基于ANCF的链型悬挂接触网找形及分析

为精准获得高速铁路接触网的初始平衡构型，基于绝对节点坐标法建立适用于不同悬挂形式接触网系统的找形模型。完成直链型悬挂接触网的找形，其中吊弦长度、接触线初始构型以及接触网静态刚度结果与参考值相比均显示了良好的一致性；完成对实际线路京津线、武广线接触网模型的找形分析，得到的各参数与参考值基本一致，且吊弦长度随承力索张力的增加；通过吊弦力系平衡建立双层迭代获取半斜链型、斜链型悬挂接触网初始平衡构型，解决其吊弦长度不易计算的问题，在动力学模型稳态下的张力结果与预设值基本相同，验证了模型的正确性与适用性；通过对比分析得到斜链型悬挂接触网具有较大的吊弦长度、定位器作用力以及较小的弹性不均匀度，可为接触网系统的工程设计、施工提供参考。     

弹性链型悬挂高速接触网参数的选取研究

研究目的:为研究弹性链型悬挂高速接触网参数对受电弓/接触网系统动态性能的影响,采用三维接触网模型和质量-阻尼-刚度受电弓模型,对时速350 km弹性链型悬挂高速接触网/受电弓系统进行仿真计算和分析.考虑到接触压力和运行的安全性,对不同的动态仿真结果进行比较,据此选取合适的高速接触网参数.研究结论:通过研究表明,应优先采用120 mm2镁铜合金接触线,张力不宜小于27 kN;承力索采用120 mm2铜合金绞线,张力约为23 kN;跨距取55～60 m;结构高度取1.4～1.6 m;弹性吊索张力不小于3.5 kN;弹性吊索长度取16 ～18 m;支柱吊弦间距约为4.5 m;接触线坡度应控制为0;尽量避免波长为吊弦间隔2～6倍的接触线不平顺.     

高速受电弓作用下接触网整体吊弦动态力研究

以我国高速铁路目前普遍采用的弹性链型悬挂接触网为研究对象,以现场测试得到的整体吊弦动态抬升量作为有限元仿真的初始载荷,运用ANSYS有限元分析软件建立接触网的有限元模型,模拟承力索、接触线和整体吊弦的安装施工过程。在此基础上,进行接触网的静态找形分析和和瞬态动力学分析,研究受电弓作用下整体吊弦的拉伸、压缩情况及动态力变化情况。结果表明:受电弓经过时,整体吊弦的动态力波动较大,约为其静态力的6倍;同一跨内,1~#和5~#整体吊弦的吊弦力波动最大,受压幅值最大,3~#整体吊弦的受压次数最多。     

接触线波速特性影响研究

考虑吊弦、定位器、承力索结构参数,分析其特征变化对接触线波速特性的影响。将吊弦和定位器等效为弹簧质量系统,承力索和接触线等效为张力梁结构,建立接触线的振动微分方程,通过模态叠加法求解得到控制方程通解后提取接触网波速公式,同时基于京津线接触网模型仿真计算结果对波速进行验证。结果表明,吊弦数目越多,接触线和承力索的振动同步性越好,接触线波速受承力索张力变化影响更大;承力索的张力越大,接触线的波速也随之增大;考虑吊弦和定位器的质量特性后,接触线波速将显著降低,而在一定范围内定位器的刚度增加则会提高接触线波速。     

接触网架设施工中吊弦质量控制

针对传统吊弦预制方法工作量大、效率低下的缺点,介绍接触网架设施工时腕臂偏移、承力索高度、拉出值及跨距等参数的测量方法。基于力学原理,分析简单链型悬挂中等高和不等高悬挂时吊弦长度的准确计算方法。根据吊弦长度计算结果,阐述吊弦预制、安装的具体过程。该施工工艺有效改进了整体吊弦制作安装的方式,施工效率得到提高。     

简单链形悬挂接触网静态形态计算新方法

本文以简单链形悬挂接触网为例,采用经典的力学公式推导出接触网状态与吊弦内力之间关系,求得满足接触线设计状态下吊弦作用力,并利用承力索静态变形与吊弦作用力、吊弦及线夹重量关系,精确地计算出接触网静态形态。     

基于有限元的接触网弹性分析与调整方法探索

针对衢九线接触网一跨内动态导高变化量较大、燃弧情况较明显的问题,对全补偿简单链形悬挂接触网进行有限元建模,对目前衢九线接触网弹性及弹性不均匀系数进行仿真计算,通过与建设标准比对得到衢九线检测波形较差的原因,对承力索张力、接触线张力、第1吊弦的位置、吊弦数目对弹性的影响进行仿真得出结论,并提出了改善方案。     

柔性接触网吊弦长度精确计算

为了减小吊弦预配长度的计算误差,提高接触网施工质量,改善弓网受流质量,基于有限元方法,分别建立接触线、(辅助)承力索的数学模型,利用吊弦对接触线、(辅助)承力索作用力及吊弦质量之间关系,采用迭代算法对柔性接触网吊弦长度进行精确计算。在此基础上,建立接触网系统的有限元模型并加以计算,得出吊弦点处接触线位移与理论值相差最大值为1.26 mm,有效地解决了吊弦预配长度的精确计算。     

预弛度接触网静态形状解析计算

对预弛度接触线的简单链形接触悬挂,以2种抛物线单元为基础,给出只受自重影响下的简单链形接触悬挂静态形状计算流程,利用经典力学方法,推导出不同坐标系下接触线、承力索的静态形状。最后通过对比有限元仿真结果,验证该计算方法的准确性。应用该研究计算方法可对简单链形接触网进行吊弦预配计算,指导接触网的设计施工。     

预弛度接触网三维静态形状计算

考虑预弛度接触线的链形接触悬挂,以2种抛物线单元为基础,给出同时受自重、侧向风影响下的链形接触悬挂静态形状计算流程,利用经典力学方法,推导出不同坐标系下接触线、承力索的静态形状,然后合成三维静态形状。最后通过对比有限元仿真结果,验证本计算方法的准确性。应用本研究计算方法可对接触网进行吊弦预配计算和风偏校验计算,指导接触网的设计施工。     

强侧风下接触网响应特性及弓网运行安全分析

采用非线性有限元分析软件建立接触悬挂模型,模拟强侧风工况,进行接触网风致响应特性及弓网运行安全问题分析。对简单链形悬挂、弹性链形悬挂进行风致位移对比分析,结果表明在接触网抗风性能方面简单链形悬挂较好;对4种典型接触悬挂组合的承力索与接触线风致水平位移进行同步性分析,得出接触悬挂最佳匹配张力;对不同跨距参数的接触悬挂进行风致位移对比分析,对照强侧风条件下的弓网运行安全评价指标,得出缩小跨距至45m以下确保安全、悬挂组合JTMH95+CTS150抗风性能较好等结论;对接触悬挂和支持结构进行风致应力响应分析,得出接触网防风薄弱点为接触线和承力索、吊弦、套管双耳、承力索座、定位器支座及定位线夹等零部件。     

接触网承力索磨损的措施研究

研究目的:研究电气化铁道接触网承力索特别是铝包钢、铜或铜合金承力索在运行中引起磨损,甚至发生断股、断线事故的原因及预防措施。研究方法:通过对接触网承力索的现状和主要防磨损措施的研究来进行分析。研究结果:提出了防止承力索磨损的主要技术措施:采用单根铁线连续绑扎、匹配悬吊滑轮与承力索表面硬度、采用辅助绳悬挂承力索及采用承力索预型保护条。研究结论:道岔柱应采用双腕臂结构、特殊设计来避免承力索间相互碰磨、改善承力索悬挂结构及使用承力索预型保护条。采用承力索预型保护条是解决承力索磨损的有效技术措施。     

基于雨流计数法的弹性链型柔性悬挂接触网疲劳寿命分析

采用APDL语言编制命令流,对弹性链型悬挂接触网的接触线进行疲劳寿命估算。文中给出了求解接触线寿命的步骤,采用改进的雨流计数法处理接触线的疲劳应力谱,得到各单元的各级应力幅值、应力均值与相应的应力循环数,用Miner线性疲劳累积损伤理论得到接触线各单元的疲劳寿命值。在相同参数的条件下,分析了影响接触线寿命的因素,包括跨距、接触线和承力索预张力、截面面积、列车行驶速度、抬升力、干摩擦等,比较简单链型和弹性链型悬挂接触网对接触线寿命的影响,对比各种参数找出影响接触线疲劳寿命的几个关键因素,为弹性链型悬挂接触网系统的设计和工程实际施工与维护提供重要依据。     

计算接触网雷击参数的新方法

根据接触网的特点建立雷击悬挂系统的等值电路,提出悬挂系统波阻抗的计算方法。建立雷击回流线时的物理模型和等值电路,得出雷击回流线任意部位时接触网的耐雷水平计算公式。基于等值引雷宽度法和雷击距理论建立接触网的引雷范围模型,提出直接雷击条件下承力索和回流线分别遭受雷击几率的计算方法。对于典型接触网进行计算的结果为:悬挂系统波阻抗为233.8Ω;集中接地方式下的接触网耐雷水平有很大差异(1.25~26.37 kA),如采用分散接地方式,其耐雷水平将达到26.75~43.69 kA;雷击典型接触网悬挂系统的几率为14%。     

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。     

减小架空刚性悬挂接触网弓网磨耗的措施

通过对国内城市轨道交通运营线路架空刚性悬挂接触网弓网磨耗异常情况的调研和分析,有针对性地提出了在工程实施中减小弓网磨耗的建议,包括优化架空刚性悬挂接触网平面布置设计,采用架空刚性悬挂接触网弹性支持装置,提高施工精度,运营过程中加强检查等改进措施。     

200 km·h-1山区客货共线电气化铁路弓网受流的设计应用分析

受流质量是高速电气化铁路接触网需要解决的关键问题。以客货共线电气化铁路遂渝线为例,对影响接触网受流质量的波动传播速度、接触力、接触导线的动态高差及动态抬升量、接触网悬挂的弹性等进行分析,阐述提高受流质量的遂渝线接触网设计原则和采用的设计参数,包括接触导线张力、不同区段的接触网悬挂方式及其新型接触网零部件、合理的跨距和结构高度等。综合试验表明:弓网接触力数值分布在现行规定的40~200 N之间,接触线一跨内的动态高差最大值为95 mm,硬点和冲击的数值分布在20g~50g范围内,遂渝线接触网的弓网受流性能满足列车速度220 km.h-1以下的安全运行要求。     

铁路专用线工程接触网设计中若干问题的探讨

为了使铁路专用线及其接轨站接触网设计既满足技术先进性、又兼顾合理性与经济性,紧密结合既有接触网实际情况,对设计中的接触线悬挂点高度选择、专用线牵引供电方式选择、既有接触网分相迁改以及专用线接触网故障切除等重要问题进行深入分析与讨论,提出相关问题的解决方案,从而使设计更加合理、优化。     

接触网弹性线夹在地铁刚性悬挂中的应用

鉴于地铁刚性悬挂接触网在关节等区段接触线磨耗异常,分析了受电弓和汇流排之间碰撞受力,提出采用弹性线夹方案降低接触线磨耗的措施。     

刚性接触网拉出值布置与磨耗分析

从地铁接触网单"八"字拉出值布置方式入手,并结合重庆地铁6号线刚性悬挂拉出值布置方式,依据更合理利用受电弓滑板的原则,对接触网拉出值布置进行优化,得到变坡"八"字拉出值布置方案。全面统计并分析不同拉出值区段汇流排的分布,并采用全线统一考虑的设计思路,实现增加受电弓的使用寿命、提高授流质量的目的。