本發(fā)明涉及軌道交通，具體而言，涉及一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、接觸網(wǎng)是高速鐵路的重要組成部分，高速列車依靠車頂受電弓與接觸網(wǎng)導(dǎo)線的滑動摩擦獲取電能。但是由于接觸網(wǎng)裸露搭建，在低溫冰凍雨雪天氣，線索表面極易覆冰。覆冰會增加彈性接觸網(wǎng)自重，破壞了弓網(wǎng)匹配動態(tài)平衡，弓網(wǎng)振動加劇，離線電弧增加。導(dǎo)線表面冰層也會阻礙其與受電弓可靠電接觸，導(dǎo)致電能傳輸效率與質(zhì)量下降。因此，當(dāng)接觸網(wǎng)被冰覆蓋后，列車的運(yùn)行安全必然會受到威脅。

2、目前，接觸網(wǎng)除冰措施包括直流融冰、化學(xué)涂料防冰、機(jī)車滑板刮冰、人工敲冰等，但效果有限。其中，直流融冰技術(shù)需要配套獨(dú)立電源，所需成本大、耗能高，且還需要對既有牽引系統(tǒng)進(jìn)行改造，致使該技術(shù)尚未進(jìn)入實(shí)用階段?；瘜W(xué)涂料只能延緩承力索等覆冰速度，且接觸線因需要與受電弓滑動磨損，涂料脫落快。目前一般采用機(jī)車滑板刮冰與人工敲冰結(jié)合的方法。機(jī)車滑板刮冰是通過首趟列車附帶專用刮冰滑板，利用機(jī)械應(yīng)力除冰。人工敲冰則是在高鐵運(yùn)行的天窗時間，通過人力敲打接觸網(wǎng)產(chǎn)生振動除冰。后兩種除冰方法效率低，覆冰并不能除盡，仍有薄冰存在。因此，如何克服接觸網(wǎng)結(jié)冰速度快和天窗時間短的難題，實(shí)現(xiàn)方便、高效地接觸網(wǎng)除冰，并保證弓網(wǎng)間的良好接觸，是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置及方法，以改善上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，包括：

3、實(shí)時采集列車速度、覆冰下接觸線的重力和受流受電弓的接觸力；

4、將所述列車速度和所述重力輸入至預(yù)設(shè)的弓網(wǎng)動力學(xué)模型中計算刮冰受電弓的最優(yōu)抬升力；

5、基于刮冰受電弓的最優(yōu)抬升力實(shí)時控制刮冰受電弓的高度進(jìn)行刮冰；

6、計算接觸力與預(yù)設(shè)接觸力的差值，通過差值更新受流受電弓的最優(yōu)抬升力；

7、基于受流受電弓的最優(yōu)抬升力控制受流受電弓的高度，實(shí)現(xiàn)受電弓刮冰時的最優(yōu)弓網(wǎng)匹配。

8、第二方面，本申請還提供了一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置，包括刮冰模塊、信號采集模塊和控制模塊；

9、所述刮冰模塊設(shè)置于受電弓的平衡桿頂端，所述信號采集模塊設(shè)置于受電弓的平衡桿下方，所述控制模塊設(shè)置于受電弓的下框架；

10、所述受電弓包括刮冰受電弓和受流受電弓。

11、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過刮冰受電弓和受流受電弓進(jìn)行實(shí)時除冰，能夠兼容除冰和受流，可以實(shí)現(xiàn)高速列車在接觸網(wǎng)覆冰條件下運(yùn)行過程中快速除冰，確保列車穩(wěn)定供電，同時建立弓網(wǎng)動力學(xué)模型計算不同覆冰厚度和接觸力下刮冰受電弓的最優(yōu)抬升力，實(shí)現(xiàn)刮冰時的反饋調(diào)節(jié)，并且計算受流受電弓的最優(yōu)抬升力，增加列車受流效果，保障列車運(yùn)行時弓網(wǎng)匹配良好，實(shí)現(xiàn)列車安全運(yùn)行。

12、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，所述弓網(wǎng)動力學(xué)模型的構(gòu)建步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，所述獲取受電弓參數(shù)信息，基于所述受電弓參數(shù)信息對受電弓進(jìn)行有限元模擬，得到受電弓模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，所述獲取接觸網(wǎng)參數(shù)信息，基于所述接觸網(wǎng)參數(shù)信息對接觸網(wǎng)進(jìn)行有限元模擬，得到接觸網(wǎng)模型，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，所述通過罰函數(shù)法處理弓網(wǎng)之間的接觸力，基于所述接觸力對所述受電弓模型和所述接觸網(wǎng)模型進(jìn)行耦合，得到弓網(wǎng)有限元模型，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰方法，其特征在于，所述對弓網(wǎng)有限元模型進(jìn)行覆冰載荷模擬，采用載荷均布方法模擬覆冰影響下的接觸網(wǎng)變形，得到弓網(wǎng)動力學(xué)模型，包括：

7.一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置，其特征在于，包括刮冰模塊（1）、信號采集模塊（5）和控制模塊（9）；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置，其特征在于，所述刮冰模塊（1）包括刮冰外殼（2）、碳滑板（3）和支架（4）；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置，其特征在于，所述信號采集模塊（5）包括重力傳感器（6）、壓力傳感器（7）和信號轉(zhuǎn)換器（8）；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置，其特征在于，所述控制模塊（9）包括信號接收單元（12）、供電單元（11）和控制單元（10）；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于實(shí)時除冰的受電弓刮冰裝置及方法，涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括實(shí)時采集列車速度、覆冰下接觸線的重力和受流受電弓的接觸力；將所述列車速度和所述重力輸入至預(yù)設(shè)的弓網(wǎng)動力學(xué)模型中計算刮冰受電弓的最優(yōu)抬升力；基于刮冰受電弓的最優(yōu)抬升力實(shí)時控制刮冰受電弓的高度進(jìn)行刮冰；計算接觸力與預(yù)設(shè)接觸力的差值，通過差值更新受流受電弓的最優(yōu)抬升力；基于受流受電弓的最優(yōu)抬升力控制受流受電弓的高度，實(shí)現(xiàn)受電弓刮冰時的最優(yōu)弓網(wǎng)匹配。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法在接觸網(wǎng)結(jié)冰速度快和天窗時間短的情況下，不能實(shí)現(xiàn)方便、高效地接觸網(wǎng)除冰，以及無法保證弓網(wǎng)間良好接觸的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：楊澤鋒,楊子騫,魏文賦,張桓,李哲,符建民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9