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。     

基于响应面法的高速铁路接触网参数优化研究

当列车运行速度提高,弓网受流质量恶化,甚至造成离线,为了保证列车高速运行时弓网之间良好接触,因此对接触网设计参数进行优化。采用有限元分析法,利用MSC. Marc软件建立了弓网耦合模型,对接触网和受电弓的耦合运动进行仿真计算。首先,分析接触网线索张力、线索线密度单独变化时对接触力的影响。其次,考虑到多参数共同变化对接触力的影响,引入响应面法,研究两个参数一起变化对弓网受流质量的影响。最后,基于线索张力、接触线线密度一起影响时,对速度500 km/h时接触网设计参数提出优化方案。研究结果表明:增大接触线张力,减小承力索张力和接触线的线密度能够有效地改善弓网受流质量。     

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。     

Cu-Al2O3弥散铜高速铁路接触线对弓网动态受流质量的影响研究

我国高速铁路发展迅速,未来其运行速度将达到400 km/h及以上.针对更高速铁路中弓网受流质量变化,首先研究Cu-Al2O3弥散铜接触线材质性能,然后采用受电弓的三元集中质量块单元和弹性链型悬挂接触网的接触单元,建立弓网耦合动力学模型并借助ANSYS有限元分析软件进行仿真,分析弓网系统在350,380,400和420 km/h 4种速度下受流情况.研究结果表明:使用张力为34 kN时,满足冲击载荷及静载荷条件下的使用安全性,随着列车运行速度增加动态接触压力变化幅度明显增大,其中最大动态接触压力、最小动态接触压力、平均动态接触压力及标准偏差基本满足《高速铁路工程动态验收技术规范》中弓网受流质量评价标准.     

城市轨道交通车体垂向振动对弓网受流性能的影响

[目的]既有对接触网系统动力学仿真的研究大多基于受电弓底座仅有纵向自由度的假设,忽略了轮轨激励引起的车体垂向振动对弓网受流性能的影响,需要将车辆-受电弓-接触网(以下简称“车-弓-网”)作为一个整体予以研究。[方法]分别建立了刚性接触网、柔性接触网两种接触网类型下的弓网耦合动力学模型及车-弓-网多体动力学模型。在案例线路上进行了弓网动态受流试验,对所建的刚性接触网车-弓-网多体动力学模型的计算结果进行了可行性验证。基于列车运行速度为80 km/h、90 km/h、100 km/h、110 km/h及120 km/h五种速度工况,选取了其中两种速度工况对刚性接触网受电弓绝缘子底座处的垂向动态响应进行了分析,并在五种速度工况下分别对两种接触网类型下弓网模型、车-弓-网模型的各动态响应参数进行了对比分析。[结果及结论]所建车-弓-网多体动力学模型的模拟计算结果是合理的。车体振动会对弓网受流性能产生一定影响：柔性接触网下车体垂向振动对弓网受流性能影响很小,可不予考虑;刚性接触网下,与未考虑车体垂向振动的弓网模型相比,考虑了车体垂向振动的车-弓-网模型计算得到的弓网接触压力统计最小值、弓头最大抬...     

不同列车运行速度下架空刚性接触网跨距的选择

架空刚性接触网是城市轨道交通常用的接触网方案,其跨距选择对弓网系统受流质量影响较大,因而选择与列车运行速度相匹配的接触网跨距相当重要.考虑弓网系统受流质量影响因素,从刚性接触网波动传播速度及接触网系统整体不平顺度等方面,分析了接触网跨距与列车运行速度的匹配关系,从而得出与列车运行速度匹配的刚性接触网跨距布置原则的建议方案.     

时速400km高速铁路弓网参数优化设计

时速400 km高速铁路技术的研发是我国加快建设交通强国的重要环节。国内尚未有适用于400 km下弓网参数评判标准，且现有弓网结构参数无法满足该速度下列车的稳定受流。在建立弓网动力学模型的基础上，基于高速铁路设计规范，尝试建立适用于时速400 km下弓网接触力和离线率的评判标准，并提出400 km/h下弓网各结构参数优化设计方案。结果表明，选用接触线张力35 kN、承力索张力21 kN、接触网弛度0.2‰、弓头悬挂刚度9 000 N/m、弓头悬挂质量6.0 kg、弓头悬挂阻尼80 N·s/m的参数值时，可将弓网接触力最大值、平均值、标准偏差分别由318.04,241.34,58.91 N减小到280.51,220.59,50.87 N,减小了11.80%、8.60%、13.65%,将离线率由4.33%减小到0.94%。优化后的弓网结构参数可以优化接触网弹性均匀程度、增强受电弓与接触网间的跟随性，从而改善弓网匹配效果，提高列车受流质量。研究成果可对400 km/h弓网参数评判标准的制定提供理论支撑。     

400 km/h接触网技术标准体系探讨

弓网系统是高速列车获取持续动力的唯一途径,其动态受流性能直接决定列车能否高速稳定运行,目前国内外尚无可供借鉴的400 km/h接触网技术标准及工程案例.本文基于400 km/h接触网服役环境、接口条件以及性能提升的需求,全面比较了400 km/h接触网系统与现有350 km/h接触网系统的差异,深入分析了400 km/...     

高速电气化铁路弓网关系

接触网与受电弓系统之间的受流(能量传递)过程是在动态中完成,对于同一系统而言,列车速度越高,维持弓网间良好接触就越困难,受流质量也会随之下降。当速度超过系统正常允许范围时,其受流性能会严重恶化,甚至影响列车正常运行。弓网关系强调接触网与受电弓是一个整体,研究弓网关系就是研究两者间的相互作用。根据京秦客运通道的列车提速实际情况,分析影响弓网关系的主要原因,提出改善方法。     

设计时速120 km线路架空刚性悬挂接触网跨距选择

随着国内城市轨道交通多条线路速度等级达到120km/h,架空刚性悬挂弓网系统因共振导致受流质量下降的运行区段时有出现,因而架空刚性接触网系统跨距值的设计选用变得相当重要。结合架空刚性接触网模态分析、弓网动态接触压力频谱分析,阐述了设计时速120 km线路架空刚性悬挂接触网跨距选择为8 m的依据。     

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。     

国外AC 25 kV高速刚性接触网系统弓网动态测试分析

目前国内刚性接触网系统最高运行时速160 km,暂无时速160 km以上的工程案例或试验线测试记录.本文基于英国Stanton隧道刚性悬挂接触网系统,介绍其接触网系统布置,阐述弓网测试中评价弓网受流质量的相关指标和标准;说明了在弓网测试中列车编组形式、受电弓布置以及相关测试设备,展示了弓网测试接触力波形图、接触力指标特征值及相应的可视化统计曲线,并对弓网测试数据进行了分析;最后对弓网受流稳定性的影响因素和刚性接触网系统适应性进行论述.     

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。     

列车运行速度对弓网电弧电气特性的影响研究

列车速度的提高加剧弓网电弧的产生,影响高速铁路的安全稳定运行。基于经典的Cassie和Mayr电弧模型,考虑电弧长度、列车速度对电弧横向吹弧耗散功率的影响,对Cassie-Mayr串联电弧模型进行改进;通过模拟实验和仿真结果对比,验证模型的正确性。建立牵引供电系统实际参数模型,分析离线时间和列车运行速度对电弧电压、电流的影响;对比列车速度为100、400 km/h时的弓网电弧伏安特性曲线。结果表明,弓网电弧电压随离线时间、列车速度的增大而增大。当燃弧时间0～100 ms内、运行速度为100 km/h时,起弧电压幅值从35 V增大到137 V;当速度增大至400 km/h,起弧电压从37 V增大到386 V。     

弓网接触力检测关键技术

弓网接触力是评估弓网受流质量和接触网动态运行状态、验证仿真模型、优化设计及诊断接触网局部缺陷的关键参数。近年来,随着我国高速铁路运营里程的增加,弓网接触力检测在接触网动态验收和运营安全方面发挥着越来越重要的作用。高速弓网接触力检测技术随着传感器、高低压信号隔离、供电隔离、电磁屏蔽等技术的发展而趋于成熟,已实现在动车组最高试验速度400km/h的受流状态下进行检测。     

有砟轨道线路200km/h刚性接触网系统仿真研究

列车在有砟轨道线路上运行时,在列车载荷作用下轨面会发生相应的沉降,这是影响和制约刚性接触网系统弓网受流质量的可能因素.随着我国有砟轨道线路电气化改造和运输扩能的进行,有必要对有砟轨道线路200 km/h刚性接触网系统的可行性进行研究.通过建立包含一个膨胀接头的刚性接触网仿真模型,将实测的有砟轨道列车沉降数据等效为受电弓底座垂直抬升接入仿真系统,并考虑受电弓在隧道内的气动力影响设定4种不同运行工况,通过对不同工况下接触力指标进行组合对比分析,进而对有砟轨道线路200 km/h刚性接触网系统可行性进行分析和判定.     

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.     

弹性吊索对接触网锚段关节弓网受流影响分析

高速铁路接触网工程建设过程中,锚段关节因结构安装特点无法安装弹性吊索,但贸然取消弹性吊索可能会对接触网锚段关节弓网受流造成影响,因此对其研究有重要意义。根据有关标准和工程实践,首先拟定250 km/h和350 km/h两个速度等级的接触网设计参数,再结合弹性吊索参数及接触网锚段关节安装和取消弹性吊索确定了8种工况,分别建立接触网仿真模型,对弓网动态性能仿真计算后,得出不同工况下接触网动态性能。经分析得出的结果为:250 km/h速度等级接触网弹性吊索长度宜取14 m,张力宜取2.8 kN,锚段关节宜安装弹性吊索;350 km/h速度等级接触网弹性吊索长度宜取18 m,张力宜取3.5 kN,锚段关节宜安装弹性吊索。该结果可为设计速度250 km/h、350 km/h高速铁路接触网系统设计和施工提供参考依据。     

市域(郊)铁路时速160 km接触网研究

市域(郊)铁路分为地下和地上两种安装方式,相应的接触网也需满足地下和地上的安装。通过分析接触网牵引供电制式及授流方式,结合国内运营线路的应用情况,确定时速160 km市域(郊)铁路接触网宜采用交流制式25 kV和架空方式授流。由于国内时速160 km市域(郊)铁路很少,在介绍地下段的接触网悬挂方式后,详细分析了地下段刚性悬挂接触网拉出值及平面布置、跨距和硬点等主要方面对弓网动力特性的影响,并分别提出了适应于高速市域(郊)地下区段的接触网措施。通过对地上段柔性接触网拉出值和刚柔过渡等影响弓网动力特性的问题进行论述,提出了对应优化方案。     

改善接触网悬挂弹性,适应列车提速要求

目前陇海线面临着铁路第 5次大提速 ,列车开行速度可达 110～ 14 0km/h ,为适应列车提速的要求 ,牵引供电系统尤其是接触网方面必须通过优化接触网结构 ,改善悬挂弹性来满足电力机车受电弓高速运行时的取流和稳定性。所谓接触网悬挂弹性 ,是指接触悬挂在受电弓抬升力的作用下所