9.4.1 概述

隨著受電弓和接觸網(wǎng)相互作用理論的研究，開(kāi)發(fā)了用于評(píng)價(jià)電流傳輸質(zhì)量的測(cè)量技術(shù)。因此，可以限定如下三個(gè)方面：

—只評(píng)價(jià)接觸網(wǎng);

—只評(píng)價(jià)受電弓;

—評(píng)價(jià)接觸網(wǎng)和受電弓這兩部分的相互作用。

假設(shè)遵循有關(guān)安全規(guī)約，以期在送電時(shí)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的能量傳輸：

—連續(xù)送電時(shí)沒(méi)有電壓降或電流損失。這就意味著必須一直保持機(jī)械接觸。如果失去機(jī)械接觸，就會(huì)發(fā)生燃唬電弧對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，引起干擾并加大磨耗但卻能保證電流的持續(xù)性，這對(duì)移動(dòng)接觸能量傳輸是非常重要的。如果空氣間隙增大，電流中斷，車(chē)輛就會(huì)因?yàn)殡娫辞袛喽�失去牽引�?dòng)力。燃弧的次數(shù)和持續(xù)的時(shí)間是評(píng)價(jià)能量傳輸質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

—不會(huì)發(fā)生超出允許范圍內(nèi)的環(huán)境干擾。燃弧產(chǎn)生的高頻電磁波，對(duì)頻率高達(dá)30MHz的調(diào)幅無(wú)線電傳輸產(chǎn)生干擾。在燃弧產(chǎn)生高頻電磁波的同時(shí)，還產(chǎn)生可聞噪聲，但是這種噪聲基本上被一般的列車(chē)噪聲所掩蓋。

—不產(chǎn)生相關(guān)部件(接觸線和受電弓) 的磨耗，這種磨耗程度在經(jīng)濟(jì)上是不可接受的。這樣的磨耗可能是由于燃弧和/或接觸壓力太大引起的。

當(dāng)接觸壓力接近零和完全失去時(shí)，會(huì)發(fā)生燃唬相反，接觸壓力也不能過(guò)大，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致接觸網(wǎng)抬升過(guò)高并帶來(lái)無(wú)法接受的磨耗。這意味著接觸壓力是個(gè)非限定性的物理量，根據(jù)這個(gè)物理量可以評(píng)價(jià)受電弓和接觸網(wǎng)的相互作用。原則上，用于判斷質(zhì)量的物理量應(yīng)滿足其他一般要求：

—各自的特征量應(yīng)盡可能地具有評(píng)價(jià)連續(xù)的、漸進(jìn)的尺度，不僅僅只允許作 “是/否”的評(píng)定，還應(yīng)評(píng)價(jià)質(zhì)量變化。

—應(yīng)該可以測(cè)量各自的量值，并且根據(jù)模擬模型可進(jìn)行事先計(jì)算，以便對(duì)測(cè)量和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。

—各自量值的測(cè)量應(yīng)該是再生的而且不受隨機(jī)因素的影響。在同等條件下重復(fù)的測(cè)量應(yīng)有同樣的結(jié)果。

—必須可以在動(dòng)態(tài)受電弓上測(cè)量評(píng)估量。

在前面的參考文獻(xiàn) [9.21] 和參考文獻(xiàn) [9.22] 中，燃弧的質(zhì)量和延續(xù)的時(shí)間、測(cè)得的電壓損失都是評(píng)價(jià)接觸特性的物理量。盡管如此，這些物理量還是不能滿足上面所列的要求條件。倘若沒(méi)有燃弧或很少發(fā)生燃弧，這個(gè)特性就完全不適用于系統(tǒng)比較中。燃弧不可能模擬，且測(cè)量已經(jīng)表明不可能重現(xiàn)反復(fù)試驗(yàn)運(yùn)行的結(jié)果。即便在相同線路上一樣的條件下，重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)也產(chǎn)生不同的結(jié)果。

接觸壓力連接兩個(gè)機(jī)械系統(tǒng) (接觸網(wǎng)和受電弓)，這兩部分均能振蕩并且具有各種不同的質(zhì)量模塊、彈性系數(shù)、衰減系數(shù)和自然頻率。由于接觸網(wǎng)具有彈性，在受電弓作用到接觸網(wǎng)上時(shí)就使接觸線有一定的抬升量。實(shí)際上，沿接觸線錨段變化的彈性導(dǎo)致受電弓周期性上下運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)幅度取決于抬升力本身。質(zhì)量塊的初始力 (是垂直運(yùn)動(dòng)變化比率的函數(shù)) 作用到該平均抬升力上 (見(jiàn)第9.3節(jié))。

隨著速度的增加，動(dòng)態(tài)部件對(duì)接觸壓力的影響越來(lái)越大。為了保持受電弓滑板沿著接觸線移動(dòng)并不間斷地與接觸線接觸，接觸壓力的值必須保持在一定范圍，即動(dòng)態(tài)范圍。

把接觸壓力隨時(shí)間變化量定義為一定的特征量，就可以估量系統(tǒng)部件的動(dòng)態(tài)特性及其相互作用。在研究動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng) [9.23、9.24] 的同時(shí)，位于慕尼黑的德國(guó)鐵路研究院開(kāi)發(fā)了一種測(cè)量力的方法[9.24、9.25]。自1980年以來(lái)，在經(jīng)過(guò)一段成功試驗(yàn)之后，該測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)被德國(guó)鐵路和其他鐵路部門(mén)所采用。

除了接觸壓力外，其他特征量也已被采納為評(píng)價(jià)接觸網(wǎng)和受電弓相互作用的標(biāo)準(zhǔn)：

—接觸網(wǎng)抬升;

—受電弓的垂直運(yùn)動(dòng);

—當(dāng)列車(chē)運(yùn)行期間沒(méi)有牽引動(dòng)力 (詳見(jiàn)參考文獻(xiàn) [9.21，9.22])時(shí)用頻率和失電周期以及對(duì)較高的列車(chē)速度進(jìn)行的拉弧監(jiān)測(cè) (詳見(jiàn)參考文獻(xiàn) [9.26]) 表示受電弓弓頭或滑板的接觸特性。

所有這些均為二次量，且分別反作用于連續(xù)變化的接觸壓力，這一接觸壓力是接觸網(wǎng)和受電弓兩個(gè)振蕩系統(tǒng)相互耦合的結(jié)果。由于受電弓作用而使接觸線抬升，其抬升量可通過(guò)一個(gè)安裝在支持裝置上的測(cè)量裝置靜態(tài)地進(jìn)行記錄，也可由一個(gè)安裝在牽引單元上靠近受電弓的光測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地記錄 (見(jiàn)9.4.5.2)。要單獨(dú)評(píng)價(jià)接觸網(wǎng)，主要通過(guò)測(cè)量接觸線初始位置和根據(jù)接觸壓力的作用測(cè)得的抬升值最后計(jì)算出接觸網(wǎng)彈性。另外，定期檢查接觸網(wǎng)的配件，特別是必須檢查定位器和定位管的位置以及帶電部件與支持結(jié)構(gòu)和隧道壁之間的間隙。

要避免接觸壓力過(guò)高或過(guò)低引起的接觸線磨耗增加。通過(guò)測(cè)量剩余的接觸線尺寸，確定其磨耗。單獨(dú)將受電弓當(dāng)作獨(dú)立的部件，通過(guò)受電弓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行評(píng)價(jià) (詳見(jiàn)9.4.4)。在相應(yīng)的幅度和頻率范圍內(nèi)檢測(cè)受電弓的振動(dòng)性能。

9.4.2 接觸壓力的測(cè)量

9.4.2.1 基本原則

在動(dòng)態(tài)接觸情況下，不可能直接記錄發(fā)生在接觸線和滑板之間的接觸壓力。由于監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)單可行，且在過(guò)去進(jìn)行了多次研究，受電弓反作用力的總和，即所謂的內(nèi)力，可以當(dāng)作近似值而非接觸壓力本身。

可以直接將傳感器裝在滑板底座和滑板本身的連接處進(jìn)行接觸壓力測(cè)量。力傳感器不記錄作用在滑板上的質(zhì)量慣性力和滑板運(yùn)行速度相關(guān)的空氣動(dòng)力。

要確定接觸壓力，內(nèi)力必須加入動(dòng)態(tài)修正量，估算滑板上加速度引起的力和滑板的慣性力 (動(dòng)態(tài)修正量)。另外，還必須考慮根據(jù)運(yùn)行速度確定的空氣動(dòng)態(tài)修正量，這是根據(jù)第9.4.2.3節(jié)所述程序估算的。

既要對(duì)采用不同的受電弓或采用不同布置測(cè)量系統(tǒng)力的傳感器的結(jié)果進(jìn)行比較，還要根據(jù)同樣標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)和空氣動(dòng)力修正量對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行判斷。

接觸壓力測(cè)量系統(tǒng)的條件和要求在EN50318標(biāo)準(zhǔn) [9.27] 中有詳細(xì)規(guī)定。

9.4.2.2 測(cè)量技術(shù)

圖9.21 用于測(cè)量接觸線和受電弓之間的接觸壓力的系統(tǒng)示意圖