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。     

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。     

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.     

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。     

基于直接积分法的弓网耦合系统动态性能仿真分析

针对提速铁路采用的弹性链型悬挂接触网及受电弓结构,建立包含承力索、辅助线、接触线和吊弦4个部件的接触网模型、以及简化为弹簧阻尼机构的受电弓模型。通过接触单元将接触网和受电弓直接耦合起来得到弓网系统的整体模型,进而构建弓网耦合系统的动力学平衡方程。采用直接积分法对建立的平衡方程进行求解,得到反映弓网系统动态性能的抬升位移、接触压力以及应力等数据。与先前研究的参考数据比对结果表明,采用接触单元和直接积分法分析弓网耦合系统的动态性能,切实可行。     

竖曲线上接触网吊弦长度的修正计算

从线路竖曲线线形设计原则和接触网链形悬挂线索计算的基本理论入手,分析了线路竖曲线对接触网吊弦长度的影响,建立了圆形竖曲线和抛物线形竖曲线上接触网吊弦长度的修正计算方程,提出了竖曲线上接触网吊弦修正计算的考虑原则.通过对接触线采用圆形竖曲线和抛物线形竖曲线2种布置方式的对比计算,得出了在最大弛度相等时2种竖曲线近似相同的结论.在此基础上,解决了采用圆形竖曲线布置的接触线自身承担的自重的计算问题.理论分析、算例和工程应用证明,数据吻合一致.适用于常速铁路和高速铁路竖曲线上接触网的吊弦长度修正计算.     

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。     

基于有限元的接触网弹性分析与调整方法探索

针对衢九线接触网一跨内动态导高变化量较大、燃弧情况较明显的问题,对全补偿简单链形悬挂接触网进行有限元建模,对目前衢九线接触网弹性及弹性不均匀系数进行仿真计算,通过与建设标准比对得到衢九线检测波形较差的原因,对承力索张力、接触线张力、第1吊弦的位置、吊弦数目对弹性的影响进行仿真得出结论,并提出了改善方案。     

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。     

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。     

接触悬挂吊弦计算方法研究

对奥运工程京津城际专线的接触悬挂进行分析,计算整体吊弦的精确下料、长度和动力特性。接触网属于柔性悬挂结构,用传统的力矩计算方法要进行精确计算较为困难。有限元法是结构分析计算的有力工具,但在悬挂结构计算中应用较少。将接触网按照索结构原理建立计算模型,用非线形有限元方法建立方程,解决了吊弦长度的计算问题。算例表明,只要建立接触悬挂的刚度矩阵和荷载矩阵,就可以对接触网的吊弦长度进行准确的计算,这是传统的计算方法难以做到的。与传统的简化方法比较起来,用非线形有限元方法计算的结果更为精确,可大大提高施工下料的准确性,减少材料浪费,对我国电气化铁路的高速化有重要的意义。     

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。     

基于索、杆组合结构的电气化铁路接触网三维静态模型

基于有限元理论,采用二节点非线性索单元与线性杆单元离散接触网系统;根据索、杆的精确表达式推导单元切线矩阵;根据结构拓扑关系组装刚度矩阵和不平衡力矩阵,建立整体非线性平衡方程;利用NewtonRaphson法求解该平衡方程,建立接触网的初始平衡状态三维模型,并在模拟算例中得到线性收敛的计算结果。将计算得到的吊弦长度与现有的文献和软件计算结果对比,验证了本方法和模型的有效性。     

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:...     

电气化高速铁路接触网静态模型的建立

接触网是大变形的柔性索结构。高速铁路的整体吊弦施工要求在安装施工前就确定吊弦的长度。本文利用有限单元法,建立针对完整锚段找形的计算模型,并对平曲线、缓和曲线等各种线路情况提出了修正方法。文中对郑西客运专线多种线路情况的实际锚段吊弦长度进行计算。对比计算结果表明,在多种线路情况下的计算精度与SIEMENS公司的Candrop软件相当。     

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。     

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。     

接触网线索材料

电气化铁路接触网是由接触线、承力索、辅助承力索，供电线，吊弦，吊弦线夹等所构成的架空线路。由承力索上安装的吊弦线夹将接触线悬挂起来。导线可使用各种类型的材料。     

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。