高速受电弓的力学模型及运动微分方程

在比较目前受电弓的计算机仿真所采用的众多力学模型之后,针对高速受电弓的力学特点,以DSA系列高速受电弓为例,提出了一种较为合理和全面的力学模型,充分考虑了高速受电弓的各种运动：受电弓的滑板、支架被作为平面运动考虑,同时考虑了两块滑板条的俯仰运动这种力学模型比传统的力学模型更能全面地反映高速受电弓的运动特性。在建立此力学模型的基础上,推导了受电弓的运动微分方程,并用实验证明了这种模型的正确性。这为高速弓网的计算机仿真研究打下良好的基础。     

受电弓—刚性接触悬挂系统受流特性分析

建立受电弓—刚性接触悬挂系统受流模型和振动微分方程组,采用Newmark-β法编制受电弓—刚性悬挂系统振动微分方程的数值仿真程序,利用Matlab仿真软件分析刚性悬挂、受电弓参数对受电弓—刚性接触网系统动态受流的影响,得到给定技术条件下的受电弓最优参数。     

受电弓垂向动力学线性化模型及特性研究

由受电弓的非线性运动微分方程通过泰勒级数展开得到垂向动力学线性化运动微分方程及模型，并得出等效参数的函数表达式。以国产SS7型机车的受电弓为算例，对弓头纵向几何运动，升弓力矩，受电弓等效参数，弓头运动最大加速度等进行了分析。     

TSG3受电弓的力学模型及运动微分方程

在比较目前常用的几种受电弓的力学模型基础上，根据测试结果选取了一种比较合理的，适用于ＴＳＧ３受电弓的力学模型，并推导了受电弓的运动微分方程。     

计及列车车体随机振动影响时受电弓的随机动力响应

运用随机平均法研究计及列车随机振动影响时受电弓的随机动力响应。首先建立列车随机振动影响下受电弓的动力学理论模型与运动微分方程,然后运用随机平均法得到关于受电弓振幅的伊藤随机微分方程,求解与该方程相应的FPK方程,从而得到计及列车随机振动影响时受电弓的稳态响应以及弓网间离线概率的解析解。结果表明,列车车体随机振动对弓网间的受流质量有较大影响,且随着列车速度的提高影响逐渐变大;随着列车振动强度增大,弓网间受流质量明显降低;当速度参数接近1,弓网间发生主共振,受流质量会严重恶化。     

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。     

受电弓的力学分析示例

在建立弓网系统运动微分方程的基础上，本文对ＴＳＣ３受力电弓几个订参数进行了模拟计算。这些参数对于改进受电弓的设计，提高受电弓的性能，具有重要意义。特别是对ＴＳＧ３受电弓的阻尼分析已成功地运用于实践，取得了很好的经济效益。     

高速受流问题及对受电弓的要求

高速受流是电气化铁道向高速发展必然遇到的关键问题之一,良好的集电性能取决于受电弓和接触网系统之间的相互作用。接触网是一个沿线质量分配、刚度等不同时弹性系统,在受到受电弓动力作用时,其接触面有不同程度的上升、变形和振动。受电弓本身固定在一个垂直、横向加速不断变化着的运动物体(电力机车或动车)上。由于受电弓框架等各部件的重量影响,对于机车运动和接触导线的高度都不可能瞬时作出反映。因此在改善高速受流性能方面必须同时改进受电弓与接触网。     

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.     

准高速受电弓动态性能的研究

本文在系统介绍受电弓－－接触网计算模型的基础上，针对准高速接触网和我国常用受电弓，计算了有关归算质量，运动关系，模态等静态性能，利用受电弓－－接触网动态仿真计算，分析了受电弓，接触风参数对受流质量的影响，提出改善准高速受电弓，接触网系统受流的措施。