考虑门式悬挂的刚性接触网-受电弓系统动态性能分析

建立了包含锚段关节的门式悬挂结构刚性接触网有限元模型,并将受电弓等效为集中质量块模型;利用罚函数实现弓网接触,通过Newmark数值积分来求解弓网耦合系统动力学方程组.依据铁路标准验证了有限元模型的有效性.通过有限元模型仿真,研究了受电弓结构参数,以及刚性接触网跨距、悬挂结构刚度、静态抬升力与锚段关节对弓网动态性能的影响.仿真结果表明,刚性接触网跨距、悬挂结构刚度及锚段关节对弓网受流质量影响显著.     

刚性悬挂接触网结构参数对地铁弓网系统受流特性影响仿真分析

为了对刚性悬挂接触网系统结构参数优化设计提供技术论证，优化地铁刚性接触网设计，研究了刚性悬挂接触网结构参数对地铁弓网系统受流特性的影响。基于有限单元法，建立了接触网有限元等效梁结构模型及简化为弹簧阻尼机构的受电弓归算模型。通过受电弓和接触网动态运行的仿真计算，分析研究了刚性接触网跨距参数、悬挂机构刚度参数及锚段关节处的结构参数对弓网系统受流的影响。仿真研究表明：当列车运行速度小于80 km/h时，建议采用的接触网跨距为10 m;当列车运行速度为120～160 km/h时，建议采用的接触网跨距为8 m;接触网悬挂刚度过小会恶化弓网之间的受流质量；通过减小锚段关节处相邻跨距之间的挠度差，可以有效提高弓网系统在锚段关节处的受流质量。     

高速铁路接触网四跨锚段关节结构优化研究

高速铁路接触网锚段关节处于两支接触悬挂的过渡段区域,属于接触网的薄弱环节,当受电弓高速通过该区域,引起弓网振动较其他区域严重。针对某条高铁4跨锚段关节存在中心柱定位器磨定位支座、转换柱定位点抬升较大、两支悬挂交叉点不等高等问题,提出结构优化方案。首先调整接触网平面布置,形成3种调整方案,再利用弓网仿真手段,建立4种4跨锚段关节的弓网仿真模型,比较弓网动态性能参数,得到的结论有:双弓运行建议采用方案2的接触网布置方式,4跨锚段关节定位点最大抬升出现在转换柱ZJ2上,中心柱定位点的抬升衰减较其他定位点慢,调整方案的弓网动态性能较原设计方案优。     

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。     

高速动车受电弓滚动弓头特性研究

讨论了弓网受流原理和受流质量评价体系,通过Simulink仿真手段,对弓网接触压力和受流质量之间的关系进行了研究,提出滚动弓头受电弓设想,并依据接触电阻理论、冲量理论、摩擦磨损理论,分析滚动弓头对弓网性能的提升原理。     

高速弓网系统动态振动性能的仿真研究

基于MSC-Marc软件建立弓网系统模型,对受电弓-接触网动态振动性能进行仿真研究.建立接触网、受电弓两个系统的有限元模型,模型之间通过接触实现耦合,使弓网作为耦合系统进行低速条件下的动态仿真.将结果与国外仿真、实测及运行结果相比较,验证软件分析的正确性.在此基础上,针对我国京津城际铁路受电弓-接触网系统参数,对高速下的弓网系统动态振动性能进行仿真,分析影响弓网受流的主要参数,得到高速下接触网动态抬升量、弓网接触压力及离线现象,并通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好受流性能.对高速受电弓与接触网的相互作用进行大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下不同受电弓与接触网参数的配合奠定基础.     

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。     

高速铁路接触网受流质量的仿真研究

高速运动时的机车与接触网间的动态参数配合是保证机车高速受流质量的关键技术。文章基于MSC.Marc软件建立起受电弓与接触网间动态受流仿真模型并在受电弓的归算质量、接触网跨间距、接触线张驰力和接触网的承力索的斜坡度等不同因素下进行了仿真。从仿真的结果可以看出:弓网之间的瞬态接触张压力及其变化实质,是受流质量的主要评价标准。通过仿真提出接触网高精度施工,接触线的低斜坡率,减少受电弓的归算质量都是受流质量评价的重要参数,这些参数的提出对高速铁路电气化设计和施工提出了新的参考依据。     

基于响应面法的高速铁路接触网参数优化研究

当列车运行速度提高,弓网受流质量恶化,甚至造成离线,为了保证列车高速运行时弓网之间良好接触,因此对接触网设计参数进行优化。采用有限元分析法,利用MSC. Marc软件建立了弓网耦合模型,对接触网和受电弓的耦合运动进行仿真计算。首先,分析接触网线索张力、线索线密度单独变化时对接触力的影响。其次,考虑到多参数共同变化对接触力的影响,引入响应面法,研究两个参数一起变化对弓网受流质量的影响。最后,基于线索张力、接触线线密度一起影响时,对速度500 km/h时接触网设计参数提出优化方案。研究结果表明:增大接触线张力,减小承力索张力和接触线的线密度能够有效地改善弓网受流质量。     

不同受电弓对刚性接触网锚段关节的适应性研究皋金龙

对于采用刚性接触网的城轨交通线路,随着其运营速度不断提高,对弓网动态性能要求越来越高。锚段关节是刚性接触网的关键区段,有必要对不同受电弓在高速通过锚段关节时的弓网动态性能进行研究。本文以北京地铁大兴机场线为例,利用有限元法建立3种型号受电弓与刚性接触网的弓网仿真模型,分析比较3种型号受电弓以160～220km/h速度通过锚段关节时的弓网动态性能,为研发更高速度等级的受电弓与刚性接触网系统提供技术参考。     

基于ADAMS的列车弓网动力学性能研究

弓网系统动力学性能决定受流的质量。针对CED160D型受电弓和简单链型接触网,利用ADAMS软件,建立弓网系统动力学模型,将列车运行状态作为激励加载到模型中,计算弓网接触力、接触导线抬升量、受电弓振幅和离线率等关键受流性能参数,为研究接触网和受电弓的相互作用,评估受流质量提供了一种简单实用的方法。     

不同受电弓对刚性接触网锚段关节的适应性研究

对于采用刚性接触网的城轨交通线路,随着其运营速度不断提高,对弓网动态性能要求越来越高.锚段关节是刚性接触网的关键区段,有必要对不同受电弓在高速通过锚段关节时的弓网动态性能进行研究.本文以北京地铁大兴机场线为例,利用有限元法建立3种型号受电弓与刚性接触网的弓网仿真模型,分析比较3种型号受电弓以160～220 km/h速度通过锚段关节时的弓网动态性能,为研发更高速度等级的受电弓与刚性接触网系统提供技术参考.     

广州地铁2号线弓网关系优化设计研究

研究目的:架空刚性接触网由于优点突出,现已成为我国地铁隧道内架空受流方式的首选。广州地铁2号线十多年的运营效果表明,架空刚性接触网系统仍存在一些技术问题,如弓网磨耗异常、绝缘关节处拉弧、中心锚结处汇流排抬升量异常等。为解决和改善这些问题,延长刚性接触网系统的寿命,保证运营安全、稳定,开展有针对性的设计,对既有线路刚性悬挂进行改造和优化。研究结论:(1)受电弓碳滑板的磨耗异常与接触网拉出值分布不均、受电弓的结构、弓头质量、碳滑板材质、受电弓取流较大且受较大振动等因素紧密相关,绝缘锚段关节处拉弧与受电弓碳滑板工作面不能保持与轨面平行及弓网接触面为无缓冲刚性接触有关,中心锚结设置在跨中两定位点间的方式恶化了弓网关系;(2)架空刚性接触网系统的平面布置采用双折线方案以改善弓网磨耗异常问题,使用新型刚性悬挂弹性装置以增加系统弹性,中心锚结安装在锚段中间的定位悬挂点处以改善汇流排高度异常抬升问题;(3)本研究成果可应用于采用刚性接触网系统的城市和地区轨道交通工程的设计、建设、改造及运营实践中,具有借鉴和指导意义。     

委内瑞拉铁路DSA250弓网受流特性分析

为提高设计开发的效率,在设计初期对弓网运行工况进行仿真,得到可信的仿真数据,为实际运用提供理论支持,可以大大提高设计开发的效率。根据中国总承包设计的委内瑞拉接触网和动车组的特点,利用有限元软件ANSYS得到接触网模型和受电弓三质量块模型,在利用接触对技术得到弓网耦合模型,对弓网受流特性进行了全面研究。其结果表明:弓间距100m工况下,DSA250受电弓最大运行速度可达220km/h,最大试验速度可达250km/h。DSA250受电弓满足设计要求。     

城市轨道交通弓网系统的受流性能评估

城市轨道交通弓网系统的受流性能是影响城市轨道交通列车供电可靠性和供电质量的关键因素。以欧洲标准体系作为参考,认为评估弓网受流性能最直接的方法是弓网接触力均值、标准差及定位点或两支接触悬挂交叉点处的接触线抬升量,其相关评估可通过弓网仿真或弓网测量得到,城市轨道交通弓网燃弧率测量可作为一种辅助手段,间接反映弓网受流性能。     

空气动力作用对高速受电弓受流特性影响研究

从空气动力学角度出发,分析高速弓网受流稳定性。利用三维建模软件UG,建立了高速受电弓的几何模型,将受电弓的几何模型导入流体力学计算软件STAR-CCM＋,采用紊流模型对受电弓在开放空间的空气动力学性能进行了仿真,研究了高速350km/h下风阻对弓网之间抬升力、受电弓弓头和杆件的影响情况,为进一步研究高速受电弓参数和受流性能提供了仿真手段和理论研究基础。     

受电弓与接触网动态仿真模型建立及其确认

利用有限元法建立受电弓与接触网的动态仿真模型。受电弓可等效为三质量-阻尼-刚度系统,考虑吊弦为仅受拉力的非线性单元,接触网可等效为空间杆-梁-索单元组成的系统,弓网滑动接触模型以罚函数法处理,通过直接时间积分得出节点位移与单元受力结果。依据EN50318中有关弓网动态仿真模型的确认方法,结合京津城际和京沪高铁弓网动态测试数据,进行标准模型和现场实测的比较,确认本仿真模型是可信赖的,为弓网系统设计与结构优化提供一种有力手段和研究工具。     

高速铁路弓网电弧试验系统

高速动车组通过弓网电接触获取电能。随着动车组运行速度的提高,受轨道不平顺、接触网波动以及受电弓弓头振动等因素的影响,弓网电接触状态恶化,使得弓网电弧频繁发生,弓网电弧对接触网导线、受电弓滑板侵蚀严重,影响受流质量,制约动车组速度进一步提升,因此有必要对弓网电弧进行系统研究。本文分析弓网滑动受流过程,研制一套弓网电弧试验系统。该系统能够模拟弓网柔性平直接触、滑板"Z"字形运动及垂向沉浮运动等弓网运动状态。并利用该系统对弓网接触电阻和电弧电气参数、形貌特征进行试验研究。     

城市轨道交通车辆受电弓等效质量分析研究

受电弓是城市轨道交通车辆的重要部件之一。受电弓良好的动力性能可以有效地减少弓网间的冲击和接触力的变化,从而提高受流质量。实践证明,受电弓的等效质量越小越好。因此,在一定的强度和刚度条件下,如何在保证受电弓各部件刚度足够的条件下,得到最小的等效质量是受电弓设计者追求的目标。利用简洁的受电弓等效质量计算公式,推导出城市轨道交通车辆受电弓各主要部件对受电弓等效质量的影响,为地铁车辆受电弓的研制提供参考,并为受电弓-接触网系统的进一步研究提供参考。     

高速刚性悬挂接触网弓网动态仿真模型优化研究

随着刚性接触网线路上列车的运行速度逐步提高，对弓网动态性能的要求也更高，良好的弓网接触力能保证电力机车持续取流。利用弓网仿真技术可以方便高效获取弓网接触力，因此有必要对弓网仿真模型建模方法进行研究，建立高精度弓网仿真模型，获取精确的弓网接触力。本文基于力学理论与有限元理论建立汇流排、悬挂装置、锚段关节等仿真模型，依托北京地铁大兴机场线开展实测对比验证，为探究更高速度等级的受电弓与刚性接触网系统提供理论支撑。