弓网接触电阻与最优压力载荷的实验分析

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1、致谢本论文是在我的导师陈忠华副教授的悉心指导下认真完成的，他严谨细致、一丝不苟的科研作风将永远成为我以后工作、学习中最好的榜样；他的谆谆教诲和不拘一格的思维方式给予了我无尽的启迪。他一贯严谨的治学之风和对事业始终孜孜不倦的追求将会影响和激励我的一生，他对我无微不至的关怀和毕生难忘的教诲将使我永远铭记于心。借此机会，我谨向陈老师致以最深深的谢意。特别感谢郭凤仪教授、王智勇老师、时光老师、回立川老师，正是得益于郭老师、王老师、时老师、回老师的指导，才使得我在电接触方面积累了许多知识和经验，才能比较顺利地完成课题工作。郭老师、王老师、时老师、回老师

2、的满腔热情、耐心细致的指导、无微不至的关怀，仍历历在目。同时也感谢这两年多来与我互勉互励的诸位同学，特别感谢李雷、石立志师兄以及王铁军、石应龙等同学在实验过程中给予的帮助和支持，在各位同学不懈的共同努力之下，实验和论文才得以最终顺利完成。我们始终拥有着一个非常良好的生活环境和一个人人都积极向上的学习氛围，能在这样一个优秀的团队中度过是我极大的荣幸。非常感谢我的父母，他们不但培养了我对中国传统文化的浓厚感情和兴趣，让我的心灵在漫长的人生旅途中得到了虔敬的归依，而且还为我能够顺利的完成毕业论文默默地提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我将会更

3、加努力的学习和工作，尽最大努力不辜负父母对我的殷切期望！我一定会好好的孝敬和报答他们！非常感谢所有在我的毕业设计中曾经无私地给予帮助和支持的良师益友及同学，以及在毕业设计中被我引用或参考的论著的作者。最后，我要感谢参与我论文评审和答辩的各位老师。摘要受电弓滑板与接触网导线之间的接触电阻特性直接影响弓网系统的载流性能。论文通过浸金属碳滑板与铜锡接触导线的对磨实验，研究了不同因素对接触电阻特性的影响。结果表明，受电弓滑板与接触网导线无载流静态接触时，接触电阻随着压力载荷的增大而减小；无载流滑动接触且压力载荷不变时，接触电阻随着滑动速度的增大而增大

4、；强电流滑动接触且压力载荷和滑动速度不变时，接触电阻随着接触电流的增大而减小。针对压力载荷、滑动速度、接触电流对受电弓滑板与接触网导线之间接触电阻特性的影响建立了接触电阻的计算模型，通过改进的高斯-牛顿迭代算法对模型的待定参数进行了求解并证明了模型的有效性。弓网系统中受电弓滑板磨耗大及电力机车受流不稳定是制约我国电气化铁路向高速、重载、安全、稳定运行方向发展的一个关键问题，亟待采取有效的措施进行解决。受电弓滑板和接触网导线组成的载流摩擦副在高速滑动时其摩擦系数和电流是波动的，原因是粗糙的摩擦表面相互机械作用产生了振动所致。振动幅度大，则载流性

5、能变差，同时机械磨损和电气磨损都会加大，而振动大小与压力载荷和接触面状态是直接相关的。所以，确定最优压力载荷需要从最佳摩擦学性能（滑板磨耗率最小）和最佳载流性能（载流稳定系数最小）二方面来综合考虑。论文通过浸金属碳滑板与铜导线的对磨实验，研究了在特定的滑动速度和接触电流条件下，压力载荷对表征受电弓滑板磨耗快慢的滑板磨耗率及表征电力机车载流稳定性能的载流稳定系数的影响规律。实验结果表明，表征滑板磨损快慢的滑板磨耗率随压力载荷增大呈现出先减小后增大的“U”型变化趋势，而表征载流稳定性的载流稳定系数随压力载荷增大而逐渐减小，选择合适的压力载荷可使滑

6、板磨耗和载流稳定性均达到相对最佳。因此，在不同实验条件下得到的大量实验数据的基础上建立了以压力载荷、接触电流和滑动速度为输入量，以滑板磨耗率、载流稳定系数为输出量的BP神经网络非线性模型，并在特定的接触电流和滑动速度条件下，采用基于粒子群算法的多目标优化方法，确定了滑板磨耗率最低、载流稳定系数最小的最佳压力载荷对应的非劣解。关键词：弓网系统；滑动电接触；接触电阻；计算模型；滑板摩耗率；载流稳定系数；最优压力载荷；非劣解；遗传算法；高斯-牛顿迭代算法；BP神经网络；粒子群优化算法；多目标优化（国家自然科学基金资助项目，编号：50977040）-

7、I-AbstractThecharacteristicsofthecontactresistancebetweenpantographslidingplateandcontactwiredirectlyaffectthecurrent-carryingperformanceofthepantographcatenarysystem.WearexperimentwithmetalimpregnationcarbonstripsandCu-Snalloycontactwirewasconductedandtherelationshipsbetwe

8、endifferentexperimentalconditionsandcontactresistancewereresearched.Thefollowingco