基于SIMPACK的受电弓结构参数研究

利用多体系统动力学技术,借助多体系统动力学软件SIMPACK建立受电弓—接触网耦合仿真试验平台。通过仿真试验平台对受电弓模态进行了分析,同时研究了受电弓参数对弓网动态特性的影响。系统研究受电弓—接触网系统的目的在于优化其结构及悬挂参数,以改善弓网受流特性,设计最佳性能的受电弓。     

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.     

地铁受电弓等效模型的半虚拟参数识别

为探究受电弓与刚性接触网系统磨耗过大、结构使用寿命短等可靠性问题,在半虚拟条件下建立适合地铁直流受电弓的动力学模型。在初步受电弓模态分析基础上,优化参数识别方法得到归算质量模型动态参数及其内部摩擦力,由数值计算结果获得各部分气动抬升力系数,建立较为完善的受电弓模型,并结合试验结果进行比较。结果表明,半虚拟的建模方法可以快速准确地建立具有限位、气动力等参数的受电弓模型,所得模型可反映受电弓在13 Hz以下的动态响应情况;模型具有弓头质量归算系数小于1,弓头刚度大且上框架刚度小的特点;在刚性接触网条件下,弓网系统主导频率接近受电弓1阶固有频率,可能会造成弓网刮蹭和共振,影响弓网系统的可靠性。     

160 km/h速度等级刚性接触网受电弓弓网动态仿真分析

文章介绍了一种适用于市域动车组的160 km/h速度等级刚性接触网受电弓的结构及技术参数,并结合受电弓与接触网之间动态匹配影响因素,进行弓网动态性能仿真分析,为受电弓弓头参数优化提供理论依据。     

刚性接触网跨距对弓网动态性能的影响分析

随着轨道交通线路运营速度的不断提高,对弓网系统动态性能的要求越来越高.跨距是刚性接触网的一项关键参数,弓网之间的良好受流质量需要选取合理的跨距,因此有必要对不同速度等级下刚性接触网跨距的选取进行研究.本文通过建立刚性接触网模型与受电弓模型,分析不同型号受电弓以不同速度通过不同跨距刚性接触网的弓网动态性能参数,得出不同速度等级下与不同型号受电弓相适应的刚性接触网跨距,为受电弓及刚性接触网系统设计提供研究基础.     

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。     

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.     

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。     

刚性接触网环境下的弓网性能试验

针对广州地铁3号线车速为120 km/h刚性接触网环境,运用检测装置对3号线弓网系统进行试验,检测刚性接触网环境下的弓网接触力、弓头及框架的振动、滑板的温升等情况.分析了受电弓的动态性能,以及受电弓在刚性接触网下的振动、特别是列车高速运行时的振动情况,找出受电弓频繁故障的原因,为优化架空刚性弓网系统提供帮助.     

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.     

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。     

高速铁路受电弓—接触网系统动态性能仿真研究

在简要介绍法国、德国及日本高速铁路受电弓和接触网结构的基础上，建立了各类接触网和受电弓系统的动力学分析模型，开发了其数值模拟软件，并应用此软件分析了简单链形悬挂、弹性链形悬挂以及双链形悬挂的振动特性。此外，还应用此软件对比弓牵引间距的确定以及弓网结构参数优化方面进行了研究，并取得了理想的结果。     

弓网系统动力学分析

采用二元受电弓模型建立了弓网垂直耦合动力学系统,通过欧拉-拉格朗日方程推导出受电弓-接触网系统振动微分方程组,并利用中心差分法编写的数值仿真程序;研究了列车运行速度、接触网和受电弓参数对弓网系统动态接触压力的影响。     

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。     

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。     

基于弓头垂直冲击加速度接触网硬点评判准则的研究

接触网内的硬点是影响弓网受流性能的关键因素之一.针对现有利用一跨内受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值诊断接触网内硬点的方法存在误判的问题,在分析受电弓弓头垂直冲击加速度波形特征的基础上,提出诊断接触网内硬点的三参数评判准则.该准则包括一跨内受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值、峰值因子和标准偏差.在利用统计方法验证试验数据可靠性的基础上,对京哈线沈阳铁路局管内实测的弓头垂直冲击加速度信号进行分析,按照跨长计算受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值、峰值因子和标准偏差.通过比较计算结果和相应参数的门槛值,诊断京哈线沈阳铁路局管内接触网内是否存在硬点.分析结果表明,新的三参数评判准则比传统的单参数准则能更有效地诊断接触网内的硬点.     

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。     

刚性接触网下120km/h地铁列车弓网燃弧分析

针对广州地铁3号线北延段刚性接触网下120 km/h地铁列车弓网连续燃弧问题,分析了燃弧产生原因,建立弓网系统仿真模型,从受电弓、接触网两方面进行仿真计算,提出适合120 km/h地铁列车运营的受电弓和接触网参数。通过运营线路试验验证,取得良好效果。     

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.     

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。