基于有限元的高速弓网系统动态性能仿真研究

针对简单链形悬挂接触网与DSA380型受电弓的仿真问题,基于MSC-MARC有限元软件,采用京津城际铁路实际参数建立接触网和考虑弹性变形的受电弓模型,对受电弓-接触网动态性能进行仿真分析。在建模过程中采用欧拉-伯努利梁模型来模拟接触线和承力索;考虑弓头和上框架的弹性变形及其侧滚运动、垂向运动等,并通过非线性弹簧进行链接;受电弓和接触网模型之间通过接触实现耦合,将弓网作为一个整体进行研究。仿真结果表明:DSA380型受电弓以350km/h速度通过简单链形悬挂时,其平均接触力为190.35N,接触线的动态抬升量在18.1～73.7mm之间。通过与西门子公司提供的结果及实测结果比较,可以看出本文建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。     

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。     

高速接触网悬挂类型的比较

针对国外高速接触网的发展状况及弓网受流质量的评价要点 ,对复链形悬挂、简单链形悬挂和弹性链形悬挂 3种悬挂类型进行较为全面的对比分析 ,并对我国高速铁路接触网悬挂类型提出建议     

接触网弹性链形悬挂的弓网关系检测

本文论述了弓网关系检测的目的、内容、具体方法和检测数据对施工的指导作用,提出了“受电弓限界”的概念,介绍了国外接触网的静、动态评价标准和弹性链形悬挂施工的关键技术。     

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.     

基于正交试验法的弓网动态性能优化研究

以跨距为50 m的高速铁路弹性链形悬挂接触网和时速350 km运行状态下的DSA380受电弓为研究对象,基于Ansys建立弓网动态仿真模型,利用正交试验法确定接触网参数多因素多水平交互作用组合,比较不同接触网参数组合下的弓网动态性能指标,对接触网参数敏感性进行排序,得到最优接触网参数组合。仿真结果表明采用正交试验法进行弓网动态性能优化是可行的。     

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。     

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。     

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。     

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。     

日本城轨接触网整体链形结构简介

通过对日本城轨接触网简单链形和复合链形结构形式的比较，介绍了城市轨道交通中出现的一种新型接触网悬挂形式——整体链形悬挂形式。     

基于直接积分法的弓网耦合系统动态性能仿真分析

针对提速铁路采用的弹性链型悬挂接触网及受电弓结构,建立包含承力索、辅助线、接触线和吊弦4个部件的接触网模型、以及简化为弹簧阻尼机构的受电弓模型。通过接触单元将接触网和受电弓直接耦合起来得到弓网系统的整体模型,进而构建弓网耦合系统的动力学平衡方程。采用直接积分法对建立的平衡方程进行求解,得到反映弓网系统动态性能的抬升位移、接触压力以及应力等数据。与先前研究的参考数据比对结果表明,采用接触单元和直接积分法分析弓网耦合系统的动态性能,切实可行。     

基于弓网动力仿真的160km/h刚柔过渡系统方案研究

刚柔过渡结构属于接触网的结合部位,其结构相对复杂,是制约弓网动力性能的关键区域。随着城市轨道交通的发展,研制160km/h及以上速度的刚性接触网十分迫切。基于此,建立刚柔过渡弓网仿真模型,研究160km/h的受电弓与刚性接触网、刚柔过渡区段、柔性接触网的动力相互作用;设计了满足双弓160km/h的刚柔过渡系统方案,并考虑了刚性接触网不平顺对刚柔过渡系统方案的影响。具体建议方案为:受电弓选择DSA250型;刚性接触网跨距选择6m,定位点刚性悬挂;柔性接触网选择Re250型;采用贯通式刚柔过渡方式。     

利用半实物半虚拟试验方法研究接触网参数对弓网接触力的影响

在对弓网关系研究方法分析比较的基础上 ,采用了最新、最接近实际物理状态的半实物半虚拟混合模拟试验方法。介绍了混合模拟的基本原理及试验流程 ,进一步推导了接触网动力学微分方程 ,并以国内简单链形悬挂接触网和德国DSA3 80高速受电弓为研究对象 ,分析研究了接触网参数 (跨距、结构高度、接触线张力、承力索张力、接触线线密度、承力索线密度、接触线弛度、接触线表面不平顺等 )对弓网接触力的影响 ,以“接触力最小值”最大、“接触力最大值”最小及“均方根值”最小作为受流质量的评定标准 ,得出了具有一定实用价值的结论     

基于ANSYS的接触网弹性计算

从有限元理论出发,建立了接触网的有限元模型,对简单链形悬挂和弹性链形悬挂一个跨距内的弹性进行了仿真分析,精确地计算了弹性的大小,对弓网系统的安全运营有重要的指导意义。     

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ADAMS的地铁弓网耦合仿真分析

对地铁列车TSG18E型受电弓及刚性接触网建立三维实体模型,利用有限元分析软件Ansys对模型进行模态分析;利用多体动力学软件Adams建立受电弓与刚性接触网的耦合动力学模型,分析列车运行速度、弓头刚度与弓头质量等弓网结构参数对动态接触压力的影响,为改善弓网结构参数提供参考。     

一种矿井无轨运输受电弓装置的研究与应用

参照电气化铁路的接触网与受电弓系统的匹配问题,本文主要介绍了一种适用于矿井下DC1500V的无轨运输供电系统中三轨式架空刚性接触网的新型受电弓装置,重点介绍受电弓结构组成及控制方式。本文提出的受电弓是基于一种特殊的三轨式架空刚性悬挂接触网,采用三极滑触式的结构与三轨式接触网相匹配,采用电控技术与液压技术联合控制,其中利用液压技术传动平稳、承载力大、易于实现过载保护,通过控制不同的电磁阀实现升弓、降弓、左转、右转、锁定、解锁、回转锁定等功能,并采用基于PLC电控系统实现自动控制,使得受电弓能适应长时间、快频率震动,保证其持续稳定接触,降低了脱弓事故的风险,提高运行可靠性。     

地铁刚性接触悬挂弓网磨耗问题研究

弓网间的磨耗包括机械磨耗和电气磨耗,而且大部分同时伴随着这两种类型的磨耗.从地铁刚性接触悬挂布置、悬吊结构刚度以及弓网电接触等方面,分析弓网磨耗问题产生的原因.为有效改善弓网间的磨耗,提出相应的措施及建议:综合考虑整条线刚性接触网的布置,增加特殊区段悬吊结构的弹性,选择与接触网相匹配的受电弓,精心进行接触网施工和检修等.     

对我国电气化铁路高速列车受流问题的看法

受流是高速铁路发展的关键问题之一,但要获得良好的受流,不只是受电弓设计制造方面的事。它和所采用的接触网结构、参数、高速列车的动力布置方式、轨道状态、动车的实际机械振动以及运行区段的自然条件(主要是风力和冬天的冰雪)都有密切的关系。目前国外高速电气化铁路,普遍采用链形悬挂接触网。这样的接触网自身就是一个多维的振动系统。在机车或电动车组高速运行时,伴随着线路、动力车的弹簧系统、受电弓和外界风力的作用,形成相互影响、互