GBT 32592-2023 軌道交通 受流系統(tǒng) 受電弓與接觸網(wǎng)動態(tài)相互作用測量的要求和驗證（正式版）

軌道交通受流系統(tǒng)受電弓與接觸網(wǎng)動態(tài)相互作用測量的要求和驗證2023-11-27發(fā)布 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14符號 35基本要求 46總平均抬升力的測量 47接觸力測量 67.1一般要求 67.2測量系統(tǒng)的空氣動力影響 77.3慣性力的修正 77.4空氣動力的修正 77.5測量系統(tǒng)的校準 77.6測量參數(shù) 87.7測量結(jié)果 88位移測量 88.1一般要求 88.2接觸點的垂向位移 88.3定位點抬升 88.4接觸網(wǎng)上其他位移的測量 89燃弧測量 99.1一般要求 99.2燃弧檢測系統(tǒng)的校準 9.3操作距離的調(diào)整 9.4測量值 9.5測量結(jié)果 附錄A(資料性)接觸線彎曲應(yīng)力測量 參考文獻 IⅢ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T32592—2016《軌道交通受流系統(tǒng)受電弓與接觸網(wǎng)動態(tài)相互作用測量的要b)增加了“總平均抬升力的測量”(見第6章);c)增加了“圖1拴系測試設(shè)置示意圖”(見第6章)“圖2接觸力測量示意圖”“圖3分段滑板示意圖”,以及接觸力計算公式(4)等相關(guān)要求(見第7章);d)更改了“測量系統(tǒng)的影響”為“測量系統(tǒng)的空氣動力影響”(見7.2,20e)增加了公式(2)中的空氣動力學修正力F的測量要求(見7.4);f)增加了接觸力測量用濾波器的技術(shù)要求(見7.6);g)增加了燃弧測量的相關(guān)參考距離(d)的參考閾值(x)的定義選擇要求(見9.1)。本文件修改采用IEC62846:2016《軌道交通受流系統(tǒng)受電弓與接觸網(wǎng)動態(tài)相互作用測量的要本文件與IEC62846:2016相比做了下述結(jié)構(gòu)調(diào)整：——附錄A對應(yīng)IEC62846:2016的本文件與IEC62846:2016的技術(shù)性差異及其原因如下：——增加了“本文件適用于軌道交通采用架空接觸網(wǎng)的受流系統(tǒng)動態(tài)匹1章)適應(yīng)我國國情；——增加了規(guī)范性引用文件GB/T32578(見第5章),以適應(yīng)我國的技術(shù)條件、提高可操作性；“g”“v”(見第4章),正文中未使用；——更改了對自由通行的線路要求(見第5章),以適應(yīng)我國國情；——刪除了“各國線路”的描述(見第5章),以適應(yīng)我國國情；——增加了測試配置中受電弓參數(shù)獲取要求，限定為依據(jù)GB/T21561.1、GB/T21561.2獲得(見第5章),以規(guī)范統(tǒng)一參數(shù)獲取方式。本文件做了下列編輯性改動：——更改了“t”“t”的描述(見3.20),使之與第4章和9.5中描述統(tǒng)一；——增加了“注4:最低工作高度”(見第6章);——刪除了IEC62846:2016中不適應(yīng)我國國情的注；——刪除了IEC62846:2016中不適應(yīng)我國國情的附錄A和相關(guān)引用；——更改了IEC62846:2016的附錄B中要求性條款(見附錄A)。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由國家鐵路局提出。本文件由全國軌道交通電氣設(shè)備與系統(tǒng)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC278)歸口。本文件起草單位：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司、中國鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所、中車株洲電力機車有限公司、中國鐵路設(shè)計集團有限公司、北京中車賽德鐵道電氣科技有限公氣化勘測設(shè)計研究院有限公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——2016年首次發(fā)布為GB/T32592—2016;——本次為第一次修訂。1GB/T32592—2023軌道交通受流系統(tǒng)受電弓與接觸網(wǎng)動態(tài)相互作用測量的要求和驗證本文件規(guī)定了受電弓與架空接觸網(wǎng)之間動態(tài)相互作用時匹配性能參數(shù)測量方法的輸出功能和準確度要求。本文件適用于軌道交通采用架空接觸網(wǎng)的受流系統(tǒng)動態(tài)匹配性能參數(shù)的測量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T21561.1軌道交通機車車輛受電弓特性和試驗第1部分：干線機車車輛受電弓(GB/T21561.1—2018,IEC60494-1:2013,MOD)GB/T21561.2軌道交通機車車輛受電弓特性和試驗第2部分：地鐵和輕軌車輛受電弓(GB/T21561.2—2018,IEC60494-2:2013,MOD)GB/T32578軌道交通地面裝置電力牽引架空接觸網(wǎng)(GB/T32578—2016,IEC60913:2013.MOD)IEC62486軌道交通受流系統(tǒng)受電弓與接觸網(wǎng)相互作用準則[Railwayapplications—Currentcollectionsystems—Technicalcriteriafortheinteractionbetweenpantographandoverheadcontactline(toachievefreeaccess)]下列術(shù)語和定義適用于本文件。受電弓弓頭pantographhead受電弓中由框架支承的部件。接觸點contactpoint滑板和接觸線之間的機械接觸點。正常運行時，接觸點在滑板上可能的橫向和垂向范圍。2接觸力contactforce受電弓與架空接觸網(wǎng)作用的垂直力，是一架受電弓所有接觸點的力之和。平均接觸力meancontactforceFm接觸力的統(tǒng)計平均值。靜態(tài)接觸力staticcontactforce機車車輛處于靜止狀態(tài)時，在受電弓升弓裝置作用下，受電弓弓頭向上施加在接觸線上的平均垂0接觸力各數(shù)據(jù)值和平均接觸力之差的平方和除以數(shù)據(jù)值個數(shù)減1的方根。空氣動力aerodynamicforce受電弓部件周圍的空氣流動而作用在受電弓上的附加垂向力。接觸力值為Fm-3o的值。接觸力值為Fm+3o的值。拉索力cordforce保持受電弓滑板在指定高度的拉索測量力值?？偲骄otalmeanupliftforce弓頭不與接觸線接觸時所測得的垂向力。傳遞函數(shù)幅值transferfunctionmagnitude在受電弓弓頭處施加一定頻率范圍的動態(tài)激勵時，儀器設(shè)備測量力和受電弓所受施加力之間的比值。錨段長度tensionlength架空接觸網(wǎng)的錨段兩端下錨固定點之間的距離。3[來源：GB/T32578—2016,3.4.1,有修改]控制區(qū)段controlsection總測量長度中的有代表性部分，其中的測量條件是可控的。受電弓電流pantographcurrent流過受電弓的電流。燃弧arcing電流擊穿滑板和接觸線之間的空氣間隙，通常表現(xiàn)為發(fā)射弧光。靈敏度曲線sensitivitycurve在關(guān)注的光譜區(qū)內(nèi)，電弧功率密度與探測器響應(yīng)量之間的關(guān)系表達。額定電流nominalcurrent機車車輛輸出額定功率時流過一個受電弓的電流。燃弧率percentageofarcingNQ機車車輛在特定運行速度時的一種弓網(wǎng)相互作用的特性，按公式(1)計算。 (1)式中：t—-持續(xù)大于5ms的燃弧的持續(xù)時間，單位為毫秒(ms);twal——在控制區(qū)段內(nèi)的受電弓電流大于30%額定電流的運行測量總時間，單位為毫秒(ms)。[來源：IEC62486:2017,3.18,有修改]接觸線彎曲應(yīng)力contactwirebendingstress受電弓通過時接觸線產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力變化值。離線contactloss接觸力為零時的狀態(tài)。下列符號適用于本文件。asm:第i個加速度傳感器測量的加速度值c:與速度相關(guān)限制計算用的測量系統(tǒng)對空氣動力的影響系數(shù)。d:燃弧傳感器和光源(滑板)之間的距離(見圖4)。d:電弧探測器與光源的參考距離。Fpled:施加于受電弓弓頭上的接觸力。F:接觸力。4F.:空氣動力修正力。Fm:平均接觸力。Fsenor.;:第i個傳感器的測量力值。F.:第i根拉索測量力值。f::實際頻率f?:最小頻率。J:傳遞函數(shù)精度。ki:力傳感器個數(shù)。mlsw:接觸點和各力傳感器之間的質(zhì)量。NQ:燃弧率n:頻率級數(shù)。tan:持續(xù)大于5ms的燃弧的持續(xù)時間。tw:在控制區(qū)段內(nèi)的受電弓電流大于30%額定電流的運行測量總時間。x:可測量到的最小燃弧的能量密度。x:在參考距離處檢測的最小燃弧產(chǎn)生的表面功率密度。o:接觸力標準偏差。5基本要求接觸網(wǎng)和受電弓之間動態(tài)相互作用的測量用于驗證受流系統(tǒng)的運行可靠性和運行質(zhì)量。不同受流系統(tǒng)的測量結(jié)果應(yīng)具有可比性，并驗證其組成零部件能互通使用。為檢驗受流系統(tǒng)的性能，測量應(yīng)滿足IEC62486規(guī)定的動態(tài)性能要求。除需要測量的值之外，檢測報告還應(yīng)連續(xù)記錄運行工況包括列車速度、位置等，并應(yīng)記錄測量過程列和架空接觸網(wǎng)的類型等，其中受電弓的參數(shù)和排列應(yīng)按照GB/T21561.1和GB/T21561.2的規(guī)定，架空接觸網(wǎng)的類型應(yīng)按照GB/T32578的規(guī)定。應(yīng)確保測量的可重復(fù)性和結(jié)果的可比較性。注：在評估由彎曲應(yīng)力引起的接觸線疲勞裂紋風險時，檢測方法見附錄A。6總平均抬升力的測量當采用拴系測試，見圖1,用于測量總平均抬升力時，應(yīng)滿足以下要求。拴系測試確定拉索力?？偲骄κ侵付ǜ叨取⑺俣群蜏y量條件下測得的拉索力的所有平均值的總和?？諝鈩恿κ强偲骄挽o態(tài)接觸力之間的差值。對于該測量，應(yīng)將受電弓限制在接近接觸線高度的位置，該高度應(yīng)為有效結(jié)果。通過垂直拉索向每個滑板提供約束。拉索應(yīng)具有足夠的拉伸剛度，以約束弓頭的俯仰。應(yīng)在無超高的水平軌道上檢查調(diào)整精度。調(diào)整滑板，使其相對于軌面的偏差在平行軌道和垂直軌試驗過程中接觸線不應(yīng)接觸試驗受電弓。5注1:拴系測試的弓頭和接觸線之間的典型距離為10cm～15cm。受電弓運行引起的接觸線最大動態(tài)抬升量能采用仿真獲得。應(yīng)測量每根拉索中的力。5標引序號說明：1——接觸線；2——滑板；3——弓頭懸掛；4——受電弓上臂；5——機車基礎(chǔ)框架或機車頂；6——拉索；7——拉索力F?ta)～Fz;。圖1拴系測試設(shè)置示意圖為使測量結(jié)果可信，應(yīng)記錄力的變化值及其在不同區(qū)段的可重復(fù)性。各行駛速度下的平均抬升力應(yīng)通過測量表1中初始試驗速度和列車最高運行速度之間的拉索力進行評估。應(yīng)根據(jù)列車最高運行速度選擇速度調(diào)整步長。表1試驗速度單位為千米每小時列車最高運行速度初始試驗速度注2:完整的速度范圍中的典型調(diào)整速度步長為20km/h或由5擋組成。除根據(jù)第5章記錄的條件外，還應(yīng)包括列車配置和行駛方向以及滑板的限制高度和磨損條件。應(yīng)根據(jù)拴系試驗的結(jié)果給出作為測量配置速度函數(shù)的總平均抬升力。注3:試驗結(jié)果能用于受電弓氣動性能的優(yōu)化，如受電弓上導(dǎo)風板角度的優(yōu)化等。如果接觸線高度很低，按間距拴系后的受電弓低于其最低工作高度時，則能選擇風洞試驗作為替代試驗方法。本試驗方法應(yīng)包括受電弓(車頂布局)周圍的空氣動力學條件。注4:“最低工作高度”見GB/T21561.1—2018的3.2.11。67接觸力測量7.1一般要求應(yīng)通過受電弓上的力傳感器完成接觸力的測量，見圖2,力傳感器應(yīng)接近接觸點。5標引序號說明：1——接觸線；2——滑板；3——弓頭懸掛；4——受電弓上臂；5——機車基礎(chǔ)框架或機車頂；6——力傳感器；7——加速度傳感器。圖2接觸力測量示意圖接觸力測量系統(tǒng)應(yīng)測量垂直方向的力，排除其他方向的力(如接觸摩擦)的干擾。所有傳感器應(yīng)根據(jù)測量條件進行溫度補償。對于帶有獨立滑板的受電弓，每個滑板應(yīng)進行單獨的測量。分段滑板視作一塊整體滑板，見圖3。標引序號說明：1——分段滑板；2——彈簧；3——主體。圖3分段滑板示意圖測量系統(tǒng)工作不應(yīng)受電磁干擾影響。應(yīng)減少因安裝測量系統(tǒng)而導(dǎo)致的與受電弓原始質(zhì)量和幾何尺寸的偏差。7測量系統(tǒng)的最大誤差應(yīng)小于測量值的10%。接觸力應(yīng)通過公式(2)計算，其中包括來自力傳感器和加速度傳感器(慣性力的修正見7.3)的信號7.2測量系統(tǒng)的空氣動力影響測量系統(tǒng)應(yīng)排除任何影響空氣動力從而導(dǎo)致測量結(jié)果改變大于5%或c×v2且c=8N/(300km/h)2注：對測量系統(tǒng)測量結(jié)果的失真最重要的影響因素是作用在測量裝置上的空氣動力，這種失真能采用第6章的方法，在同等可重復(fù)條件下(例如同一隧道或同一試驗線路等),通過安裝測量系統(tǒng)和不安裝測量系統(tǒng)進行空氣動力試驗比較檢驗。7.3慣性力的修正應(yīng)校正由傳感器和接觸點間質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。慣性力應(yīng)通過測量各部件的加速度來完成。7.4空氣動力的修正修正應(yīng)處理空氣動力對傳感器和接觸點之間各部件的影響?？諝鈩恿Φ臏y量應(yīng)通過空氣動力試驗公式(2)中的空氣動力修正力F應(yīng)通過同時測量總平均抬升力(例如，根據(jù)第6章通過拴系測試)和傳感器力得出?？偲骄εc傳感器力之和的平均值之差給出了該受電弓測量系統(tǒng)的空氣動力修正。應(yīng)在規(guī)定的配置中建立空氣動力修正。7.5測量系統(tǒng)的校準應(yīng)經(jīng)過實驗室測試驗證測量系統(tǒng)對力的測量準確度。應(yīng)對配置了完整的力測量設(shè)備和所有加速度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(自動測量記錄傳導(dǎo)、光學)和放大器的完整受電弓進行本項測試。該試驗施加的平均力應(yīng)等于靜態(tài)接觸力。如果受電弓接觸力隨速度的增加而增加，試驗應(yīng)在最大準靜態(tài)接觸力時完成。應(yīng)確定傳遞函數(shù)幅值。注1:如果施加一個正弦變化的力，其典型振幅采用靜態(tài)接觸力的±15%。測試在以下兩種狀況下完成：——外力施加在受電弓弓頭中心；報告中記錄下來。測試應(yīng)使用與第6章中使用的約束高度相當?shù)氖茈姽M行。所施外力與測量力的測量頻率應(yīng)以0.5Hz的頻率間隔從0.5Hz逐步增加到20Hz,但在共振頻率處應(yīng)減小頻率間隔。接近共振頻率的頻率間隔應(yīng)詳細說明。注2:傳遞函數(shù)是一個連續(xù)函數(shù)，在共振頻率附近變化較大，所以需在共振頻率附近減小采樣頻率間隔。應(yīng)使用公式(3)計算傳遞函數(shù)的精確度J。8在頻率不超過20Hz時(與7.1保持一致),測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的準確度應(yīng)大于90%。為了達到時間采樣時，采樣頻率應(yīng)大于200Hz;距離采樣時，采樣點間隔應(yīng)小于0.40m。接觸力應(yīng)進行截止頻率為20Hz的低通濾波。濾波器應(yīng)采用六階或更高階濾波。可使用模擬或數(shù)字濾波器。測量范圍應(yīng)至少為：如果能證明測量結(jié)果最大值分布范圍較低，則測量范圍最大值能較小。應(yīng)對在控制區(qū)段內(nèi)進行的測量進行評價。為了計算統(tǒng)計值，控制區(qū)段不宜小于一個錨段長度。根據(jù)測量的需求，能選擇相應(yīng)較短區(qū)段。——平均接觸力(Fm); ——接觸力最小統(tǒng)計值(Fm-3o);——接觸力標準偏差(o);——接觸力的柱狀圖或概率曲線。8位移測量測量系統(tǒng)應(yīng)排除任何可能導(dǎo)致測量的位移結(jié)果改變大于3%的影響因素。接觸點的垂向位移的測量與受電弓底架的基準位置相關(guān)。測量系統(tǒng)的準確度應(yīng)小于10mm。測量系統(tǒng)誤差(包括其對架空線路系統(tǒng)的影響)應(yīng)小于5mm。為確保測量結(jié)果具有代表性，應(yīng)在同一位置記錄風速。8.4接觸網(wǎng)上其他位移的測量測量系統(tǒng)的準確度應(yīng)優(yōu)于振幅測量值的10%或不大于10mm,二者準確度取較高值。注：該準確度適用于動態(tài)下接觸網(wǎng)零件的位移測量，例如檢查橋梁下凈空。9用來檢測燃弧的探測器，應(yīng)對銅材料產(chǎn)生的光波長敏感。對于銅和銅合金接觸線，使用的波長范圍應(yīng)是220nm～225nm或323nm～329nm。注1:這兩個波長范圍涵蓋了固定的銅發(fā)射率。測量系統(tǒng)不應(yīng)對波長大于330nm的可見光敏感。探測器應(yīng)：——接近受電弓以獲取足夠高的靈敏度；——接近機車縱軸以獲取足夠高的靈敏度；——根據(jù)車輛的行駛方向安裝于受電弓的后側(cè)；——對準相對于行駛方向最后的滑板；——在受電弓弓頭工作區(qū)域的角度范圍內(nèi)靈敏，誤差應(yīng)小于10%;——對燃弧的起始和終止的響應(yīng)時間小于100μs;——具有檢測極限，取決于可檢測的最小燃弧能量。注2:極限值的變化取決于測量裝置與燃弧產(chǎn)生處兩者之間的距離。應(yīng)根據(jù)需研究的問題，定義具有相關(guān)參考距離(d)的參考閾值(x)。注3:在參考距離(d)為5m的情況下，調(diào)查電流采集質(zhì)量的參考閾值(x較d)的共同值為：——160(1±10%)μW/cm2用于25kV交流；——12.5(1±10%)μW/cm2用于1.5kV直流。探測器放置實例的側(cè)視圖見圖4。5標引序號說明：1——受電弓最大工作高度；2——受電弓正常工作高度；3——受電弓最小工作高度；4——燃弧探測器位置；5——車行方向。圖4探測器安裝位置GB/T32592—20239.2燃弧檢測系統(tǒng)的校準探測器應(yīng)根據(jù)9.1在關(guān)注光譜范圍內(nèi)的能量密度下，對探測器進行校準。靈敏度曲線應(yīng)通過測量探測器的模擬輸出量來確定，以響應(yīng)傳感器上輸入的校準光。靈敏度曲線是能量密度(單位：μW/cm2)對探測器模擬輸出量(單位：V)的響應(yīng)曲線，該曲線通過測量探測器模擬輸出得到。應(yīng)規(guī)定最小燃弧能量密度(x)?！?60(1±10%)μW/cm2(在25kV交流的架空接觸網(wǎng)下);9.3操作距離的調(diào)整在測量時，如果傳感器和光源的距離與參考距離(dm)不同，則應(yīng)調(diào)整探測器的參考閾值(x'd)。調(diào)整如下：——依照1/d2的規(guī)則，確定出這個參考距離下能探測到的最小燃弧的能量密度；——使用校準值來確定這個信號的能量密度水平；——繼而通過公式(4)確定新的能量密度閾值(x)與新的測量距離(d)的關(guān)系。9.4測量值系統(tǒng)應(yīng)至少測量：——各燃弧持續(xù)時間；——測試期間列車運行速度；——受電弓取流；——記錄燃弧沿著架空接觸網(wǎng)的位置(千米標)。9.5測量結(jié)果測量值的表示應(yīng)在一個控制區(qū)段內(nèi)來進行。控制段不宜短于10km或行程時間不宜短于200s,并宜以恒定速度行駛。運行速度誤差在±5km/h以內(nèi)。根據(jù)測量目的，能選擇較短的評估分段。間隙小于100μs的多個連續(xù)電弧應(yīng)計為1次電弧。注1:為得到有代表性的接觸網(wǎng)測量結(jié)果，大于30%額定電流的總持續(xù)時間，不小于經(jīng)過一個錨段長度的檢測運行時間。在該持續(xù)時間內(nèi)，不被減小電流的分段干擾，并且運行速度保持恒定。注2:受電弓電流大于30%額定電流時每千米的燃弧次數(shù)，或在關(guān)注區(qū)段每千米的燃弧次數(shù)，均對于一個控制區(qū)段，應(yīng)至少提供下列數(shù)值：——列車運行