客运专线弓网关系评价及其在京津城际铁路中的应用

研究目的:弓网关系是高速电气化铁路的关键技术之一,本文通过研究国外高速铁路弓网关系需求、参数评价标准、京津城际铁路弓网关系评价标准的制定、接触网的静态、动态检测和联调联试,系统地总结我国客运专线弓网关系的评价标准,并根据京津城际铁路检测情况,对高速铁路弓网关系的设计提出建议.研究结论:通过对高速铁路弓网关系需求的研究与分析及实际检测,京津城际铁路采用的弓网关系评价标准是适合的,其弓网关系参数可以为我国牵引供电系统设计仿真平台和工程评价标准体系提供技术指标参考.为减少高速铁路离线火花,建议对受电弓进行优化设计并增大接触线张力至30 kN以上;施工时进一步精确计算吊弦长度,严格控制安装误差,以减小接触网静态弹性差异.     

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。     

我国高速铁路弓网相互作用特点

从几何特征、动态性能、材料接口及电接触等方面对京津城际、武广、郑西等高速铁路受电弓与接触网相互作用的特点进行分析。结果表明,高速铁路弓网系统不仅能满足我国铁路互联互通要求,而且高速接触网的几何参数能够与高速列车使用的受电弓相匹配;铜合金接触线和碳滑板的组合能使弓网系统的磨耗量降至最低,且能保证弓网接触点不出现过热;弓网系统的动态性能可以确保高速列车的取流可靠性和取流质量。我国高速铁路弓网系统的性能还可进一步优化．     

高速铁路弓网系统动态性能评估

正高速铁路受电弓和接触网系统的动态性能依赖于受电弓和接触网的设计方案及技术参数,决定着弓网系统的供电可靠性、供电质量和使用寿命。评估弓网系统动态性能需要测量和计算大量技术参数,进而检测弓网接触特性。     

高速铁路18~#道岔接触网布置方式对比研究

研究目的:目前高速铁路18#道岔布置方式较多。本文旨在满足高速铁路弓网配合需要的前提下,对国内高速接触网道岔布置技术进行对比研究,为高速铁路建设提供技术支持。研究结论:(1)交叉布置方式由于动车组从正线高速通过时会接触到站线接触线,接触网线岔为硬点,影响正线弓网受流质量;(2)简单无交叉布置方式正线接触网与侧线接触网无交叉,易于布置及安装,动车组由正线高速通过时,受电弓不接触侧线接触线,但动车组从侧线进入正线时,受电弓弓角部分挤入正线接触线,同时侧线和正线接触线在受电弓中心的不同侧;(3)带导向悬挂的无交叉布置方式导向接触网位于正线和侧线接触网之间,在道岔岔心附近区域导向接触网始终与受电弓接触,使得受电弓平稳地从侧线过渡到正线或从正线过渡到侧线,减小受电弓与接触网的冲击,导向接触线亦不会出现非正常的磨损,该布置方式对速度适应性好,弓网受流性能佳,接触线始终在滑板范围内接触,且无线岔的硬点。     

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.     

拉出值布置对18号无交叉线岔弓网过渡影响研究

无交叉线岔是高速铁路接触网的关键设备，是受电弓在正、侧线之间转换的纽带，其运行安全对弓网匹配提出了较高要求。针对沪昆高铁贵州段18号无交叉线岔在运行中出现的刮擦受电弓弓角、接触线磨损等问题隐患进行剖析，对接触线的空间位置建立几何模型，推导正、侧线之间空间位置的关系曲线，分析研究始触区侧线跨中偏移对弓网过渡的影响，并提出优化建议方案，以提高18号无交叉线岔弓网过渡的安全可靠性。     

基于LabVIEW的弓网动态试验测试系统研究

列车运行过程中,受电弓与接触线滑动摩擦,接触力、硬点、离线率等参数是评价弓网动态性能的重要指标。LabVIEW是开放式虚拟仪器平台,具有丰富的接口,将弓网动态试验测试的各个测点的硬件设备相统一。在弓网动态试验测试检测方法进行研究、分析的基础上,设计出一整套弓网动态试验测试系统,在试验过程中,达到实时在线处理相关数据的要求,以期能全面评价受电弓运行状态和弓网受流质量。     

高速铁路接触悬挂系统覆冰对弓网的影响及应对措施

为研究高速铁路接触悬挂系统覆冰对弓网的影响,分析覆冰形状,计算覆冰对负载的影响。接触悬挂负载增加将导致接触线高度降低、接触网无法运行、受电弓损坏、接触线断线,极大地影响接触网运行安全。按照“事前预防”的原则,提出喷涂防覆冰除冰涂料、使用或换装铜基粉末受电弓滑板等措施,以保障接触网运行安全和高速铁路运输秩序。     

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。     

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。     

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。     

受电弓/接触网垂向耦合运动中接触网动应力研究

建立了简单链形悬挂接触网的有限元模型和受电弓／接触网垂向耦合振动模型，计算得到其振动模态，推导了用振型叠加法计算接触网瞬态响应和动应力的方法，计算了受电弓／接触网接触压力作用下，接触网的振动响应，得到了接触网动应力随着受电弓在接触网锚段运行时间的变化情况，并与静态时进行了比较。     

弓网接触力检测方法介绍

通过检测弓网之间的接触力可以获得接触网与受电弓之间接触状况及其存在缺陷的数据信息,从而指导接触网的维修作业,以保证电气化铁路运输生产安全。介绍目前各国常用几种弓网接触力检测技术及方法,并对其进行综合对比分析,以供我国电气化铁路弓网检测技术研究和应用参考。     

弓网系统动态及受流性能测试技术研究及应用

在列车高速运行条件下,保证弓网系统具有良好的受流质量是高速电气化铁路的关键技术之一,即保持受电弓/接触网接触副间有稳定的电能传输。但如何评价其受流性能,即根据什么检测内容、测试方法和评价准则来评估弓网动态及受流性能的优劣,是弓网关系研究需要解决的问题。围绕弓网系统动态相互作用及受流性能的检测,着重介绍接触压力、加速度、导线动态高度及燃弧等关键参数相关检测技术的现状、不足及发展趋势;同时探讨了上述关键参数之外的其他性能参数的测试技术,并对相关的研究动态进行了论述。     

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。     

接触线与滑板材料及其关系研究

介绍了接触线、受电弓滑板的材料,弓网配合下接触线的磨耗,并对滑板材料进行了分析比较。