外文翻译---铁路系统接触网中集电板碳合金的含量对其与接触线磨影响

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1、 附录 1 外文资料翻译 A1.1 译文 铁路系统接触网中集电板碳合金的含量对其与接触线磨影响 本文主要是对发生在接触网中接触线和集电板之间磨损情况的研究，它们之间的磨损由机械和电气两个方面引起。这方面的研究对设施的维修成本和受电弓与接触线的工作寿命有着密切的关系。由于接触网中维修机车和基础设施方面的重要性，在过去几十年世界上一直对这个问题十分重视。 为了探讨机械和电气两方面引起的接触线和滑板之间的磨损，在米兰设计并安装了一种新型的测试装置。一系列的实验测试已经完成，其中涉及了多种材料的集电板和在不同转速与电流强度的接触条件。 研究中涉及到了 3kV直流线路所需要的各种不同结构的集电板。研究中

2、发现集电板中的铜和碳合金的不同含量对滑板与接触线的磨损有着很大的影响。 前言 高速铁路运输系统的发展意味着对电能需求的增加，但是从目前通过受电弓在架空线（接触网）获取电能的水平来看，就需要受电弓集电板具有较高的工作性能。这个问题不仅仅由于高速列车的原因，而且与线路的容量和货运列车的长期运行有关。意大利铁路系统决定把所有的铜材料的集电板换为 Kasperowski型，随后又把碳合金用于集电板，这些在线路材料方面的改进都是对 3kv直流线路的挑战。当接触线上的电流达到 1000A以上时就会由于产生的机械热加重受电弓集电板的损坏。众所周知，接触线和受电弓集电板的磨损主要取决于以下几个因素：接触线 材

3、料的类型，运行条件（滑动速度接触力电流强度等）以及它们之间是否发出电火花和电弧等。 在 Klapas et al.和 Becker的的著作中，对以上提到的决定线路磨损程度的各种原因以及它们之间的相互影响都有说明。基于简单方便起见，在集电板和接触线之间产生的磨损可以分为两种：一种是由于机械摩擦引起的磨损，另外一种是由于电火花引起的磨损，这两者相互作用并影响。特别是越来越多的磨损不仅和线路的电流强度有关，而且和弓网之间的接触压力有关，同时和火花强度有关的磨损也随着接触压力的增大而加重。再者，高电流在某些情况下可 以通过所谓的当前润滑作用减少整体磨损。并且速度的增加并不会总是造成磨损的加重，甚者在一

4、些特殊的情形下由于热力条件增加引起的摩擦反而会减少磨损。戴安娜和她的同事已经报道了有关这些内容的简要介绍。 本文将对以上提及到的几个方面通过测试装配实验进行详细研究。人们考虑了几种集电板：所有的铜材型，包括外包铜的碳合金（ Kasperowski型）和普通碳合金。所有的集电板的设计都是基于 3kv的直流线路。值得一提的是它的滑动速度相当快（可达 200km/h） ,并且电流强度也高于其他研究成果，直流电可达1000A。 以下对一些 设备进行了试验并对结果进行了分析。在试验中把磨损率和严格实验的程度相关连。它们的关系基于耗散功率的假设，从而说明机械和电气两个方面的磨损的实质。 实验装配架概况 这

5、里要阐明的是试验装配架的主要特点。该设备可以测试在时速达220km/h并通过 1200A直流电或 500A交流电的线路上受电弓的运行情况。试验台的主要组成部分是一个直径 4m的磁盘，它可以 290rpm的最高速度绕垂直轴线旋转。 接触线安装在磁盘外圆周部位并朝向磁盘的径向方向，并且使滑动面水平的朝向受电弓的头部。通过控制 90千瓦直流电机由传送带带动磁盘转动。受电弓被悬放在一个平台上面，并且它随一个三角波信号沿磁盘径向方向移动。为了显示试验中对接触线的具体作用需要对磁盘的旋转进行同步测速。试验中采用液压驱动的方式在接触线上产生平均压力。为了在试验中模拟实际列车运行而产生的空气对流，要用管子使接

6、触区的空气流动（常温下）。 接触线是由一组钢铝绞线组成。试验架创建初始阶段进行的初步实验表明，如果接触线在磁盘上受到挤压时，那在集电板上将产生过大的垂直加速度（可达200m/s2）。这种状况将使集电板产生异常的动态特性，这将给滑板带来严重的磨损损失，并在实际运行中出现严重的刮弓事故。 试验中的电路测试平台是由电容器馈电输出和一个绝缘栅双极晶体管构成三相全桥整流器组成的，从而由逆变器控制负载电流的输出电感。将逆变器的开关频率适当提高，则可以降低电流中的谐波含量。该逆变器可以仿真各种形式的电流（欧洲地区）：直流电可达 1kA， 0.5kA16.6Hz和 0.5kA50Hz三种。 为了平衡各有关量，

7、采取了适当的测量措施。通过放置在受电弓回锚的仪器可测量线路传输电流。对接触滑动区和转动磁盘底 部之间的压降的测量时，即假定的接触线和滑板之间的压降，可允许适当的线路损失。等效的接触电阻可认为是两者之间的压降和电流强度之比。在计算等效的接触电阻时，要考虑到两者实际接触面积的影响。 结论 集电板和接触线材料的磨损情况已经在实验室通过仿真高速列车运行环境完成了具体的实验。在线路传输 1000A直流电并有时速达 200 km/h列车运行的仿真工作环境条件下，对不同材料的集电板进行了测试。经过详细研究弄清楚了滑板中碳合金的含量在其与接触线之间的磨损中所起的作用。 滑板的磨损与其单位长度的总耗散功率有关。

8、其中几中 磨损的程度与碳合金和铜的含量有关，同时也发现以铜为主要材料的滑板由于摩擦力的原因而产生的磨损比较严重；以碳合金为主要材料的滑板则可以降低在电力线路上由于焦耳效应而产生的磨损，这是由于它的电阻比较高的缘故。 以铜为主要材料的集电板的磨损程度要比含碳合金的集电板高大约四倍。这需要在一种有理想光滑面的接触线上检验，使得不造成在碳材料上的严重损失。在滑动过度阶段中，碳滑板却要比铜的滑板受到更严重的磨损，而且在这个过程中还会在接触线和铜基之间造成擦痕。 当接触线单位长度的无功功率不一致时，在两区域就会产生不同的磨损率 。从这个方面来看以铜为基本材料的接触滑板具有高的磨损性能，而以碳为基本材料的接触滑板则属于低耐磨区。