9.4.1 概述

随着受电弓和接触网相互作用理论的研究，开发了用于评价电流传输质量的测量技术。因此，可以限定如下三个方面：

—只评价接触网;

—只评价受电弓;

—评价接触网和受电弓这两部分的相互作用。

假设遵循有关安全规约，以期在送电时实现高质量的能量传输：

—连续送电时没有电压降或电流损失。这就意味着必须一直保持机械接触。如果失去机械接触，就会发生燃唬电弧对环境产生影响，引起干扰并加大磨耗但却能保证电流的持续性，这对移动接触能量传输是非常重要的。如果空气间隙增大，电流中断，车辆就会因为电源切断而失去牵引动力。燃弧的次数和持续的时间是评价能量传输质量的标准。

—不会发生超出允许范围内的环境干扰。燃弧产生的高频电磁波，对频率高达30MHz的调幅无线电传输产生干扰。在燃弧产生高频电磁波的同时，还产生可闻噪声，但是这种噪声基本上被一般的列车噪声所掩盖。

—不产生相关部件(接触线和受电弓) 的磨耗，这种磨耗程度在经济上是不可接受的。这样的磨耗可能是由于燃弧和/或接触压力太大引起的。

当接触压力接近零和完全失去时，会发生燃唬相反，接触压力也不能过大，因为这会导致接触网抬升过高并带来无法接受的磨耗。这意味着接触压力是个非限定性的物理量，根据这个物理量可以评价受电弓和接触网的相互作用。原则上，用于判断质量的物理量应满足其他一般要求：

—各自的特征量应尽可能地具有评价连续的、渐进的尺度，不仅仅只允许作 “是/否”的评定，还应评价质量变化。

—应该可以测量各自的量值，并且根据模拟模型可进行事先计算，以便对测量和计算结果进行比较。

—各自量值的测量应该是再生的而且不受随机因素的影响。在同等条件下重复的测量应有同样的结果。

—必须可以在动态受电弓上测量评估量。

在前面的参考文献 [9.21] 和参考文献 [9.22] 中，燃弧的质量和延续的时间、测得的电压损失都是评价接触特性的物理量。尽管如此，这些物理量还是不能满足上面所列的要求条件。倘若没有燃弧或很少发生燃弧，这个特性就完全不适用于系统比较中。燃弧不可能模拟，且测量已经表明不可能重现反复试验运行的结果。即便在相同线路上一样的条件下，重复进行试验也产生不同的结果。

接触压力连接两个机械系统 (接触网和受电弓)，这两部分均能振荡并且具有各种不同的质量模块、弹性系数、衰减系数和自然频率。由于接触网具有弹性，在受电弓作用到接触网上时就使接触线有一定的抬升量。实际上，沿接触线锚段变化的弹性导致受电弓周期性上下运动，这种运动幅度取决于抬升力本身。质量块的初始力 (是垂直运动变化比率的函数) 作用到该平均抬升力上 (见第9.3节)。

随着速度的增加，动态部件对接触压力的影响越来越大。为了保持受电弓滑板沿着接触线移动并不间断地与接触线接触，接触压力的值必须保持在一定范围，即动态范围。

把接触压力随时间变化量定义为一定的特征量，就可以估量系统部件的动态特性及其相互作用。在研究动态运动 [9.23、9.24] 的同时，位于慕尼黑的德国铁路研究院开发了一种测量力的方法[9.24、9.25]。自1980年以来，在经过一段成功试验之后，该测量系统已经被德国铁路和其他铁路部门所采用。

除了接触压力外，其他特征量也已被采纳为评价接触网和受电弓相互作用的标准：

—接触网抬升;

—受电弓的垂直运动;

—当列车运行期间没有牵引动力 (详见参考文献 [9.21，9.22])时用频率和失电周期以及对较高的列车速度进行的拉弧监测 (详见参考文献 [9.26]) 表示受电弓弓头或滑板的接触特性。

所有这些均为二次量，且分别反作用于连续变化的接触压力，这一接触压力是接触网和受电弓两个振荡系统相互耦合的结果。由于受电弓作用而使接触线抬升，其抬升量可通过一个安装在支持装置上的测量装置静态地进行记录，也可由一个安装在牵引单元上靠近受电弓的光测量系统动态地记录 (见9.4.5.2)。要单独评价接触网，主要通过测量接触线初始位置和根据接触压力的作用测得的抬升值最后计算出接触网弹性。另外，定期检查接触网的配件，特别是必须检查定位器和定位管的位置以及带电部件与支持结构和隧道壁之间的间隙。

要避免接触压力过高或过低引起的接触线磨耗增加。通过测量剩余的接触线尺寸，确定其磨耗。单独将受电弓当作独立的部件，通过受电弓试验台进行评价 (详见9.4.4)。在相应的幅度和频率范围内检测受电弓的振动性能。

9.4.2 接触压力的测量

9.4.2.1 基本原则

在动态接触情况下，不可能直接记录发生在接触线和滑板之间的接触压力。由于监测简单可行，且在过去进行了多次研究，受电弓反作用力的总和，即所谓的内力，可以当作近似值而非接触压力本身。

可以直接将传感器装在滑板底座和滑板本身的连接处进行接触压力测量。力传感器不记录作用在滑板上的质量惯性力和滑板运行速度相关的空气动力。

要确定接触压力，内力必须加入动态修正量，估算滑板上加速度引起的力和滑板的惯性力 (动态修正量)。另外，还必须考虑根据运行速度确定的空气动态修正量，这是根据第9.4.2.3节所述程序估算的。

既要对采用不同的受电弓或采用不同布置测量系统力的传感器的结果进行比较，还要根据同样标准的动态和空气动力修正量对上述结果进行判断。

接触压力测量系统的条件和要求在EN50318标准 [9.27] 中有详细规定。

9.4.2.2 测量技术

图9.21 用于测量接触线和受电弓之间的接触压力的系统示意图