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。     

吊弦故障时弓网受流质量评估

基于有限单元法建立弓网系统有限元模型，利用罚函数法实现弓网系统的耦合，采用Newmark积分法求解弓网系统动力学方程，研究单根吊弦断裂和脱落两种情况对弓网受流质量的影响。结果表明：吊弦断裂和脱落对弓网间动态接触力影响基本相同；单根吊弦断裂或脱落对故障吊弦所在跨的动态接触力影响均不显著；相较于其他吊弦故障，2#吊弦断裂或脱落对弓网受流质量影响最大；单个吊弦断裂或脱落时，列车以300km/h速度运行时弓网受流质量仍然符合规范要求。     

提速铁路接触网整体吊弦施工工艺

为了保证提速铁路接触网受流质量,改善弓网关系,采用整体吊弦取代传统环节吊弦安装方式。整体吊弦施工实现了数据处理电算化,吊弦预制工厂化,接触悬挂安装基本一次到位,极大地提高了现场安装调整精度,改善了提速电气化接触网弓网关系,保证了受流需要,也大量减少了施工及维修的工作量。     

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。     

基于微动理论的整体吊弦损伤机理及优化研究

基于高速铁路接触网整体吊弦的材料和服役工况,结合有限元分析以及试验分析,对整体吊弦的损伤机理进行分析。结果表明:整体吊弦钳压管的结构及压接方式存在不合理处,吊弦的断丝、断股是由于微动磨损和疲劳断裂共同造成的,其中微动磨损在吊弦的断裂中具有重要影响。经多方面考量,提出新型整体吊弦的优化方案,包括改进压接结构,增进吊弦线耐疲劳性,以及改进心形环的结构,避免与接触线吊弦线夹之间摩擦伤线,从源头上提升设计、施工、制造和运维质量,降低零部件失效概率,提高耐久性和可靠性。     

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。     

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。     

既有接触网可调式载流整体吊弦的快速安装方法

通过对环节吊弦更换为可调式载流整体吊弦存在问题进行分析,找出制约整体吊弦安装进度的关键因素,结合现场实际逐一克服,最终总结出一套可提高工效一次到位的施工方法。     

基于CDEGS的高速铁路非载流吊弦区段接触悬挂和电连接电气负荷计算

我国部分地区的高速铁路工程中采用了非载流吊弦,与载流吊弦相比,在接触悬挂、电连接等电气负荷方面存在差异。为解决非载流吊弦线路接触悬挂、电连接等设备电气负荷特性问题,利用CDEGS软件,建立仿真计算模型,并通过模拟试验对仿真模型进行验证。在此基础上,建立考虑接触网导线空间几何分布的计算模型,对非载流吊弦线路的接触悬挂、电连接等电气负荷进行计算研究,结果表明:取流点附近的电连接流过的电流最大,且最大电流不受电连接数量的影响,在中心锚结装置两侧设电连接可有效抑制电流流过中心锚结装置,并据此提出电连接设置方案。     

电气化铁路接触悬挂吊弦和电连接的电气负荷计算

研究目的:弦和电连接是电气化铁路接触悬挂的重要组成部分,其电气负荷是接触网安全运行的基本保证。目前世界上电气化铁路主要采用载流型铜合金绞线整体吊弦和软铜绞线电连接。本文从耦合平行导线电路计算原理出发,结合工程实际对接触悬挂吊弦和电连接的电气负载能力进行了仿真计算,得出吊弦和电连接的电气负载能力需求,意在提出接触悬挂电连接的设置原则。研究结论:(1)载流型整体吊弦具有显著的多点并联分流作用,仅在变流点附近的3~5个吊弦和1个电连接明显参与了接触悬挂的电流分配,其余吊弦和电连接几乎不参与,电流趋近于零;(2)由于吊弦的载流能力十分有限,在持续变流点处的吊弦不能满足持续载流要求,应设置电连接;(3)电连接设置的具体原则为:在供电线上网、绝缘锚段关节和非绝缘锚段关节、满足电流径路需要的不同股道接触网之间等处应设置电连接,而其余部分无需设置电连接;该设置原则适用于所有类型的电气化铁路接触网。     

整体吊弦线心形环处断丝断股原因分析

整体吊弦在服役过程中在接触线吊弦线夹端的心形环处容易发生吊弦线断丝、断股现象。通过宏观观察、化学成分分析、微观断口分析、金相组织检测等手段，对整体吊弦的该种失效原因进行分析，结果表明：应力腐蚀疲劳是导致整体吊弦线发生断丝、断股的主要原因；在应力和腐蚀介质的共同作用下，吊弦线铜丝侧表面出现腐蚀坑，随后在交变应力及腐蚀介质的持续作用下发展成为疲劳裂纹源区，最终导致断丝断股。     

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。     

复合型耐疲劳整体吊弦技术改进方案探讨

接触网载流整体吊弦在电气化铁路应用广泛,其在运行中频繁发生断丝、断股或整体断裂等一系列问题,给电气化铁路特别是高速铁路运行带来极大安全隐患。本文通过对整体吊弦存在的各类问题或缺陷进行全面分析,结合实际运用情况,探索从产品结构、材质选择、工艺制造等方面对整体吊弦进行优化、改进的技术方案和措施,并在实际运用中进行可行性验证。     

高速铁路接触网吊弦断裂电气因素研究

基于Carson理论建立简单链型悬挂接触网电流分布模型;结合铁路现场的实际供流数据,分别对受流点位于跨中和跨端2种情况下的接触网各导线实际受流情况进行仿真计算;基于电致塑性效应理论,采用对断裂吊弦进行SEM形貌分析、成分分析及对新旧吊弦的金相组织进行对比观察等试验手段,研究吊弦断裂过程中电气因素的作用机理.结果 表明:...     

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。     

接触网刚性吊弦自动化装配技术

为实现刚性吊弦自动化装配,研究并开发了全自动刚性吊弦生产设备。该设备有效解决了刚性吊弦在加工过程中精度控制、折弯工艺加工两大技术难题,能实现刚性吊弦定长、送料、折弯、裁剪等功能。经测试,采用该设备生产的吊弦,其裁切精度高,折弯角度一致性较好,与传统人工模式生产相比加工工艺质量显著提升,生产效率提高300%,消除了不合格率,具有较好的发展前景。     

高铁锂电精密拧紧系统在吊弦安装中的应用研究

电气化铁路建设中,由于施工环境恶劣,施工人员流动性大,传统的机械式扭力扳手受人为因素影响较大,长时间的高空作业对施工质量、人员安全均产生严峻考验。吊弦安装作为接触网施工中的关键工序,施工要求严格。针对电气化铁路吊弦结构及施工特点,研发高铁锂电精密拧紧系统,可以确保吊弦的结构安装、技术参数调整一次到位,从根本上解决吊弦安装问题带来的不可控风险,为施工质量及后期运营奠定坚实基础。     

考虑分段绝缘器的高速铁路弓网动态特性研究

为研究受电弓通过高速铁路接触网分段绝缘器时的动态性能,建立了受电弓等效三质量块模型、考虑分段绝缘器的接触网模型以及弓网耦合模型,分析了受电弓运行速度、分段绝缘器安装弛度以及吊弦阻尼对弓网受流的影响。结果表明：受电弓通过分段绝缘器时产生的冲击力以及分段绝缘器所在跨的接触力标准偏差均随受电弓运行速度的增加而增大,即受流质量随速度增加而变差;当分段绝缘器的安装负弛度选择20mm时,与受电弓接触具有较小的冲击力和较小的接触力标准偏差,即具有较好的受流质量;分段绝缘器的吊弦阻尼系数选择10或50时具有良好的受流质量。     

高速铁路竖曲线地段接触线弛度设置的探讨

本文针对高速铁路竖曲线地段的接触线弛度的设置进行了探讨,并通过现场实测,在吊弦计算时确定出竖曲线凹凸区段接触线弛度预留的具体量值,以保证良好的弓网受流质量。     

均匀接触网弹性及改善弓网取流质量的探讨

本文通过对接触网均匀弹性存在的问题进行分析，提出了有针对性的解决方案，只有采用了弹性补偿吊弦，才能最有效地解决接触网均匀弹性存在的问题，改善弓网取流质量，消除集中负荷。