譚德強, 莫繼良, 彭金方, 羅 健, 陳維榮, 朱旻昊

(1. 西南交通大學摩擦學研究所, 四川 成都 610031; 2. 中國鐵路設(shè)計集團有限公司, 天津 300142; 3. 西南交通大學電氣工程學院, 四川 成都 610031)

高速鐵路(以下簡稱高鐵)由于具有速度快、效率高、節(jié)能環(huán)保、安全舒適等諸多優(yōu)點,已成為軌道交通發(fā)展的重要方向.尤其近十年來,隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,中國高鐵得到了跨越式發(fā)展,并帶動了新一輪的世界高鐵建設(shè)高潮.截至2016年底,中國高鐵運營總里程已突破2.2萬km,已建成世界最大的高鐵運營網(wǎng).但隨著高鐵運營年限的不斷增長,由高鐵接觸網(wǎng)關(guān)鍵零部件失效而引起的弓網(wǎng)故障時有發(fā)生,嚴重影響到高鐵的運行安全.嚴重的弓網(wǎng)故障將造成巨大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響.

高速動車組的牽引動力,是通過牽引供電來獲取的.列車依靠安裝在車頂?shù)氖茈姽c接觸線的滑動接觸,實現(xiàn)電能從牽引供電系統(tǒng)向高速動車組的傳送.如圖1所示,牽引變電所將來自于電力系統(tǒng)的三相高壓電源,轉(zhuǎn)換成AC 27.5 kV單相電源,為接觸網(wǎng)供電.因此,接觸網(wǎng)零部件的服役可靠性是接觸網(wǎng)系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵,是電力機車正常取流和線路正常運營的重要基礎(chǔ)[1-2].接觸網(wǎng)零部件包括:(1) 接觸懸掛:承力索、接觸線、吊弦等;(2) 支撐裝置:腕臂、水平拉桿、棒式絕緣子等;(3) 定位裝置:定位管、定位器、定位支座等100多種零部件,如圖1所示.由此可見,高速接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜、零部件繁多、且無冗余備用,任何零部件的失效均有可能引起弓網(wǎng)故障,甚至災難性事故.而受電弓的高速滑動取流,承受移動、沖擊性負荷,導致接觸網(wǎng)長期處于隨機、頻繁振動的復雜載荷工況,使得接觸網(wǎng)零部件的失效問題日益突出.研究接觸網(wǎng)零部件典型失效問題的原因與機理,提高零部件的服役性能,已成為電氣化鐵路領(lǐng)域亟待解決的問題.

圖1 高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)Fig.1 Catenary system of high-speed railway

1 接觸網(wǎng)零部件的服役環(huán)境

接觸網(wǎng)在服役過程中,承受長期、頻繁的機械振動,但由于高速接觸網(wǎng)零部件承受拉、壓、剪、扭等多種局部交變載荷,其載荷形式非常復雜.同時,接觸網(wǎng)零部件服役中還受到時變大電流、風振、溫差、腐蝕、風沙、雨雪霜霧等多種環(huán)境和工作因素的影響[3-5].接觸網(wǎng)零部件的疲勞載荷產(chǎn)生原因又可進一步細分為風振、過弓沖擊、自激振動、冷熱應力等多種,腐蝕環(huán)境的也可分為環(huán)境污染、電化學腐蝕、應力腐蝕等.可見,接觸網(wǎng)零部件服役環(huán)境不僅十分復雜——由機械疲勞載荷、腐蝕、冷熱應力、大電流、覆冰、環(huán)境污染等多種因素共同決定,而且導致服役環(huán)境復雜的原因也很多(如接觸網(wǎng)的自身柔性結(jié)構(gòu)特征、受電弓的滑動取流等).

接觸網(wǎng)零部件服役環(huán)境中的應力載荷、環(huán)境腐蝕、大電流等,對零部件的使用壽命有較大影響,而目前針對接觸網(wǎng)零部件的相關(guān)研究較少.一些學者采用理論推導、有限元、試驗模擬等手段,對我國接觸網(wǎng)零部件的應力載荷、環(huán)境腐蝕等方面進行了研究[6-8].文獻[9-14]推導并優(yōu)化了計算接觸網(wǎng)瞬態(tài)響應與動應力的方法,結(jié)合有限元研究了風振、過隧道等因素對接觸網(wǎng)動力學的影響.文獻[15]在考慮接觸網(wǎng)零部件的安裝、覆冰、風載等多種因素條件下,將有限元與徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡算法相結(jié)合,對零部件的應力分布情況進行了研究.文獻[16]基于雨流計數(shù)法對接觸線的應力分布和疲勞壽命進行了分析,結(jié)果顯示在應力集中的定位點和吊弦附近接觸線的壽命較低.文獻[17]結(jié)合大量的接觸網(wǎng)現(xiàn)場服役情況調(diào)查,研究了典型環(huán)境對接觸網(wǎng)零部件的腐蝕影響,并提出采用有機涂層可以對接觸網(wǎng)零部件進行防護.

2 高速接觸網(wǎng)零部件的典型失效與研究現(xiàn)狀

由于接觸網(wǎng)零部件的服役環(huán)境復雜,零部件的最終失效大多是幾種因素共同作用的結(jié)果.只有具體到某個或某類零件時,才能確定導致其失效的主要原因.而隨著我國高鐵的快速發(fā)展,高速接觸網(wǎng)零部件在實際運營中的失效情況也在不斷變化.

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前高速接觸網(wǎng)零部件中存在的主要問題有:鋁合金定位鉤與定位支座磨損、吊弦線疲勞、螺栓連接松動、終端錨固線夾抽脫,以及零部件的腐蝕.

2.1 鋁合金定位鉤與定位支座磨損

限位定位裝置是接觸網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,主要包括定位支座、定位器(定位器由定位鉤、定位器管及定位套筒組成)、定位線夾等零部件.在高速接觸網(wǎng)中,定位鉤與定位支座均采用鋁合金材料并通過鉤環(huán)結(jié)構(gòu)連接,在接觸線定位處施加相對于線路中心的橫向定位.鉤環(huán)結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)了連接處靈活調(diào)整的要求,但連接處的載荷與運動形式變得十分復雜,既存在疲勞沖擊也存在因定位器抬升、偏轉(zhuǎn)導致的滑動.在接觸網(wǎng)服役中發(fā)現(xiàn),定位鉤與定位支座在鉤環(huán)連接處的磨損失效問題時有發(fā)生.

作者現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn),國內(nèi)某設(shè)計時速350 km/h的高鐵線路上的部分定位鉤與定位支座在使用不足3 a就出現(xiàn)了嚴重的磨損,導致定位支座和整個定位器被更換,如圖2所示.定位鉤、定位支座的設(shè)計使用年限為20 a,而其實際使用壽命值遠低于設(shè)計值.定位鉤與定位支座的磨損問題已成為制約接觸網(wǎng)定位裝置使用壽命的關(guān)鍵問題.

(a) 定位鉤磨損(b) 定位支座磨損

圖2 定位鉤、定位支座磨損失效
Fig.2 Wear failure of catenary positioning hook and support

通過對定位鉤與定位支座的受力與工況分析,確定鉤環(huán)連接處的失效模式屬于沖滑復合磨損失效.對現(xiàn)場收集的定位鉤、定位支座失效零件進行失效分析,從掃描電鏡(scanning electron microscope, SEM)和X射線光譜儀(energy dispersive X-ray spectrometer, EDX)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),定位鉤與定位支座的損傷形式主要是層狀剝落和犁削,磨損機制為疲勞磨損、磨粒磨損與氧化磨損,如圖3所示.沖滑磨損是沖擊與滑動耦合作用的結(jié)果,結(jié)合實際工況中鉤環(huán)連接處還可能受電流燒蝕、腐蝕等因素的影響,使得定位鉤和定位支座磨損失效的作用機理十分復雜.作者所在課題組深入研究了沖擊微動、切向微動、徑向微動以及復合微動等系列問題[18-22],建立了磨損、疲勞和腐蝕相關(guān)的失效分析-機理及防護-服役安全評價的完整研究體系,這為研究鉤環(huán)結(jié)構(gòu)的沖滑失效模式、損傷機理及防護手段提供了必要的技術(shù)支撐和理論指導.

一些學者針對定位器、定位支座失效問題進行了研究[23-24],認為應力集中是導致鉤環(huán)連接處容易失效的主要原因.文獻[25-26]對接觸網(wǎng)腕臂結(jié)構(gòu)進行了靜態(tài)和動態(tài)仿真分析,驗證了鉤環(huán)連接位置存在明顯的應力集中.文獻[27]研究了抬升力對定位器動應力的影響,發(fā)現(xiàn)抬升力作用會顯著增加鉤環(huán)連接位置的應力峰值,而不同拉出值對定位器靜應力有較大影響.此外,部分學者對鉤環(huán)連接所使用鋁合金材料(定位鉤-6082/定位支座-AlSi7Mg0.6)進行研究發(fā)現(xiàn),硅顆粒對AlSi7Mg鋁合金的微觀硬度和拉伸性能有明顯的改善作用[28],而在均質(zhì)處理后,不同冷卻條件下的熱處理對6082鋁合金材料組織結(jié)構(gòu)有影響[29].

(1) 定位鉤磨損照片(2) 點A的EDX分析(a) 定位鉤(1) 定位支座磨損照片(2) 點B的EDX分析(b) 定位支座圖3 定位鉤與定位支座磨損表面SEM形貌以及EDX分析Fig.3 SEM and EDX images of failure surface of positioning hook and support

2.2 吊弦線疲勞

吊弦是接觸網(wǎng)中的關(guān)鍵零部件,在接觸線與承力索之間起到傳遞振動和力的作用.吊弦一旦發(fā)生斷裂會導致斷裂位置接觸線的挎塌,嚴重時會發(fā)生受電弓打弓或扯垮接觸網(wǎng)等事故,直接導致列車線路運行故障.在吊弦使用過程中,發(fā)現(xiàn)吊弦線在鉗壓管壓接位置附近存在斷絲或斷股,如圖4所示.吊弦線與鉗壓管之間屬于緊配合,而吊弦線又是多股絞線纏繞結(jié)構(gòu),在過弓或微風振動[3-4,7]等工況下,吊弦線與鉗壓管之間既有彎曲載荷也有拉壓載荷,該處的失效問題是彎曲微動疲勞與拉壓微動疲勞復合的復雜問題[19].

對現(xiàn)場收集的失效吊弦進行失效分析發(fā)現(xiàn),吊弦線在鉗壓管壓接處存在明顯的塑性變形,且有限元計算分析發(fā)現(xiàn),在鉗壓管壓接處由于應力集中形成了較高的應力峰.吊弦微動疲勞過程中,吊弦線在鉗壓管壓接位置附近由于微動損傷造成表面缺陷,從而使應力在缺陷處集中形成裂紋源,而吊弦的惡劣服役環(huán)境(如腐蝕、風沙、高溫高寒及電流等)進一步加速了這一過程;裂紋在高周次的應力循環(huán)下不斷擴展,當其擴展到臨界尺寸,裂紋會快速擴展從而造成吊弦斷裂,如圖5所示.作者所在課題組對彎曲微動疲勞機理開展了系統(tǒng)的研究[30-32],揭示了彎曲微動疲勞的損傷過程和損傷機制,提出彎曲微動疲勞的裂紋萌生和擴展分為3個階段:接觸應力控制階段、接觸應力與疲勞應力共同控制階段和疲勞應力控制階段,為研究吊弦的微動疲勞提供了指導作用.

圖4 吊弦失效案例Fig.4 Failure of droppers

圖5 吊弦微動疲勞斷口SEM照片F(xiàn)ig.5 SEM images of fretting fatigue fracture of droppers

目前,國內(nèi)外學者對繩索類多股絞線結(jié)構(gòu)微動損傷機理的研究仍較少.早期文獻[33]研究了鋼絲繩干態(tài)條件下的微動損傷,發(fā)現(xiàn)鋼絲繩微動磨損體積與接觸載荷呈線性關(guān)系;外兩層鋼絲之間較高的接觸應力水平導致接觸邊緣發(fā)生微動損傷,進而導致鋼絲繩的最終斷裂失效.文獻[34-35]對多股絞線纏繞結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)局部接觸載荷與外部載荷共同作用會促使微動裂紋的萌生與擴展;潤滑和干摩擦損傷的對比研究發(fā)現(xiàn),在潤滑條件下接觸區(qū)磨損減小、氧化顆粒減少,較短的微動裂紋有利于潤滑脂/氧化物顆粒復合物的切向調(diào)節(jié)從而增加使用壽命.文獻[36]詳細研究了不同外部循環(huán)載荷下鋼絲繩內(nèi)部鋼絲間微動損傷的作用機理,并給出了相對位移和接觸載荷范圍的經(jīng)驗公式.文獻[37]考察了不同微動條件下垂直交叉鋼絲的微動磨損實驗,得到了不同的微動磨損行為.

2.3 螺栓連接松動

接觸網(wǎng)系統(tǒng)中采用了大量的螺栓連接,螺栓的服役性能對結(jié)構(gòu)整體的安全性和可靠性具有較大的影響.隨著列車速度的提高,受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng)振動加劇,接觸網(wǎng)中螺栓松動問題日益凸顯.螺栓預緊力施加不當,可能會造成螺栓連接的早期失效,預緊力矩偏小時螺栓連接易松動,而預緊力矩過大又會在螺紋連接根部造成較大應力集中,從而出現(xiàn)較早疲勞斷裂.如何提高螺栓連接的防松性能,成為進一步提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)服役可靠性必須解決的問題.

作者對接觸網(wǎng)現(xiàn)場收集的定位線夾上的螺栓進行失效分析發(fā)現(xiàn):螺栓的第1圈工作螺紋損傷最為嚴重,螺紋牙頂有塊狀剝落現(xiàn)象,而牙根附近主要以點蝕為主;螺紋面上發(fā)現(xiàn)有定位線夾材料粘附在上面,這表明在螺栓工作過程中較軟的銅合金定位線夾發(fā)生了材料轉(zhuǎn)移;EDX分析發(fā)現(xiàn)損傷區(qū)域有氧峰存在,且含氧量最高達60.66%,說明螺紋在損傷過程中伴隨著氧化磨損,如圖6所示.

此外,作者所在課題組對螺栓連接結(jié)構(gòu),從理論分析、有限元模擬、靜態(tài)試驗、動態(tài)試驗和防松措施幾個方面研究了振動載荷作用下的螺栓松動機理[38-41],主要獲得了以下結(jié)論:

(1) 螺紋配合面的微動磨損包含磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損和氧化磨損4種磨損機制,是一種十分復雜的磨損現(xiàn)象;

(2) 預緊力矩、交變載荷幅值、循環(huán)次數(shù)等試驗參數(shù)對螺栓連接結(jié)構(gòu)的松動行為具有強烈的影響;

(3) 重復的螺栓擰入/擰出試驗表明,相同預緊力矩作用下,多次擰入的預緊力有明顯下降,如果不需要增大螺栓的緊固預緊力矩,應避免不必要的擰入/擰出操作;

(4) 螺栓精確建模研究發(fā)現(xiàn)降低螺栓頭部/被連接件與螺紋接觸界面的摩擦因數(shù),并適當增大預緊力,可降低塑性應變的累積和螺紋表面單位面積的摩擦耗散能,從而提高螺栓防松性能.

進而提出采用潤滑或表面處理等方式,降低螺紋接觸面摩擦系數(shù)是十分有效的防松措施.

國內(nèi)外研究學者認為螺栓松動的因素主要包括:工作載荷、工作溫度和結(jié)構(gòu)尺寸等[42-43].文獻[44]通過一系列的試驗對受軸向載荷的螺栓連接進行了研究,結(jié)果表明螺栓連接的松動是由于接觸面間的微動損傷引起.文獻[45-47]對螺栓連接結(jié)構(gòu)進行了軸向振動試驗研究,發(fā)現(xiàn)螺栓結(jié)構(gòu)既可能松動又可能緊固,這與振動的幅值及頻率、接觸面的摩擦系數(shù)與螺栓的材料等有關(guān).文獻[48-49]對預緊應力超過螺栓材料屈服強度的螺栓連接結(jié)構(gòu)進行軸向振動試驗發(fā)現(xiàn),僅僅幾個循環(huán)后螺栓的預緊力就下降到較低水平.文獻[50]發(fā)現(xiàn)動態(tài)剪切載荷比軸向載荷更容易導致螺栓連接結(jié)構(gòu)松動.文獻[51]指出螺栓連接的松動過程分為前期材料的塑形變形和后期螺栓與螺母相對運動兩個階段,并研究了螺牙根部塑性變形引起螺紋松動的機理.文獻[52]總結(jié)了高速接觸網(wǎng)零部件中采用的彈簧墊圈+止動墊片、彈贊墊圈+非金屬嵌件鎖緊螺母、涂螺紋鎖固膠和雙螺母四種防松經(jīng)驗,并結(jié)合我國高速接觸網(wǎng)零部件的防松特性提出改進意見.

(a) 螺紋損傷照片(b) 點A的EDX分析(c) 點B的EDX分析(d) 點C的EDX分析圖6 定位線夾第一圈工作螺紋SEM形貌及EDX分析Fig.6 SEM images and EDX analysis of the first working round thread of positioning clamp

2.4 終端錨固線夾抽脫

承力索和接觸線的終端錨固對接觸網(wǎng)的正常工作起到關(guān)鍵作用.我國高速接觸網(wǎng)中采用的終端錨固線夾主要有錐套型錨固線夾和雙耳楔型錨固線夾.從現(xiàn)場運營情況來看,主要存在接觸線和承力索從錐套型終端錨固線夾里抽脫、安全可靠性不高等問題.

目前針對終端錨固抽脫問題的研究,大多集中在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、日常檢修、防護等方面.文獻[53]從錨固線夾的結(jié)構(gòu)形式、受力狀態(tài)、脫落線夾及接觸線的損傷情況等方面,分析了接觸線從錨固線夾中抽脫的原因,指出錨固線夾與接觸線之間的配合問題是造成脫落的關(guān)鍵因素.文獻[54]針對終端錨固線夾提出了減小楔子錐度、楔子內(nèi)表面加工螺紋、加寬空心楔子開槽寬度等改進措施.文獻[55]通過優(yōu)化設(shè)計,提出了一套“頂絲壓塊及錐套雙夾緊”結(jié)構(gòu)的終端錨固線夾,并針對鋁包鋼型承力索終端錨固提出了新的滑動試驗標準,很大程度上提高了終端錨固的可靠性.從論文研究發(fā)現(xiàn),終端錨固線夾抽脫的原因和作用機制尚不明確,提出的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進措施不夠具體,相關(guān)優(yōu)化評價指標缺失等不足.因此,對終端錨固結(jié)構(gòu)需開展深入的研究,提高終端錨固服役性能,從而提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)整體的安全可靠性.

2.5 零部件的腐蝕

高速接觸網(wǎng)零部件大多采用鋁合金或銅合金,雖然零件自身具有一定的防腐能力,但由于接觸網(wǎng)工作環(huán)境惡劣,尤其是沿海地區(qū)和重工業(yè)污染地區(qū),接觸網(wǎng)零部件的腐蝕失效問題時有發(fā)生,如圖7所示.接觸網(wǎng)零部件在受電弓通過、風載荷、環(huán)境溫度變化等情況下,均會存在交變載荷,結(jié)合接觸網(wǎng)工作環(huán)境的各種復雜介質(zhì),零部件容易發(fā)生應力腐蝕失效.應力腐蝕裂紋一旦形成,其擴展速度比其他類型的腐蝕速度快得多,即使在工作應力低于許用應力情況下,也能發(fā)生應力腐蝕失效,且沒有任何明顯的征兆,因此應力腐蝕導致的事故通常都是災難性的[56].

(a) 定位線夾腐蝕

(b) 吊弦腐蝕圖7 接觸網(wǎng)零部件腐蝕失效案例Fig.7 Corrosion failure of catenary components

應力腐蝕主要有3種類型:局部應力腐蝕開裂、全面應力腐蝕及腐蝕疲勞,由于應力腐蝕開裂能導致低應力脆斷事故,所以它的危害最大.對應力腐蝕的研究一直備受學者關(guān)注,多年來國內(nèi)外研究者在這方面做了大量的工作,但由于應力腐蝕影響因素多、失效過程復雜,尚未對應力腐蝕作用機理達成統(tǒng)一的認識.目前應力腐蝕較成熟的是氫致破裂理論、鈍化膜破裂理論、陽極溶解理論和“M-H”復合體理論.

國內(nèi)外學者對應力腐蝕作用機理和防護手段方面做了相關(guān)研究.文獻[57]分析了鋁合金不同熱處理狀態(tài)下的抗應力腐蝕性能,發(fā)現(xiàn)在T6狀態(tài)比T8狀態(tài)的應力腐蝕敏感性高,T8狀態(tài)的抗應力腐蝕能力更高.文獻[58]通過慢應變速率法,研究激光噴丸強化對鋁合金焊縫抗應力腐蝕性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴丸處理后焊縫抗應力腐蝕開裂能力明顯提高,且沒有出現(xiàn)明顯的點蝕或應力腐蝕開裂.文獻[59]通過斷裂力學的方法研究鋁合金應力腐蝕過程,發(fā)現(xiàn)其應力應變曲線可以分為應力主導區(qū)、應力與腐蝕共同主導區(qū)、腐蝕主導區(qū)3個部分.

3 研究展望

我國高速接觸網(wǎng)系統(tǒng)總體運營良好,但由于接觸網(wǎng)零部件載荷形式復雜和惡劣的服役環(huán)境,使得接觸網(wǎng)零部件失效問題研究困難.目前對接觸網(wǎng)零部件失效機理還缺乏系統(tǒng)深入的研究,但結(jié)合接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特征和運行工況分析,可以判斷微動損傷(微動磨損與疲勞)和惡劣的服役環(huán)境是導致接觸網(wǎng)零部件失效的主要因素.對今后接觸網(wǎng)零部件失效研究方向,作者認為應從以下幾個方面開展:

(1) 沖滑復合磨損損傷機理的研究.對接觸網(wǎng)定位零件材料沖滑失效機理還缺乏深入研究,尤其是結(jié)合電流作用下的沖滑復合磨損機理少見報道,深入研究沖滑復合磨損損傷機理十分必要.采用試驗模擬、數(shù)值模擬等手段結(jié)合,研究電流與沖滑復合磨損耦合作用下接觸網(wǎng)定位材料的沖滑復合磨損特性,進而揭示接觸網(wǎng)定位材料的損傷演變規(guī)律和材料失效機理.

(2) 吊弦多股絞線結(jié)構(gòu)微動疲勞機理研究.目前,對于多股絞線纏繞結(jié)構(gòu)的微動疲勞研究尚不夠深入,尤其缺乏從簡單微動疲勞模式到復合微動疲勞模式的系統(tǒng)研究.深入研究多股絞線結(jié)構(gòu)微動疲勞損傷機理,對提高吊弦的微動疲勞壽命具有重要意義.

(3) 螺栓松動機理研究.由于結(jié)構(gòu)和動態(tài)載荷的復雜性,使得接觸網(wǎng)中螺栓連接的載荷工況十分復雜.從微動損傷角度認識螺栓松動問題的相關(guān)研究還較少,尚缺乏深入、系統(tǒng)的研究.為進一步揭示接觸網(wǎng)螺栓連接松動機理,應遵從簡單到復雜的研究思路,在研究交變拉壓和剪切載荷作用機理的基礎(chǔ)上,從材料微動疲勞與微動磨損角度入手,深入研究復雜振動載荷作用下螺栓結(jié)構(gòu)松動機理.

(4) 沖擊大電流條件下的疲勞損傷機理研究.接觸網(wǎng)零部件在服役時大多會有大電流通過,而目前針對接觸網(wǎng)零部件的沖擊大電流工況下的疲勞機理研究較少.要減少高速接觸網(wǎng)零部件的疲勞損傷,進而提高接觸網(wǎng)零部件的服役可靠性,深入研究大電流條件下的微動疲勞、沖擊疲勞等損傷機理十分必要.

(5) 針對接觸網(wǎng)零部件材料與環(huán)境的應力腐蝕和腐蝕疲勞機理研究.應力腐蝕和腐蝕疲勞的破壞機理研究雖已較多,但由于應力腐蝕與腐蝕疲勞破壞均對材料和腐蝕環(huán)境有很強的依存性,而針對接觸網(wǎng)零部件材料與環(huán)境的研究較少,開展相關(guān)研究十分必要.

通過對接觸網(wǎng)零部件各種損傷失效模式的研究,揭示高速接觸網(wǎng)關(guān)鍵零部件的失效原因和機理,從而對接觸網(wǎng)零部件的設(shè)計、選材、制造工藝、驗收、維護等方面提出指導和建議,進而提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的服役可靠性.

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