弓网相互作用时受电弓关键部件动载荷研究

为研究弓网相互作用时受电弓各部件承受的主要载荷,基于相对坐标方法建立受电弓多刚体动力学方程,采用模态叠加原理建立接触网动力学方程,应用赫兹接触理论构建弓网接触模型,通过四阶龙格库塔法和中心差分法求解运动微分方程。分析速度影响下弓网接触力、弓头悬挂力及受电弓各部件的运动状态,在频域和时域上分析受电弓各部件载荷动态特性。结果表明:接触压力低阶部分透过弓头及其悬挂系统传递至上臂杆,但其高阶部分被弓头弹性悬挂系统吸振而耗散;上臂杆弯矩、拉杆轴向力和下臂杆轴向力的主频基本相同,且与弓头悬挂力频率成分保持一致;相比下臂杆轴向力,其弯矩载荷含有更多的频率成分。     

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。     

接触网波速的仿真识别及试验验证

针对连续介质振动体上的弹性波,提出由时空坐标下仿真位移等值线图识别波速的方法,并利用欧拉梁波速的理论计算和仿真识别结果对该方法的有效性进行验证,表明位移等值线图能够识别弹性波的波速,可将其应用于接触网波速的识别。以某3跨接触网为例,由仿真位移等值线图得到其波速,再采用摄影测量设备进行多工况下波速测量试验,验证提出的波速识别方法的准确性,并将实测波速与基于欧拉梁或弦理论、视整体接触网为单根接触线时得到的理论波速进行对比分析。结果表明:基于仿真位移等值线图识别接触网波速的方法是可行的,识别精度在2%以内;接触网的实测波速约为139.98m·s~(-1),而基于欧拉梁或弦理论、用单根接触线的波速近似接触网波速时偏大13.23%;提出的波速识别方法能够为接触网的结构参数设计提供简洁、有效的验证手段。     

坡度和曲线线路对弓网受流性能影响规律研究

在高速列车关键力学问题的研究中,坡度和曲线线路对弓网受流性能的影响不可忽视,为此,采用有限元技术和多体动力学理论,搭建了全空间范围内的车弓网动力学仿真模型,对定坡度、竖曲线和平曲线区段的弓网受流性能进行了研究。研究结果表明:接触线在坡度变化率为零时,线路对弓网动态响应影响并不明显;坡度变化率为正时,线路会使弓网机械磨耗降低,受流稳定性也会降低,但弓网电气损耗增加;而坡度变化率为负时影响正好相反;平曲线和竖曲线半径越小,弓网受流稳定性越差,仿真时不可忽略,且应在平曲线和竖曲线区段的线路设计、施工、区间限速中加以考虑。     

考虑风载的高速列车受电弓静强度分析

铁路高速化在带来方便快捷运输条件的同时,也使列车及其相关结构所受的空气阻力急剧增大,为保证受电弓的安全运行,有必要开展气动载荷作用下的受电弓静强度分析。基于ANSYS Workbench的静强度分析功能,现对气动载荷作用下的受电弓静强度分析方法进行了探索,分析了气动载荷的影响效果,并实现了气动力作用下V500高速受电弓的静强度校核。结果表明,V500高速受电弓弓头在气动力作用下呈抬升趋势,该型弓具有良好的气动性能;对比开、闭口运行工况下的结构承载分布情况和部件应力,V500高速受电弓闭口运行性能略优于开口运行性能;受电弓平衡臂、弹簧盒、上臂杆和底架的应力主要由气动载荷引起;V500高速受电弓各部件均通过强度校核,满足静强度设计要求。