(22)申请日 2019 .01 .10
(71)申请人 北京交通大学 地址 100044 北京市海淀区西直门外上园 村3号
(72)发明人 魏秀琨 孟鸿飞 贾利民 何江海 刘兰 李兆新 李正国 尹贤贤 管青鸾 杨子明 滕延芹 张海强 所达 翟小婕
4 .根据权利要求1所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括： 步骤S201，根据接触线布置形式确定拉出值的表达式； 步骤S202，分别计算一个周期内不同拉出值区间所对应的接触线长度； 步骤S203，统计不同拉出值区间接触线长度占整个周期长度的比例。 5 .根据权利要求4所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述接触线的布置方式为 混合布置方式。 6 .根据权利要求1所述的碳滑板磨耗估算方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括： 步骤S301，在碳滑板的横向上取一个小区间； 步骤S302，根据所述磨耗率计算简化模型，及车辆的行车速度和电流曲线，确定碳滑板 在小区间内的磨耗率随里程变化曲线； 步骤S303 ，取拉出值与所述小区间值 相同的 一个间隔区间 ，根据所述不同 位置的 磨耗 距离占整个磨耗距离的比重，计算不同拉出值区间内对应的接触线所处里程； 步骤S304 ，对不同 里程段内 对应的 所述磨耗率随 里程变化曲 线进行积分 ，得到当前计 算的碳滑板所述小区间内的平均磨耗深度； 步骤S305 ，在碳滑板的 横向上取下一个相邻的 小区间 ，并重复步骤S302至步骤S304 ，直