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.     

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。     

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。     

既有高速铁路接触网提质达速关键技术研究

高速铁路速度由300 km/h提速到350 km/h国内还没有先例,目前新建高速铁路接触网施工技术无法满足高铁提速改造施工的要求。以成渝高铁接触网提质达速为研究对象,对既有接触网弹性吊索张力状态下对接触网的影响、接触线张力增加后引起的接触网几何参数的变化进行研究,包括接触线高度、拉出值、坡度、弹性吊索张力等。通过研究找到解决问题的方法,最终实现接触线张力增加、吊弦更换一次到位施工技术,确保当前及提质达速完成后的运营安全,对今后高速铁路提速改造具有重要意义。     

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。     

链形悬挂系统静态弹性的解析计算

在悬索模型的基础上,通过将集中载荷替换成分布载荷在算法中引入接触线和承力索的抗弯刚度2个参数,通过提出拉出值等效吊弦分布的概念在算法中计算接触线拉出值对悬挂系统静态弹性的影响,给出简单链型悬挂系统和弹性链型悬挂系统的静态弹性的解析形式计算方法,分析接触网系统设计参数对静态弹性的影响。采用实际检测数据进行仿真计算,并将计算结果与实测数据进行比较。研究结果表明:解析形式计算方法能够有效仿真接触网系统各设计参数对链型悬挂系统静态弹性的影响;增大接触线和承力索的张力和抗弯刚度,以及减小跨距会减小链型悬挂系统的静态弹性;接触线拉出值与吊弦分布对链型悬挂系统静态弹性的影响比较复杂。     

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。     

高速铁路接触网在线防冰过程横向温度场研究

基于热平衡方程推导出接触网在线防冰过程的临界防冰电流。借用ANSYS有限元仿真软件,建立接触网整体吊弦模型,对接触网系统在线防冰过程的横向温度场进行仿真分析。利用流体分析模块,对接触线和承力索温度场进行流-固耦合分析。研究结果表明,基于整体吊弦模型的接触网的温度场分布与通过流-固耦合模型仿真所得结果基本吻合,且与预期目标温度接近,验证了仿真模型及分析方法的正确性。     

均匀接触网弹性及改善弓网取流质量的探讨

通过对目前接触网上普遍存在集中负荷处硬点和弹性不均匀的问题进行分析 ,提出在提速区段发明一种接触网整体弹性补偿吊弦的设想 ,并就该吊弦的结构和性能进行了初步探讨。     

简单链型悬挂接触网整体吊弦计算

吊弦施工是接触网悬挂调整的重要环节，其施工质量将直接影响接触网的取流特性，随着铁路车辆运行速度的不断提高，整体吊弦将逐步取代传统的环节吊弦，成为电气化铁道接触网吊弦的主要形式。我公司在2002年神朔线新增二线电气化铁路以及2003年西南线CDH27标段电气化工程的接触网施工中，都采用了可调式整体吊弦，根据相关软件计算结果进行整体吊弦的预配和安装，一次成功率达90％以上，取得了良好的经济、社会效益。     

接触网的有限元计算与分析

本文用有限元法建立了简单链形接触悬挂的静态计算模型，推导了接触悬挂初始状态的计算方法，解决了吊弦张力的计算问题，并从静态计算的角度提出了一种确定接触网初弛度的方法，用本文的方法可以对简单链形接触悬挂的初始状态，吊弦张力，接触线抬高和弹性系数以及振动特性进行准确的计算，在算例中对具全的接触网的静的动态特性作了全面计算。     

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。     

接触网吊弦自动化生产线研究

吊弦是铁路接触网设备重要零部件,其主要作用是控制接触线高度,保证弓网关系安全和良好的受流质量,是控制接触线与机车受电弓接触稳定性关键结构。其多采用人工预配方式,无法对吊弦预配参数做到标准化,预配精度无法得到有效保障。本文结合铁路接触网施工现状,介绍一种接触网吊弦自动化生产线,通过伺服电机、光线传感器、PLC控制器等机构研制及优化,实现对接触网吊弦自动化预制,可量化预制参数,精准控制吊弦预配质量,显著提高吊弦预制工效,达到自动化、智能化预配管理目标,彻底替代传统人工吊弦预配模式,助力铁路智能化建设,具有重大意义。     

基于3D仿真数据的接触网吊弦螺栓缺失检测优化方法

针对接触网悬挂系统吊弦螺栓缺失检测问题,提出一种基于3D仿真数据的接触网吊弦螺栓缺失检测优化方法,利用3D仿真数据与深度学习对吊弦螺栓定位与识别.该方法设计了一个全新的用于吊弦螺栓定位的神经网络模型,在准确定位的基础上添加一条分类分支,用于吊弦螺栓分类,以达到检测吊弦螺栓是否脱落的目的.通过对比使用3D仿真数据模型采集...     

拉伸载荷下的接触网吊弦力学特性研究

为获取接触网系统中吊弦力学特性的变化规律,开展了吊弦结构参数对其处于拉伸载荷下的力学特性影响研究。首先,基于SolidWorks、HyperMesh及Abaqus等软件建立接触网吊弦的有限元模型,研究了不同吊弦长度下的应力、应变以及刚度等力学特性的变化规律;其次,设计吊弦拉伸实验,将吊弦刚度的实验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性;最后,基于上述模型研究了吊弦节径比对吊弦力学特性的影响。仿真和实验结果表明：吊弦长度对于应力应变影响极小,但随着吊弦长度的增加,刚度呈非线性减小;吊弦节径比越小,应力应变则越大,且刚度随节径比的减小而呈现线性减小的趋势。研究结果可为接触网吊弦长度、节径比的选择及吊弦结构优化设计提供参考。     

秦沈客运专线接触网技术标准综述

秦沈客运专线是我国第一条时速为160km及以上并设有时速300km试验段的客运专线,本文对秦沈客运专线接触网悬挂类型、线材配置、张力确定、接触导线预留弛度和弹性吊弦、导线高度及跨距、结构高度、腕臂支持结构、接触网电分相形式、接触网支柱基础等主要技术标准进行分析、总结,并提出了可借鉴的意见。     

我国高速电气化铁路接触网改造方案的设想

本文从理论和国外的运行经验出发，阐述了我国市场电气化铁路接触网宜采用高张力，预弛度的弹性单链形接触悬挂，吊弦间距应做适当缩小的设想，对该种悬挂改造和维修的关键技术进行了简明扼要的分析，并提供了张力增加值的计算方法。     

接触网三维模型的建立与风偏的非线性求解

本文利用空间梁单元与柔性索单元离散电气化铁路接触网,考虑梁单元变形时的几何非线性,采用动坐标迭代法进行求解,计算平衡状态下的吊弦长度,建立接触网三维力学模型。分别利用流体力学软件和风洞试验计算接触线截面的气动力系数,并将横风载荷施加到此模型中,研究风速、张力等因素对接触线风偏的影响,以及考虑几何非线性在研究接触网较大位移问题时的必要性。研究结果表明:在求解接触网大位移问题时,不考虑梁单元变形产生的几何非线性,会对结果造成一定的误差。本文仿真结果可为接触网防风设计提供有益借鉴,提出的仿真方法可适用于接触网发生较大位移时的精确计算,也为研究更为复杂的接触网三维力学特性提供条件。     

接触网吊弦制作综合装置

新开发的接触网专用吊弦制作综合装置，解决了武广线首次采用压接管式整体吊弦、铝包装线环节吊弦的成型制作难题，也适用于其他整体吊弦、环节吊弦的成型制作。     

吊弦失效对弓网系统受流质量的影响规律研究

吊弦是链型悬挂接触网的重要组成部分,其布置对受电弓接触网系统受流性能有重要的影响。针对接触网故障中的吊弦失效,基于ANSYS软件平台建立了含吊弦失效的接触网有限元模型;受电弓采用归算质量模型;通过直接积分法对弓网系统相互作用进行仿真计算。对比分析吊弦失效对弓网受流性能的影响,得出吊线失效影响力与运行速度有关,且只在局部范围内有影响。同时对比单双弓计算结果得出吊线失效对单双弓影响规律相同的结论。