高速铁路接触网动力学响应实验及仿真

对接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中的瞬态位移和应力响应进行研究。对某试验接触网进行了动应力测试实验,并与有限元计算结果进行比较,误差在10%以内。利用有限元软件ANSYS建立Re250 0型简单链型悬挂接触网的二维模型,采用模态叠加法进行瞬态仿真分析,得到接触网的位移及应力时间历程。结果说明随着车速提高,接触网振动加剧,动态位移和应力显著增加,对接触网的疲劳和安全可靠性会造成严重影响。     

基于虚拟样机技术的高速弓网系统研究

虚拟样机技术的核心是参数化、可视化设计和综合性能分析。本文结合我国250km/h高速受电弓设计,应用虚拟样机技术,对铁路接触网-受电弓系统进行系统研究。在进行受电弓可视化三维实体设计的基础上,应用多体系统动力学软件SIMPACK和有限元计算软件ANSYS,进行了受电弓的几何分析及受电弓零部件的强度和刚度校核,计算了接触网振动模态和自振频率;运用结构子结构方法,建立了受电弓-接触网耦合系统模型,计算了不同模拟运行速度下的弓网振动和接触压力响应,以及机车运行振动对受流的影响;最后为了考核接触网的疲劳可靠性,进行了在运行条件下的接触网动应力研究。     

受电弓作用下接触网动态响应分析

以新疆铁路大风区接触网单个直线锚段为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS,计算受电弓在不同运行速度下的弓网相互作用力,将弓网接触压力作为瞬态分析的载荷,得到接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中瞬态位移响应及应力时间历程.     

受电弓/接触网半实物半虚拟混合模拟系统的研究

采用对接触网理论模型进行实时仿真计算的方法来虚拟接触网，将该虚拟接触网与真实受电弓通过液压伺服作动器连接在一起，组成一个虚实结合的混合模拟试验系统，采用这样的方法来开展受电弓／接触网系统的研究，为受电弓／接触网系统的动态特性研究和参数优化提供了一个崭新的研究手段。在此基础上，还可开展受电弓振动非线性控制技术及其它一些相关技术的研究。     

刚性接触网的不平顺分析

研究目的:刚性接触网的不平顺会激发受电弓和刚性接触网之间的有害振动,破坏受流,影响行车安全。在我国对刚性接触悬挂不平顺的研究刚刚起步,所以对刚性接触网不平顺进行分析是十分必要的。研究方法:对刚性悬挂不平顺进行数值模拟分析以及推导受电弓与接触网系统的计算模型。研究结果:推导出了刚性接触悬挂的受流性能由2个方面决定,一是受电弓的受流特性,二是刚性接触悬挂的接触面的不平顺值。研究结论:刚性接触悬挂的不平顺是研究受电弓与刚性接触网系统振动的基础,减少刚性接触悬挂的不平顺,受流质量将得到提高。     

刚性悬挂接触网动力学研究

从弹性势能、动能相等推导出刚性悬挂接触网悬挂机构的等效刚度及等效质量,在此基础上,建立起刚性悬挂接触网的计算模型,并利用假设模态法得到刚性悬挂接触网的振动微分方程。采用满足边界条件的试函数方法,利用QR法计算得到刚性悬挂接触网的固有频率及相应的特征向量。建立了受电弓与刚性悬挂接触网耦合动力学模型,并对列车的运行速度、接触网的跨距以及弓头质量等参数对弓网间接触压力的影响进行了分析。     

接触网动态研究

本文研究的是我国目前使用最广泛的简单链形悬挂接触网。通过对接触网垂向位移的延拓展开，建立起数学模型得到相应的垂向振动固有频率和模态振型，利用振型迭加原理，计算，分析出接触网的动态响应和受流性能，给出了接触网主要参数对受流质量的影响趋势．     

接触网线岔无交叉布置始触区的计算方法

道岔上方的接触网布置方式、调整技术一直是接触网系统中影响弓网关系的一个关键技术，确定受电弓始触区的位置取决受电弓的宽度和道岔岔心角及导曲线半径，通过计算得到机车受电弓从正线进入侧线始触区的始点和终点，以此保证道岔上方接触网的精确调整。     

高速受电弓-接触网动态受流性能及双弓距离的研究

高速列车运行的关键技术之一是弓网动态受流问题。当动车双弓运行时,弓网动态受流性能限制了高速列车运行速度。本文采用无限长弦模型,将受电弓看作集中质量模型,对弓网系统动态受流性能进行分析,推导并计算其解析解,对接触网-受电弓的动态相互作用进行研究;通过计算运行速度为200 km/h的俄罗斯高速接触网的弓网参数来验证该方法的正确性;对我国高速铁路受电弓-接触网系统的动态受流性能进行分析,得到接触线的弛度、悬挂刚度和波动分量以及机车车辆振动对受电弓滑板及接触线垂向位移的影响情况;对动车双弓运行工况下双弓的最佳距离进行分析,并研究受电弓归算质量对弓网受流的影响。研究结果为进一步优化受电弓参数提供了参考。     

高速铁路接触网风致振动与风偏的动态计算方法

利用ANSYS软件建立接触网弹链、简链风致响应有限元模型,从导线弛度、张力及弹性角度,验证有限元模型的准确性;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;计算系统在风荷载作用下的动态响应,利用空气动力学理论计算接触网平均位移,采用时程分析方法计算接触网动态位移,并将二者叠加得到接触网风致响应总位移。通过开展接触网气动弹性风洞试验,结果表明:提出的基于有限元的风致振动与风偏的动态计算方法与风洞试验结果基本吻合;该方法计算结果准确,具有较好的工程应用价值。     

基于ADAMS/Simulink联合仿真的弓网振动控制分析

文章通过三维软件绘制精确的某型受电弓的模型,将其导入ADAMS中,利用ANSYS软件对其中的板弹簧等弹性体进行网格划分使其成为柔性体,对接触网进行建模并在ADAMS中与受电弓进行装配,在虚拟样机中实现完整的弓网耦合模型。通过软件仿真得到相关的动力学数据,并通过ADAMS与simulink的联合仿真对其进行控制,从而实现完全利用虚拟样机模拟弓网关系的目的。     

弓网状态故障图像存储及分析系统

文章介绍了目前硬盘录像的技术和分类,阐述了“弓网状态动态检测系统”、“实时硬盘数字录像系统”和“离线分析系统”的功能、软硬件实现原理,三个相对独立的系统通过通讯构成了“弓网状态故障图像存储及分析系统”。实践证明该系统检测准确,使用方便,为铁路安全运输提供了有力保障。     

城轨车辆弓网匹配分析

文章主要从上海轨道交通13号线车辆的设计方面,从机械匹配和电气匹配两个方面对受电弓和接触网的关系进行分析,以满足弓网之间的良好匹配。     

基于状态空间法的受电弓主动控制的研究

建立线性化的受电弓模型和接触网的有限元模型、以及它们的耦合系统动力学模型,分析接触网的刚度变化,利用最优控制理论对主动控制式受电弓进行了理论上的研究。根据高速铁路对受电弓和接触网动力学性能的要求,从降低接触压力的波动以改善受流质量着手,针对弓网关系的特点,建立了受电弓主动控制系统模型,采用全状态反馈设计并利用线性二次型最优控制策略设计了受电弓主动控制的控制器,并求得了控制器参数。对控制系统进行仿真验证和研究。结果表明,采用主动控制式受电弓,能够降低接触压力的波动,提高弓网系统的动态性能,改善受流质量。     

坡度和曲线线路对弓网受流性能影响规律研究

在高速列车关键力学问题的研究中,坡度和曲线线路对弓网受流性能的影响不可忽视,为此,采用有限元技术和多体动力学理论,搭建了全空间范围内的车弓网动力学仿真模型,对定坡度、竖曲线和平曲线区段的弓网受流性能进行了研究。研究结果表明:接触线在坡度变化率为零时,线路对弓网动态响应影响并不明显;坡度变化率为正时,线路会使弓网机械磨耗降低,受流稳定性也会降低,但弓网电气损耗增加;而坡度变化率为负时影响正好相反;平曲线和竖曲线半径越小,弓网受流稳定性越差,仿真时不可忽略,且应在平曲线和竖曲线区段的线路设计、施工、区间限速中加以考虑。     

基于变刚度弹簧模型的弓网动力学分析

针对刚性悬挂接触网,基于变刚度弹簧接触网模型,提出了高效可靠的弓网耦合动力学仿真方法,并将接触压力和接触压力频谱结果与有限元法获得的结果进行了比较。计算结果表明：速度小于120 km/h时,变刚度弹簧模型的计算结果与有限元模型的结果较为一致,同时变刚度弹簧模型具有建模简单,计算效率高的优点,适合用于地铁线路的弓网耦合动力学仿真与评价。     

基于受电弓弹性体模型的弓网动力学分析

针对简单链型悬挂接触网及电力机车DSA250型受电弓,基于有限单元法,建立接触网模型和考虑弹性变形的受电弓模型;对弓网的动力学性能进行分析,并与采用质量块受电弓模型的计算数据进行对比.结果表明:当DSA250型受电弓通过该型接触网时,其在未出现离线情况下的最高速度为230 km/h;受电弓前、后滑板表现出不同的受流特性,前滑板相对后滑板有较好的受流;考虑弓头与接触线的相互作用频率高于20 Hz时,40～100 Hz的高频分量在接触力和加速度频谱中占有较大的比重,弓头的变形模态将对弓网的动力学特性起至关重要的作用,如果采用质量块受电弓模型进行计算,将造成该模态的缺失,从而导致计算结果有较大的偏差.     

二维和三维弓网耦合动力学模型适用性分析

针对二维和三维弓网耦合动力学模型,根据接触网模态、接触压力、接触线抬升位移、弓头振动加速度及其频谱特性,分析了两种模型在弓网耦合动力学仿真中的区别;采用三维弓网模型分析了接触网在横风作用时,接触线风振位移对弓网接触压力的影响。计算结果表明二维和三维弓网模型获得的仿真结果基本一致,弓网横向相对运动对其垂向动力学行为影响较小;三维模型适用于横风条件下的弓网动力学仿真,横风载荷对弓网接触压力具有显著影响,导致弓网受流质量变差。