电气化铁路接触网参数自动检测系统软件设计

③图标/连接端口图标/连接端口可以把VI变成一个对象(SubVI,即VI子程序)，然后象子程序一样在其它VI中调用。图标作为SubVI的直观标记，在被其它VI调用时，代表SubVI中的全部框图程序。连接端口表示该SubVI和调用它的VI之间进行数据交换的输入/输出口。采纳前面板、流程图、图标等,用户就对整个系统实现图形化描述,同时,用户还可以随时变更虚拟仪器的软件来满意自己的须要。和传统的编程方式相比,运用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4~10倍。同时，利用其模块化和递归方式，用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。LabVIEW具有三个图形化工具模板，用于创建和运行程序，即工具模板(ToolPalette)、限制模板(ControlsPalette)和功能模板(FunctionPalette)。工具模板主要用于VI的创建、修改和调试，供应用于图形操作的各类工具，如：移动、选取、设置断点、文字输入等。在Windows菜单中单击ShowToolPalette吩咐可以打开该模板。限制模板则供应全部用于前面板编辑、限制和实现对象的图表以及一些特殊的图形。其中每个工具图标代表一个模板，并且每个工作图标包含一系列子模板。限制模板只有前面板窗口才能调用。功能模板是创建框图程序的工具。LabVIEW框图编程的全部函数依据功能分类都分布在功能模板的各个子模板里。功能模块上的对象包括简洁的数学运算、高级数据采集和分析方法、以及网络和文件输入输出操作该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。功能模板只有在框图程序窗口才能调用。4.2Labview的常用数据类型LabVIEW作为一种通用的编程语言，和其他文本编程语言一样，它的数据操作是最基本的操作。LabVIEW是用“数据流”的运行方式来限制VI程序。数据流是LabVIEW的生命，运行程序就是将全部输入端口上的数据通过一系列节点送到目的端口。LabVIEW主要的数据类型包括标量类型(单元素)，如数值型、字符型和布尔型；还包括了结构类型(包括一个以上的元素)，如数组和簇。LabVIEW数据控件模版将各种类似的数据类型集中在一个子模版上以便于运用。数据类型主要有数值量、逻辑量。字符串。文件路径等几类，所以一个数据类型子模版有相当多的项目，如一个数值类型可以显示为一个简洁的数字、一个条图、一个滑块、一个模拟计量器或者显示在一个图表中。LabVIEW的数据类型和传统编程语言中的数据类型基本类似，除了具有一般的数据类型之外，还有一些独特的数据类型。三维曲面图的介绍：三维曲面图如图4-1所示，即3DSurfanceGraph用于显示三维空间的一个曲面，即3DSurfanceGraph是一个ActiveX控件，供应了用于制作图的属性和方法。在前面板放置一个三维曲面控件时，框图中将出现两个坐标，如图所示，一个是AvtiveX控件的图标，另一个是3DSurfance.vi，该VI负责三维制图。 图4-1三维曲面图ActiveX控件，3DSurfanceGraph只负责图形显示，作图则有3DSurfance.vi负责，接入ActiveX控件输入端。该端口的下面是两个一维数组输入端，。Matrix的数据类型为二维数组，用以输入Z坐标。依据输入的X、Y、Z坐标在三维空间确定数组的坐标点，然后通过数值得到曲面。在作图时，3DSurfance.vi依据X、Y坐标在面板上做一个矩形网格，每个网格节点所对应的曲面点的Z坐标在面板上的投影。Matrix数组给出了每个网格节点所对应着三维曲线上的一个点，依据这些信息能够完成作图。3DSurfanceGraph不能显示三维控件的封闭图形，如要显示封闭图形可以运用三维参数曲面控件。表4-2列出了LabVIEW中常用的几种数据类型及其相对应的前面板对象的默认值、端口图标和连线形式。每种类型的端口图标都有一种颜色，以示区分。限制端口图标的边框为粗实线，端口右侧有一个享有的箭头，表示输出数据，指示端口的图标的边框为细实线，端口左侧有一个向左的箭头，表示输入数据。表4-2LabVIEW中常用的几种数据类型数据类型默认值端口图标连线形式双精度浮点0.0枚举——布尔False字符串空字符数组——簇——路径空路径动态数据——波形数据——4.3采纳LabVIEW编制虚拟仪器程序的步骤(1)确定程序设计总体方案在编制虚拟仪器程序前，必需首先对程序进行总体设计分析:一是确定程序要实现的功能、要显示的图形图像、要输出的报表;二是确定程序的层次关系，如主程序和子程序之间的关系、虚拟仪器程序和硬件的连接关系等。(2)确定虚拟仪器程序前面板在完成虚拟仪器程序总体设计后，就可在前面板上布置实现所需功能的显示对象，这些对象包括开关旋钮限制、数据显示、表头、波形显示、相量图、频谱图显示等，前面板布置好这些对象后，工程技术人员通过鼠标、键盘就可像操作传统仪器一样地操作虚拟仪器。前面板是图形化用户界面，用于设置输入数值和视察输出量。限制模板上的对象包括数字显示、表头、压力计、图片等。当虚拟仪器完成以后,就能在虚拟仪器工作时利用前面板去限制整个系统,如移动滑动片、在图像中变向、从键盘输入等。(3)构建图形化流程图在LabVIEW开发环境中，后台流程图和前面板限制显示对象对应，开发人员的任务是通过连接不同功能的函数模块使数据流从输入对象经过处理传送到输出对象。和传统的文本式程序设计一样，LabVIEW也有结构化数据流编程部分，包括依次(Sequence)、条件(case)、For循环、While循环、事务等结构，如图4-3所示。图4-3LabVIEW中的主要结构函数这些结构被描述成图形化的边界结构，开发人员不必留意传统程序设计所需的语法细微环节，只需干脆将它们连接起来就可完成数据传递。对虚拟仪器进行程序设计，不必担忧很多传统程序设计所需的语法细微环节，可从功能模板上选择对象(用图标表示),并用线将它们连接起来以便数据进行传递，从而形成一个完整的框图程序。在编制大型困难的虚拟仪器应用程序时，由于所用模块很多，这时必需考虑程序的层次结构，这可以通过敏捷编制子程序、采纳更为简洁高效的计算原理等方式来实现。(4)创建图标一个虚拟仪器的图标连接端口就像一个图形的参数列表。这样，其它虚拟仪器才能将数据传输给一个子仪器。图标和连接允许将此仪器作为最高级的程序，也可以作为其它程序或子程序的子程序(子仪器)。(5)模块化和层次LabVIEW虚拟仪器实行模块化设计，因而任何虚拟仪器既能独立运行，又能被用作其它虚拟仪器的一部分。甚至可以创建自己的虚拟仪器图标，因而可以设计由虚拟仪器构成的多层系统，并可以变更它，同其它虚拟仪器交换和连接，以满意不断变更的应用须要。(6)调试和优化程序和传统程序一样，在编制虚拟仪器程序时，须要不断对程序进行调试分析，LabVIEW程序调试功能特别强大易用，可以敏捷设定程序断点，进行带数据探针的单步运行，加亮执行程序进行数据流追踪推断。运行和调试程序是任何一门编程语言的最重要的一步。在LabVIEW中，用户可以通过两种方式来运行程序：运行和连续运行。假如一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行，此时该程序无法被执行。这时这个按钮被称作错误列表。点击它，则LabVIEW弹出错误清单，点击任何一个错误，出错的对象或端口就会变成高亮。调试程序时可以利用单步执行、设置断点、设置探针来显示数据流淌的方向。LabVIEW的一个和其它程序不同之处是在运行中能望见数据流淌的方向，在运行之前，将运行指示灯按钮点亮，这样LabVIEW会在框图程序上实时的显示程序执行的进程，以及实时显示每一条数据连线和每一个端口中的流过数据，这种图形化编程方式以及调试方式可以大大提高编程效率。同时，LabVIEW是目前唯一带有编辑器的图形化编程环境，它可依据用户编制程序自动产生最优化代码，加快程序运行速度。另外，用户还可以利用内置的绘图器对程序代码部分进行分析和优化[13]。4.4采纳LabVIEW实现数据分析处理LabVIEW之所以强大易用，很大程度上是因为LabVIEW内置了极其丰富的数据分析处理函数模块。可以说，正是因为采纳了这些由软件实现的功能模块，替代了原来必需用硬件完成的数字信号处理分析功能，才出现了“软件就是仪器”的概念，开发出的仪器才被称为虚拟仪器。(1)和外界信号接口模块这部分模块和DAQ硬件系统结合，可以将已经过信号调理和A/D转换的外界信号和流程图进行接口，实现原始数据的输入，(2)平滑窗口模块在频谱分析中运用平滑窗口能够削减在离散数据块下运用FFT而产生的频谱泄漏。傅立叶变换方法的基本假设会在频域内的数据产生意外尖峰和频谱泄漏，而利用合适的平滑窗口能够消退频谱泄漏。(3)数字滤波器模块数字滤波器可以消退由电于元件产生的噪声信号，或者由环境影响产生的噪声。LabVIEW软件有三种类型的滤波器，IIR滤波器、FIR滤波器以及非线性响应滤波器。可以任选一种滤波。(4)时频域转换模块计算机进行数字信号处理时，须要对时域信号进行离散采样，转换到频域进行频谱分析，它反映的一些信息是时域分析中得不到的。LabVIEW内置了这些变换必需的函数模块，典型的如FFT，在虚拟仪器程序中，用户干脆调用即可，特别便利，见图4-4所示。图4-4时频域转换函数4.5接触网参数自动检测软件的设计所开发的接触网参数自动检测软件，主要是完成信号的数据采集、波形显示、参数测量、数据分析报警、数据存储等功能。系统软件总体包括这几个功能模块，其结构框图如图4-5所示。其中数据采集部分为硬件部分。波形显示包括特征数据和正常、故障数据的实时显示，还会完成报警任务，只要数值超过预定值，报警灯就会变红，不报警时是绿的。还可以将特征数据储存，可以随时查询数据。正常波形显示波形显示正常波形显示波形显示故障波形显示故障波形显示沟通电压测量参数测量数据处理数据采集沟通电压测量参数测量数据处理数据采集直流电压测量直流电压测量均方根值测量均方根值测量分析报警数据查询数据存储数据查询数据存储图4-5接触网参数自动检测软件结构框图仪器功能：开发的接触网参数检测软件具有模拟仪器所没有的很多优点，如波形可长期存储，便于视察信号，波形可缩放，便于数据处理等。A/D转换由采集卡内部时钟启动，采集卡最高采样频率为100mHz，由于采集卡采样频率可由程序限制，因此通过变更采样频率，完成实现时基可调。使示波器对不同频率的输入信号都能正确显示。波形可存储为数据文件，永久保存，随时调用分析。和通用示波器比较，接触网参数检测系统功能有较大的加强：(1)可对现场波形进行实时采样，并且可将信号保存在硬盘中备份。(2)通过用户编程模板，可随意组合用户的数据处理和分析功能。因此，接触网参数检测系统适合在工程应用中对系统进行故障诊断。(3)该软件不但可以储存特征数据，还可以实现对数据的实时查询，只须要输入须要查询的时间，就可以显示所需时间的全部数据，更加便利。模块介绍本软件利用Labview2010中的选项卡控件将不同模块的界面整合在一起，包括正常数据和故障数据波形显示界面，三维显示界面，电压和均方根值参数测量界面以及数据查询界面。将程序运行后，点击上方的按钮，可以切换界面，完成接触网参数检测所需的各项功能。正常数据和故障数据波形显示界面如图4-6所示。图4-6数据波形显示界面数据波形显示框图如图4-7所示。图4-7数据波框图通过运用一个Butterworth滤波器滤波，过滤掉故障数据，使正常数据通过并显示波形。电压及均方根值显示界面如图4-8所示。图4-8电压及均方根值显示界面波形显示的程序框图如图4-9所示。图4-9波形显示框图数据采集卡把采集到的数据传输到计算机上，用labview中的While循环来实现对数据的循环计算，如电压经过和上下限的比较，假如大于上限或小于下限，就会将数据传输给下一个控件，实现报警功能。最终通过其中的波形图控件，以波形的形式表现出来，实现对数据的实时显示，使视察更干脆便利。数据储存框图如图4-10所示。图4-10数据储存框图接收到信号后，利用一个条件结构，将符合要求的数据存储到数据库中，不符合的储存到另一个里面。数据查询面板如图4-11所示。图4-11数据查询面板数据查询程序框图如图4-12所示。图4-12数据查询框图在储存部分中利用word中的access2003建立数据库，将采集到的数据存储在数据库中。在查询部分中，通过一个事务结构来查询数据。查询的数据为在存储部分中建立的数据库中提取的数据。只须要在数据查询版面的查询栏里输入起始时间和截止时间就可以查询这个时间段内的具体数据。须要留意的是由于采样频率为1秒采样1次，所以查询的最小时间段只能精确到秒。

第５章结论和展望5.1结论电气化铁路接触网参数自动检测是接触网故障检测的重要组成部分，在工程上运用特别广泛。本论文初步实现了接触网参数采集系统的功能。通过设计软件系统把计算机强大的计算处理实力和测量系统的测量实力结合在一起，实现了对外部数据进行采集及处理。用信号调理电路进行滤波，数据采集卡采集数据，运用LabVIEW软件，对信号处理和分析，包括正常数据和故障数据的实时采集，各种参数的采集，沟通电压AC，直流电压DC、均方根值、采样频率、采样周期。报警任务、数据存盘、数据实时趋势显示等。而且充分考虑到了采集速度和采集带宽的问题，采纳了相匹配的数据采集卡，接上卡后，可对仪器设备产生的信号进行采集，并且对其处理和显示输出。5.2展望近年来，高速题录发展快速，而接触网又是铁路系统中的重要部分，所以保障接触网的正常工作特别重要。平常笨重的传统仪器花费高、运用不便利。而现在虚拟仪器在各行各业中得到广泛应用，无论是数据采集还是处理等等都比传统仪器具有更大的优越性。虚拟仪器利用计算机来模拟传统仪器的限制面板，可以通过多画面来完成困难的功能。这样，使得面板布置更为简洁，提高了操作的正确性和便捷性。信任虚拟仪器在将来能起到更强大、全面的作用，也会更加普及。

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致谢本文的探讨工作是在导师刘建华老师的细心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和论文工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。导师严谨的治学看法、渊博的学问、主动向上的人生看法、平易近人的师长风范和无私的奉献精神使我深受启迪，并将恒久牢记在心。从导师的身上，我不仅学到了扎实的专业学问和技能，更学到了做人的道理，做事的方法。在论文完成之际，要向各位老师致以最诚心的感谢!在此，再次向全部关切和帮助过我的老师、同学，家人和挚友表示由衷的谢意!诚心感谢在百忙之中评阅论文和参与答辩的各位专家、教授。最终对本文借鉴引用的作者表示诚心的感谢。

附录附录A外文翻译Effectofmetallisedcarboncontentofcollectorstriponthewearofcontactwire–collectorstrippairinrailwaysystemsAmongthetopicsrelatedtotheinteractionbetweenthecontactwireoftheoverheadlineandthecollectorstrip,thewearthattakesplaceatthecontactinterface,dependingonbothelectricalandmechanicalquantities,representsanimportantaspectofmaintenancecosts,affectingthemeanlifetimeofcollectorsandcontactlineduration.Duetoitsimportanceintheglobalmaintenanceofbothrollingstockandinfrastructure,thistopicdeservedtheattentionofseveralregulationsinthelastdecade.Inordertoinvestigatetheeffectsofelectro-mechanicalwearonbothcontactwireandcontactstrip,anewtestequipmenthasbeendesignedandinstalledatPolitecnicodiMilano.Aseriesoftestshavebeenperformed,involvingdifferentkindsofcollectorstripmaterialsandcontactconditions,testedatvaryingspeedsandcurrentintensities.Thisinvestigationconcerneddifferentcollectorstripconfigurationsintendedfor3kVD.C.lines.Thecombinationofdifferentcontentsofcopperandmetallisedcarboninthecollectorhasbeenfoundtoinfluencethewearrateofbothcollectorstripandcontactwire.keywords:contactstrip;contactwire;wear;friction;metallisedcarbonINTRODUCTIONThedevelopmentofhigherspeedsinrailwaytransportationsystemsdemandsanincreaseoftherequiredelectricalpower,andthereforeofthelevelcurrenttobecollectedbythepantographfromtheoverheadline(catenary),callingforhigherperformancefromcollectorstrips.Thisproblemisnotlimitedtohigh-speedtrainsbutalsoconcernshigh-capacitylinesandlong-freighttrains.ThedecisionofItalianrailwaystomovefromallcoppercollectorstripstotheKasperowskitype,andsubsequentlytometallisedcarbon,forthe3kVDClineisarealchallengeforthematerialsproposed.Thecurrentisupto1000Aforeachcollector,thereforeexacerbatingthethermo-mechanicalproblemsonthecollector.Asknown,thewearofcollectorandcontactwiredependsmainlyonthefollowingfactors:typeofmaterialsatcontact,operatingconditions(slidingspeed,contactforceandelectricalcurrentintensity)andlevelofsparkingand/orarching.Thepreviouslymentionedfactorsmutuallyinteractindeterminingthelevelofwear,asshowninKlapasetal.andBeckeretal.,sothatmultidimensionalmapscanbedefined.Forthesakeofconvenience,wearatthecollector–contactwireinterfacecouldbedividedintomechanicallyandelectricallycausedcontributions,eventhoughitisclearthattheyarestronglycorrelatedandmutuallyinfluencing.Inparticular,theincreasingwearduetocurrentintensitydependsalsoonthelevelofcontactforce,sincethesparkingintensityatthecontact,andtherelatedwear,increasesascontactforcedecreases.Moreover,highcurrentscan,insomecases,decreasetheoverallwearthroughthesocalled‘currentlubrication’effect.Furthermore,increasingthespeedwillnotalwaysresultinincreasingwear,andthechangesinthermalconditionscausedbytheincreasedfrictionpowerwill,undersomecircumstances,evenreducethewear.AbriefsummaryconcerningthesetopichasbeenalreadyreportedbyDianaandcolleagues.Thispaperpresentstheresultsofaninvestigationcarriedoutbymeansofatestrigonsomeofthepreviouslymentionedaspects.Severalkindsofcollectorstripshavebeenconsidered:allcopper,metallisedcarbonwithanexternalenvelopeofcopper(Kasperowskitype)andmetallisedcarbon.Allthestripsaredesignedfor3kVD.C.lines.Itisworthmentioningthattheslidingspeedsarequitehigh(upto200km/h),andthecurrentsarehigherthaninotherpublishedresearch,beingupto1000AD.C.Followingadescriptionofthetestrig,themainexperimentalresultsarepresented.Acorrelationbetweenthewearofcollectorstripsandcontactwirewiththeoperatingconditionsisreported.Acorrelationbetweenwearratesandindexesofthetestseverityisalsoproposed.Therelationshipisbasedontheassumptionofdependencefromthedissipatedpower,andonthewearofbothmechanicalandelectricalnature.TESTRIGOVERVIEWThemainfeaturesofthetestrig,arehereinrecalled.Theequipmentenablestestingofacollectortobeperformedatspeedsupto220km/hunderthepassageofelectricalcurrentupto1200AD.C.and500AA.C.Themainelementofthetestbenchisa4-m-diameterdisc,rotatingatamaximumspeedof290rpmaroundaverticalaxis.Acontactwireisfittedontheoutercircumference,withtheslidingsurfacehorizontallyorientedtowardsthecollectorheadofthepantograph,whichisplacedunderthediscinaradialdirection.Thediscismovedbyacontrolled90kWA.C.motorthroughatransmissionbelt.Thecollectoriselasticallymountedonasuspensionplacedonaplatform,whichmovesalongtheradialdirectionofthediscfollowingatriangularwavesignal.Theperiodofthemovementissynchronizedwiththetestspeedinordertoreproducetheeffectofthestaggerontherealline.Themeancontactforceisappliedbymeansofahydraulicactuator.Apipeisusedtoblowair(atenvironmenttemperature)onthecontactzoneinordertoreproducetheconvectiveheattransferduetotheairflowaroundrealmovingvehicles.Thecontactwireiselasticallysuspendedbymeansofaseriesofaluminiumstrands.Preliminarytestscarriedoutduringtheset-upstageofthetestrigputintoevidencethatthecontactstripwassubjectedtoexcessivelevelsofverticalacceleration(upto200m/s2)ifthecontactwireisrigidlyfixedonthedisc.Thisconditionleadstounrealisticdynamicsofthecontactstrip,characterisedbyanunacceptablelevelofcontactlossesleadingtomoreseverearchingphenomenathaninrealoperatingconditions.Theelectriccircuitofthetestbenchismadeupofathree-phasefull-bridgerectifierwithcapacitoroutputfeedsandanInsulatedGateBipolarTransistor(IGBT)inverterwhichcontrolstheloadcurrentoftheoutputinductor.Thecommutationfrequencyoftheinverterissuitablyhightoensurelow-currentharmoniccontent.TheinverterallowstheemulationofallthecurrentsoftheEuropeancatenaries:upto1kAD.C.current,0.5kA–16.6Hzand0.5kA–50Hz.Apropermeasurementset-uphasbeenadoptedinordertomeasureallrelevantquantities.Transferredcurrentismeasuredbymeansofanamperometerplacedonthereturncablefromthecollector.Thevoltagedropmeasuredbetweentheslidingcontactandthebaseoftherotatingdiscisassumedasanindicatorofthevoltagedropbetweenthecontactwireandcontactstrip,andallowstoestimatethepercentageofcontactlossoccurrence.Theequivalentcontactresistanceisestimatedastheratiobetweenthevoltagedropandtheimposedcurrentintensity.Theequivalentcontactresistancetakesintoaccounttheeffectivecontactresistanceduetoresistivityandtheactualcontactareatogetherwiththeelectricalresistanceduetoarching.CONCLUSIONSThelossofcollectorstripandcontactwirematerialhasbeenevaluatedinalaboratorytestrigsimulatingtheconditionsofhigh-speedtrains.Differenttypesofcollectorstripsweretestedunderworkingconditionsofupto200km/hslidingspeedandacurrenttransferof1000AD.C.Theeffectofthecontentofmetallisedcarboninthecontactstriponthewearofbothcontactstripsandcontactwirewasinvestigated.Thewearofthecontactstripsshowsacorrelationwiththetotaldissipatedpowerdividedbythelongitudinaldimensionofthecontactstrip.Severalwearregionsarefounddependingontheratiobetweenthecontentofcopperandmetallisedcarbon.ThisindexalsopointsoutthatCu-basedcontactstripsseemtosuffermorefromincreasingthefrictionalpower.C-basedcontactstripsseemstobelesssensitivetoanincreaseofelectricalpowerduetotheJouleeffect,correlatedtothehigherresistivityofthematerial.ThewearoftheCu-basedcollectorstripsisapproximatelyfourtimeshigherthanthewearoftheall-carboncontactstrip.Thisbehaviourrequiresanidealsmoothsurfaceofthecontactwire,whichdoesnotcausesignificantabrasiononthecarbon.Duringatransitionphasefromanall-coppercollectortesttoanall-carboncollectortest,theall-carboncollectormightundergointenseabrasivewear.ThisabrasioniscausedbyasperitiesonthewiresurfaceformedwhenwornagainsttheCu-basedcontactstrips.Thewearrateofthecontactwirerevealstwodistinctregionswhenplottedagainstthetotaldissipatedworkperunitlengthofthecontactwire.TheCu-basedcontactstripconstitutethehighwearregion.Thelow-wearregionincludestheC-basedcontactstrips.From:Kiebling,Puschmann,SchmiedrElectrifiedrailwaycatenary铁路系统接触网中集电板碳合金的含量对其和接触线磨影响本文主要是对发生在接触网中接触线和集电板之间磨损状况之间的探讨，它们之间的磨损主要由机械和电气两个方面引起的。这些方面的探讨对设施的修理成本和受电弓和接触线的工作寿命有着相当亲密的关系。由于在接触网中修理机车和基础设施方面的重要性，在过去几十年里世界上始终对这个问题特别重视。为了探讨机械和电气两方面引起的接触线和滑板之间的磨损，在米兰设计并安装了一种全新型的测试装置。一系列的试验测试已经全部完成，这其中涉及了多种材料的集电板和在不同转速和电流强度下的接触条件。探讨中涉及到了3kV直流线路所须要的各种不同结构的集电板。探讨中发觉集电板中的铜和碳合金的不同含量对滑板和接触线的磨损有着很大的影响。前言高速铁路运输系统的发展意味着对电能需求的增加，但是从目前通过受电弓在架空线(接触网)获得电能的水平来看，就须要受电弓集电板具有较高的工作性能。这个问题不仅仅由于高速列车的缘由，而且和线路的容量和货运列车的长期运行有关。意大利铁路系统确定把全部的铜材料的集电板换为Kasperowski型，随后又把碳合金用于集电板，这些在线路材料方面的改进都是对3kv直流线路的挑战。当接触线上的电流达到1000A以上时就会由于产生的机械热加重受电弓集电板的损坏。众所周知，接触线和受电弓集电板的磨损主要取决于以下几个因素：接触线材料的类型，运行条件(滑动速度接触力电流强度等)以及它们之间是否发出电火花和电弧等。在Klapasetal.和Becker的的著作中，对以上提到的确定线路磨损程度的各种缘由以及它们之间的相互影响都有说明。基于简洁便利起见，在集电板和接触线之间产生的磨损可以分为两种：一种是由于机械摩擦引起的磨损，另外一种是由于电火花引起的磨损，这两者相互作用并影响。特殊是越来越多的磨损不仅和线路的电流强度有关，而且和弓网之间的接触压力有关，同时和火花强度有关的磨损也随着接触压力的增大而加重。再者，高电流在某些状况下可以通过所谓的当前润滑作用削减整体磨损。并且速度的增加并不会总是造成磨损的加重，甚者在一些特殊的情形下由于热力条件增加引起的摩擦反而会削减磨损。戴安娜和她的同事已经报道了有关这些内容的简要介绍。本文将对以上提及到的几个方面通过测试装配试验进行具体探讨。人们考虑了几种集电板：全部的铜材型，包括外包铜的碳合金(Kasperowski型)和一般碳合金。全部的集电板的设计都是基于3kv的直流线路。值得一提的是它的滑动速度相当快(可达200km/h),并且电流强度也高于其他探讨成果，直流电可达1000A。以下对一些设备进行了试验并对结果进行了分析。在试验中把磨损率和严格试验的程度相关连。它们的关系基于耗散功率的假设，从而说明机械和电气两个方面的磨损的实质。电铁”主要由电力机车,牵引变电所和接触网三大元件组成。其中接触网又是出接触悬挂、支持装置、支柱及基础几个部