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。     

三维可视化技术在轨道交通接触网施工中的应用

利用跨平台应用软件OpenGL开发了接触网施工三维可视化系统,实现了接触网腕臂装配和吊弦的三维可视化计算,以及三维可视化复核检查和效果展示;实现了整锚段、整区间、整条线路的全貌展示;实现了施工完成前对接触网的电气、机械碰撞检测;实现了施工前对工程量进行准确统计、精确订货。三维可视化技术能大大提高轨道交通接触网施工的效率和施工质量,大大减少返工和材料的浪费,实现标准化作业。     

接触网架设施工中吊弦质量控制

针对传统吊弦预制方法工作量大、效率低下的缺点,介绍接触网架设施工时腕臂偏移、承力索高度、拉出值及跨距等参数的测量方法。基于力学原理,分析简单链型悬挂中等高和不等高悬挂时吊弦长度的准确计算方法。根据吊弦长度计算结果,阐述吊弦预制、安装的具体过程。该施工工艺有效改进了整体吊弦制作安装的方式,施工效率得到提高。     

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。     

基于有限元法的接触网铜棒式整体吊弦施工计算方法

随着高速铁路的大规模建设,接触网整体吊弦的施工计算精度将直接影响接触网施工的效率与材料成本。提出一种新的基于有限元理论的接触网铜棒式整体吊弦计算方法,通过该方法计算接触网整体吊弦的长度参数,并给出各种不同类型线路的吊弦长度修正公式。基于该算法开发了高速铁路接触网支柱装配及吊弦计算软件系统,并应用于兰新二线客运专线项目中,经实测数据验证,计算结果准确,提高了接触网铜棒式整体吊弦的施工效率,节约了人工成本和材料成本。     

智能牵引供电系统接触网智能建造及检测维护

总结智能牵引供电系统技术标准,从基于BIM的工程建设管理、智能建造、智能检测及运维三方面重点对接触网智能建造及检测维护进行研究。接触网智能建造主要从腕臂装置、整体吊弦和斜拉线等的工厂化预配,接触网腕臂安装装备,恒张力放线车等自动化机械装备,测量类、拧紧类等智能化工器具等几个方面运用智能化手段,通过智能检测机器人或接触网智能识别系统进行智能检测和运维,达到增强质量、提升安全、提高效率的效果。在未来发展中,应进一步丰富智能建造标准体系,统一接口工程设计。     

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。     

高速铁路接触网定位管固定方式优化研究

以接触网定位装置为研究对象,分析定位器受到的水平力、垂直力,重点研究曲线区段定位管吊线受力状态,并分析对其受力影响较大的关键参数,提出不同工况下的优化安装建议,为统一接触网定位装置的安装形式及腕臂和吊弦预配提供理论依据。     

浅析新建铁路曲线区段接触悬挂的计算条件

通过比较不同速度条件下的外轨超高对接触网腕臂预配长度、吊弦长度以及接触线拉出值的影响,提出了在新建铁路或增建二线铁路工程中,当线路开通速度小于设计速度时的曲线区段接触悬挂的计算和预留条件。     

接触网腕臂结构分析软件的开发与应用

对于接触网腕臂结构,传统设计依赖解析方法求解,并伴有许多假设和简化。通过编译针对腕臂结构、基于ANSYS的有限元分析软件,对这类工程问题能进行高精度、高效求解。     

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。     

新建铁路曲线区段接触悬挂计算条件的探讨

通过比较不同速度条件下的外轨超高值对接触网腕臂长度、吊弦长度以及接触线拉出值的影响，提出了在新建铁路或增建二线铁路工程中，当线路开通速度小于设计速度时的曲线区段接触悬挂的计算和预留条件。     

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。     

浅谈接触网施工误差的控制方法

本文根据接触网施工误差产生的根源,从影响施工的五大要素:人、机、料、法、环提出了控制施工误差的减小和叠加的措施,并重点给出了控制腕臂和吊弦计算误差的对策。     

整锚段接触网吊弦长度的三维稳态模型

为了减少吊弦长度计算误差、严格控制导高、改善受流质量,提出一种用于整体吊弦精确计算的三维稳态模型。基于二维精确索单元,将X-Y,X-Z两计算平面耦合,得到三维索单元。基于有限元理论,采用三维索单元离散接触网结构;根据接触网的拓扑结构关系组装刚度矩阵,根据地理信息、测量信息和设计参数等组建边界条件;建立并使用迭代法求解整体的非线性平衡方程;根据求解结果建立接触网三维图形并输出整体吊弦长度。将计算的整体吊弦长度与现场数据对比,中间柱计算误差小于2.0‰,转换柱计算误差小于3.5‰,验证本三维模型和构建方法的有效性。     

接触网复合材料腕臂支撑装置研究

复合材料具有良好的机械性能和电气性能，用于电气化铁路接触网可简化结构、减轻检修工作量、降低运营成本，作为现有接触网腕臂结构的重要补充，可在特殊环境条件下使用。通过分析复合材料的力学性能和电气特性，确定了玻璃纤维增强环氧树脂作为接触网腕臂支撑装置的材料，对所选材料进行基本物理参数和力学参数试验。根据材料性能试验参数研制复合材料腕臂支撑装置，并进行挠度试验。结合挠度试验结果，采用有限元模拟对复合材料腕臂支撑装置进行受力和变形分析，并进行结构优化。优化后的复合材料腕臂支撑装置在工作荷载作用下的最大挠度5.37 mm,破坏荷载作用下的最大应力203.89 MPa,变形和应力满足接触网支撑装置的技术要求。     

成渝客专提质达速接触网改造施工技术研究

针对成渝客专既有线路满足300 km/h列车运行,按高速铁路350 km/h列车运行条件进行提质达速改造,实现成都东站与沙坪坝站列车1 h左右一站直达。本文通过对既有设备情况的调查和测量,并对达速适应性进行分析;提出了需要对既有接触线张力进行调整,同步更换既有整体吊弦,更换超高调整区段腕臂,调整拉出值、定位器坡度及补偿装置,进行接触网精调等的总体改造施工方案;介绍了在天窗时间内的整个锚段调整接触网改造施工流程、施工过程控制;阐述了吊弦预配安装及补偿装置调整等施工关键技术。实践表明调整后接触网参数满足要求,改造后的成渝客专已顺利通车运营。     

接触网数字化吊弦计算对系统参数的影响因素分析

京沪高铁自2021年开始采用“软件计算-工厂化预配-专业化安装”方式对整锚段既有整体吊弦进行全面更换,吊弦更换后接触网导高波形呈现一定的大拱形、小拱形、人字形和正弦形等形状,对弓网受流产生较大影响。本文基于有限元理论开展吊弦长度计算,对吊弦更换后接触网导高偏差产生的原因进行研究,形成了“导高偏差-主要原因”对照关系,并进行现场实测验证。     

高速铁路接触网系统气动弹性模型风洞试验研究

为研究高速铁路接触网系统的风振特性,按照气动弹性模型相似理论建立5柱4跨接触网系统的气动弹性模型,并进行其风洞试验;采用加速度传感器、激光位移计以及三维动态激光位移计,分别测量腕臂结构的加速度、位移以及接触线三维动态位移,研究均匀流场(试验风速级数范围为3~14m·s-1)和紊流度为20%的紊流场(试验风速级数范围为2~8m·s-1)条件下风攻角为90°和60°时,接触网系统腕臂结构和接触线不同位置的风振响应。结果表明:相同风速下,接触线在紊流场中的位移响应大于在均匀流场的响应;风攻角对接触网挂线点和接触线的影响不同,相比较而言,60°风攻角对挂线点更为不利,而90°风攻角对接触线更为不利;同一吊弦区段内接触线跨中的3点风偏位移基本相同。     

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。