高速铁路接触网铝合金腕臂挠度变形的结构分析及优化

为满足高速铁路接触网精确安装和良好弹性的系统要求,接触网优先采用了可在工厂精确预配的铝合金腕臂结构,该腕臂结构具备良好的抗腐蚀性能,免维护且寿命长。针对在工程应用中平腕臂长度超过3.3 m安装工况下,铝合金平腕臂端部挠度变形的问题,通过ANSYS有限元建模进行结构分析,并对安装控制标准和加强方案给予优化建议,以指导工程设计、施工和验收。     

接触网复合材料腕臂支撑装置研究

复合材料具有良好的机械性能和电气性能，用于电气化铁路接触网可简化结构、减轻检修工作量、降低运营成本，作为现有接触网腕臂结构的重要补充，可在特殊环境条件下使用。通过分析复合材料的力学性能和电气特性，确定了玻璃纤维增强环氧树脂作为接触网腕臂支撑装置的材料，对所选材料进行基本物理参数和力学参数试验。根据材料性能试验参数研制复合材料腕臂支撑装置，并进行挠度试验。结合挠度试验结果，采用有限元模拟对复合材料腕臂支撑装置进行受力和变形分析，并进行结构优化。优化后的复合材料腕臂支撑装置在工作荷载作用下的最大挠度5.37 mm,破坏荷载作用下的最大应力203.89 MPa,变形和应力满足接触网支撑装置的技术要求。     

新型高速铁路接触网腕臂与定位装置研究

对现有4种典型腕臂及定位装置的结构特点进行分析,并利用ABAQUS软件对4种腕臂结构及定位装置在非工作支最大工作载荷下的应力及挠度进行校核。结果表明:各结构在该受力情况下均能满足铁路标准中规定的应力和挠度要求。吸纳现有腕臂和定位装置的优点,在设计原则指导下,以功能需求为出发点,从技术合理性、经济性、感观适宜性综合考量分析后,推荐一种新型腕臂结构及定位装置方案。采用集约化设计理念,使腕臂及定位装置结构更加简洁、合理,零部件数量减小,整套装置的内在质量和外观品质均有所提升,具有创新性、简约化、安全性、经济性和便捷性特点。利用有限元软件对该方案在应力和挠度方面进行校验,结果满足标准要求。     

接触网腕臂结构系统防松研究

根据实际工况建立了腕臂结构系统的有限元模型。利用有限元法对该模型进行受力分析,校核其静强度、静刚度。建立了腕臂结构系统的动力学模型,通过模态分析得出模型的前十阶固有频率及振型,并通过谐响应分析计算在外载荷的影响下结构的共振频率。通过对腕臂结构系统的动力学分析,得出在外载荷作用下,整体结构系统不会发生共振现象,与实际工程项目相符。同时分析出腕臂结构的连接件中振动影响最大的部件,为螺栓防松提出建设性意见,并为工程实际提供了理论支持。     

强风区接触网腕臂支持结构方案探讨

论述了适应新疆强风区电气化铁路接触网上部腕臂支持结构方案的比选过程。近年来国家对新疆地区铁路加大建设力度,既有及新建铁路均按电力牵引设计,其沿线多处为百里及三十里强风区,而风区内尚无成功运营的电气化铁路,接触网的受流质量直接影响机车的运营状态。在电气化铁路接触网设计中,腕臂支持结构作为接触网最基本的悬挂单元至关重要。主要是从国内、外腕臂支持结构的结构组成、连接方式、刚度等方面进行抗风适应性分析,特别是对多灾区国家腕臂支持结构的成功运营经验模式进行分析、比较,最终提出适应于新疆强风区的腕臂结构形式。     

基于互推的接触网腕臂系统动应力问题研究的新方法

针对常规实验测试和数值仿真获取接触网腕臂系统动应力参数的缺陷,提出一种研究腕臂动应力问题的新方法。首先,通过动应力实验在结构便于贴片的位置贴上应变片,测得这些点的应力参数,然后,通过实验中已测点的输入、系统、输出三者关系进行研究,对比分析该确定系统的输出响应,得到输出点响应之间的互推关系,实现通过已测点的动应力参数推演未知点的动应力参数,得到腕臂系统危险区域未能贴片进行测试的极值点应力数据,从而为结构强度性能的正确评估提供必要的数值依据。     

接触网腕臂结构系统动力学分析

根据实际工况建立接触网腕臂结构系统的有限元模型。利用有限元法对此模型进行受力分析,校核其静强度、静刚度。建立腕臂结构系统的动力学模型,通过模态分析得出模型的前10阶固有频率及振型,并通过谐响应分析计算在外载荷的影响下结构的共振频率。通过对腕臂结构系统的动力学分析,得出在外载荷作用下,整体结构系统不会发生共振现象,与实际工程项目相符,为工程实际提供理论支持。     

京沪线电气化工程接触网腕臂计算分析

京沪线接触网腕臂结构采用特型旋转腕臂底座支撑斜腕臂且在平腕臂上固定承力索座的形式,本文分析了京沪线腕臂计算的过程,并在实际应用中和软件技术相结合,取得了较好的应用效果。     

高速铁路接触网非工作支平腕臂变形原因分析及措施

时速300km及以上的高速铁路接触网采用铝合金腕臂,实际工程应用中出现了非工作支平腕臂变形现象,有必要分析其原因并采取措施。以某高速铁路为例,结合接触网主要技术参数,从铝合金热处理、应力释放、工差配合、施工工序等理论方面分析可能导致腕臂变形的原因;将变形腕臂模型化为简支梁结构,校验腕臂的强度;建立转换柱的几何模型,采用ANSYS有限元分析方法,计算关键节点的变形量。采用上述两种方法校验的结果表明:设计采用的结构能满足腕臂挠度不大于1%的要求。为了加强铝合金腕臂的整体强度,避免由于材料加工制造、施工安装等方面原因造成腕臂挠度超标现象,结合现场试验,采取增设腕臂支撑措施。     

既有线提速改造接触网设计

通过分析既有线京广线京石段接触网存在的问题,本着在满足提速要求的前提下,既有设备充分利旧的原则,论述了增强改造的措施:张力调整,锚段关节、分相改造,腕臂改造及更换定位器。     

基于神经网络RBF的接触网可靠性分析

将人工神经网络理论和JC算法与有限元分析相结合应用于铁路接触网系统可靠性研究(简称为FE-RBF-JC法),建立了腕臂系统可靠度计算的数学模型,利用有限元计算方法得到一组结构的基本输入变量及输出的响应数据,采用径向基神经网络RBF进行训练的基础上建立结构的输入-输出函数关系,在该模型上,用JC方法进行腕臂系统可靠度仿真计算。研究表明,该方法精度高、简便易行,为复杂的铁路系统可靠性研究提供了一条新的途径。     

基于BIM的接触网腕臂装配设计系统研究

针对现阶段接触网腕臂装配建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）设计主要采用通用安装模型,无法精确反映现场实际安装情况的问题,建立单元库创建腕臂装配模板,结合参数化单元技术及自定义实体等技术,研发了基于BIM的接触网腕臂装配设计系统。该系统可快速创建并布置接触网腕臂装配模型,实现装配设计的自动化和智能化。实践表明,开发的系统大幅提高了接触网腕臂的装配质量和精度,可满足接触网BIM设计的需要,为进一步推进接触网的数字化、智能化发展提供支撑。     

高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂安装技术研究

高速铁路大跨度钢桁架桥纵向伸缩量大且变位复杂,是影响接触网腕臂偏移等系统能否正常、安全运行的重要因素,如何解决接触网腕臂安装、偏移调整与钢梁伸缩之间的协同配合,目前国内在此方面鲜有研究。通过阐述受导线伸缩影响的腕臂偏移机理和大跨度钢桁架桥梁体纵向伸缩机理,分析在不同接触网锚段布置方式下大跨度钢桁架桥梁体伸缩对腕臂偏移的影响,并采用逐工点分析法总结不同工况下钢梁伸缩与导线伸缩对腕臂偏移影响的相互关系,揭示了接触网腕臂安装曲线在导线伸缩及钢梁伸缩共同作用下的计算方法。结合典型案例计算分析,建议采用不同钢梁跨度下的推荐锚段布置方式能有效降低腕臂偏移量,并提出应重点关注伸缩缝两侧锚段腕臂偏移问题、腕臂偏移为叠加关系时缩小半锚长度、钢梁跨度大于720 m时应重点计算伸缩缝两侧双腕臂间距等优化事项。研究内容及计算公式可为系统性解决高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂偏移设计、施工及运营维护等技术难题提供理论支持。     

接触网腕臂结构安装及设计探讨

阐述了接触网系统支持装置即旋转腕臂结构适应客运专线的主要条件、要求及国内外不同的安装结构形式.提出了腕臂结构与接触网悬挂方式的关系.分析了不同腕臂结构形式在施工、运营中的优缺点.明确了腕臂结构设计思想及影响因素.     

日式钢腕臂结构性能研究分析

研究目的:我国高速铁路常用的接触网铝合金腕臂系统优点是质量轻、施工方便,现场切割后不需要防腐处理,但缺点也很明显,结构强度小、沿海地区耐氯离子腐蚀能力差.为了适应我国幅员辽阔,气候条件多样的特点,必须寻找适应多种气候特点的接触网腕臂系统.日式钢腕臂结构迥异于目前常见的腕臂类型,具有其特殊的优点.对它在国内接触网系统中的应用进行研究将对改进我国沿海及强风地区的接触网系统可靠性有明显的促进作用.研究结论:文章采用有限元方法并结合ANSYS软件编制了对日式钢腕臂结构的分析程序,结合标准规范和工程实际,对静力和模态分析的结果进行了研究.研究表明日式钢腕臂系统具备受力后挠度小、整体稳定性强、不易产生共振等优势,其静态强度校核也足以满足强度设计要求,具备良好的应用前景.     

一种基于深度神经网络的腕臂底座开口销缺失检测算法

在接触网装置故障中,腕臂底座(包含平腕臂底座和斜腕臂底座)开口销缺失较常见,包括横向和垂直销钉开口销缺失两种.为对腕臂底座开口销缺失缺陷进行自动识别,本文提出一种基于深度神经网络的腕臂底座开口销缺失检测算法:首先采用YOLO算法对原始大图进行一级定位得到腕臂底座区域,然后对腕臂底座区域进行二级定位得到开口销区域小图,最后采用CNN(卷积神经网络)分类算法对横向和垂直开口销小图进行分类识别.实验测试证明该检测算法识别准确率高、漏检率低,可对腕臂底座开口销缺失进行有效检测.     

高速铁路接触网关键零部件力学特性分析

采用三维建模软件和Ansys软件建立了接触网棘轮、腕臂和吊弦的三维实体模型及有限元模型,通过有限元计算完成了棘轮及腕臂的静力分析,得到棘轮的最大应力点以及腕臂在不同工况下的最大应力点;通过进行吊弦的疲劳实验获取了吊弦寿命的S-N曲线。研究结果为高速铁路接触网关键零部件的优化设计和故障检测提供了依据。     

腕臂应力分布与接触悬挂模态特性研究

腕臂系统是接触悬挂的主要承载者,关系到接触网静态作用下的稳定性,腕臂系统应力状况及应力突出位置成为重点关注对象,而接触悬挂模态特性关系到弓网动态运行稳定性.本文结合某既有线路接触网参数,对静力作用下腕臂系统所受应力及接触悬挂模态特性进行详细分析.结果表明:腕臂系统最大应力常出现于斜腕臂、平腕臂绝缘子安装末端或斜腕臂与平...     

接触网铝合金腕臂自动化预配技术及应用研究

结合我国高速铁路发展现状总结了接触网铝合金腕臂的结构特点，分析了现阶段铝合金腕臂预配现状及存在的问题，研究了铝合金腕臂自动化预配生产线，并对预配过程关键技术及重难点问题进行阐述，经实践推广应用验证了自动化生产线的优势，并结合我国目前现状提出了铝合金腕臂自动化预配产业化布局及腕臂预配集约化发展的构想。     

接触网腕臂结构分析软件的开发与应用

对于接触网腕臂结构,传统设计依赖解析方法求解,并伴有许多假设和简化。通过编译针对腕臂结构、基于ANSYS的有限元分析软件,对这类工程问题能进行高精度、高效求解。