技术领域
[0001] 本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法。
相关背景技术
[0002] 轨道交通列车主要通过受电弓与接触网线的滑动接触，实现受流取电，为列车牵引系统和辅助供电系统提供电能，因此良好的弓网耦合关系对列车运行安全有着重要影响。在评价弓网耦合质量的参数中，弓网接触力是重要指标，列车在运行过程中，弓网接触力会不可避免地出现波动，当波动过大时，弓网耦合关系会变得恶劣，造成列车牵引供电系统故障率上升。
[0003] 传统的解决办法主要有2种，一是提高接触网刚度或增加接触线张力，二是增大弓网之间接触力，但是这两种方法弊端也很明显，第一种方法要对接触网进行改造，使得成本很高，第二种方法会加剧受电弓滑板的磨耗，严重时会导致接触网磨损。
具体实施方式
[0047] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0048] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0049] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0050] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0051] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0052] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0053] 实施例1
[0054] 本发明实施例中公开了一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，包括以下步骤：
[0055] 一种电磁式升弓弹簧的受电弓升降控制方法，包括以下步骤：
[0056] 步骤1：获取列车运行过程中的受电弓的压力信号和加速度信号；
[0057] 步骤2：将获取的压力信号和加速度信号进行滤波处理，得到准确的压力值和加速度值；
[0058] 步骤3：基于压力值和加速度值获取受电弓的弓网接触力Fp；
[0059] 所述步骤3具体包括以下步骤：
[0060] 步骤3.1：获取步骤2得到的压力值Fs和加速度值a；
[0061] 步骤3.2：获取弓头弹簧以上弓头部分的质量M；
[0062] 步骤3.3：基于步骤3.1和步骤3.2获得的Fs、a以及M得到弓网接触力Fp，如下式：
[0063]
[0064] 式中，Fs为压力传感器检测到的压力值；M为弓头弹簧以上弓头部分的质量；g为重力加速度；a为振动加速度传感器所检测到的振动加速度。
[0065] 步骤4：基于获取的弓网接触力Fp得到与线路运营里程相对应的弓网接触力变化曲线F(s)，并根据客流高峰期和平峰期，将接触力数据分别存储，通过不同时间段数据调用，区别载客量对接触力的影响；
[0066] 步骤5：基于获取的变化曲线，在列车下次运行时，通过调整电磁式升弓弹簧的电磁力，来改变升弓弹簧的拉力，最终实现弓网接触力的实时调节。
[0067] 所述步骤5具体包括以下步骤：
[0068] 步骤5.1：将F(s)与接触力规定值Fb求差值得到ΔF(s)，并将ΔF(s)作为下次车辆运行时弓网接触力的调整参量，如下式：
[0069] ΔF(s)＝F(s)‑Fb (2)
[0070] 步骤5.2：将ΔF(s)转化为电信号，将电信号按设定比列进行放大得到电流i(s)，并实时将电流传递给受电弓，以升高或者下降受电弓。
[0071] 图5为采用仿真分析软件所得结果。未调整接触力时，其数值波动范围较大，在采用主动控制技术调整后，接触力波动范围减小，满足接触力要求。
[0072] 实施例2
[0073] 本实施例与上述实施例大致相同，不同之处在于，本实施例提出一种电磁式升弓弹簧的受电弓控制系统，包括：
[0074] 受电弓信号获取模块：用以获取列车运行过程中的受电弓的压力信号和加速度信号；
[0075] 信号处理模块：用以将获取的压力信号和加速度信号进行滤波处理，得到准确的压力值和加速度值；
[0076] 弓网接触力获取模块：用以基于压力值和加速度值获取受电弓的弓网接触力Fp；
[0077] 变化曲线获取模块：用以基于获取的弓网接触力Fp得到与线路运营里程相对应的弓网接触力变化曲线F(s)；
[0078] 调整模块：用以基于获取的变化曲线，在列车下次运行时，对弓网接触力通过升降受电弓进行实时调整。
[0079] 实施例3
[0080] 如图2所示，本实施例与上述实施例大致相同，不同之处在于，本实施例提出一种电磁式升弓弹簧9的受电弓装置，包括支撑绝缘子1，所述支撑绝缘子1顶部设有底板2，所述底板2的上方通过框架结构连接有弓头7组成,所述弓头7组成通过与导电轨8接触实现受流取电，所述底板2的顶部还设有用以升降弓头7组成的升降装置、以及控制升降装置进行升降的电磁式升弓弹簧9，所述电磁式升弓弹簧9与外部控制器连接；所述弓头7组成包括连接板，所述连接板的顶部与导电轨8连接，所述升降装置顶部设有套筒21，所述套筒21内滑动嵌设有活动杆25，所述活动杆25通过缓冲弹簧22与套筒21内部弹性连接，所述活动杆25的顶部设有压力传感器26，所述连接板的底部设有插筒，所述活动杆25的顶部滑动插入插筒内，所述套筒21通过连接螺栓24与升降装置顶部连接；所述连接板上还装有两个加速度传感器11。
[0081] 需要说明的是，升降装置包括下臂3、支撑杆4、上臂5、平衡杆6，其中下臂3和上臂5相互铰接，支撑杆4一端铰接于底板2，另一端与上臂5铰接，平衡杆6两端分别与支撑杆4和弓头7进行铰接；本方案中，通过设置的弓头7弹簧能对弓头7起到缓冲作用，同时，通过弓头7弹簧连接板挤压内部的压力传感器26，可采集到滑板所受的压力信号值。而设在弓头7上的振动加速度传感器11用以获取加速度；控制器对获取的加速度以及压力值进行分析，列车下次运行时，控制器则根据分析结果控制电磁式升弓弹簧9，通过产的电磁力来调节升弓弹簧的拉力，最终实现弓网接触力的实时调整。
[0082] 如图5所示，在本实施例中，所述电磁式升弓弹簧9弹簧包括钢圆弹簧17，所述钢圆弹簧17内部设有电磁绕组18和弹簧嵌件16，所述电磁绕组18外壁缠绕有铜导线19，所述铜导线19与外部控制器连接，所述电磁绕组18的两端还设有弹簧螺杆13，所述弹簧螺杆13的一端设有螺杆端头12。需要说明的是，弹簧螺杆13一端与螺杆端头12通过焊接固定连接，另一端与电磁绕组18通过螺纹连接，电磁绕组18与弹簧嵌件16通过螺纹配合相互连接，铜导线19通过弹簧嵌件16所开一侧圆孔进入并缠绕在电磁绕组18上，再从弹簧嵌件16另一侧圆孔引出铜导线19，其次，在弹簧嵌件16端部还设有锁紧螺母14和调节螺母；本方案中，电磁式升弓弹簧9的主要工作原理是：首先在试验台上根据受电弓结构参数，拉伸钢圆弹簧17，通过调节锁紧螺母14和调整螺母15的位置来改变钢圆弹簧17的拉力，保证受电弓静态接触力为规定值；当铜导线19通过电流时，两组电磁绕组18之间会产生磁场，继而产生电磁力，通过电磁力与钢圆弹簧17拉力的共同作用，就可实现弓网动态接触力的调整。电磁力的大小可根据下式来计算。
[0083]
[0084] 式中，μ为导磁率；N为线圈匝数；A为磁极面积；i(s)为线圈电流；t(s)为磁极间隙。因此，通过改变线圈电流i(t)，就可以改变电磁力F，进而改变升弓弹簧的弹力，最终实现受电弓弓网接触压力的实时调整。
[0085] 涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
[0086] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0087] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
