基于有限元法的弓网过渡段处动态性能仿真分析

针对城市轨道交通铁路中采用的接触网锚段关节、刚柔过渡段及CED125D受电弓结构,基于ANSYS有限元软件,采用广州地铁实际接触网线路的基本参数,建立包含刚性接触网、柔性接触网及刚柔过渡段的接触网模型以及简化为弹簧阻尼机构的CED125D受电弓归算质量模型。通过动力学仿真分析得到反映弓网系统动态性能的接触压力与抬升位移等数据,进而对受电弓在通过锚段关节、刚柔过渡段时的动力学行为及规律进行探讨与研究。与实测结果比较,所建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。     

横风环境中弓网动力学性能分析

为研究横风对弓网动力学性能的影响,基于AR模型的线性滤波法和Davenport风速谱,构建了受电弓-接触网系统的随机风场,获得了作用于受电弓和接触网的风速时程;建立受电弓/高速列车空气动力学仿真模型,采用计算流体力学方法求解了列车运行速度为300 km·h-1,不同横风速度下的受电弓气动抬升力,从而得到横风平均速度为20 m·s-1时,受电弓气动抬升力时程;采用三维弓网耦合动力学模型,系统分析了横风对弓网动力学的影响规律。研究表明,横风使得受电弓的气动抬升力变大,并与横风速度的平方成正比;受电弓气动抬升力的增加和波动,使得接触压力平均值以及标准差变大;接触网产生的风致振动改变了弓网之间的接触状态,导致接触压力波动范围变大,因此,列车在横风环境中运行时,不仅增大了弓网接触压力从而加剧了受电弓滑板和接触线的磨耗,而且使得接触压力最小值减小以及标准差增大,导致弓网受流质量显著降低。     

接触网-受电弓振动主动控制问题的研究

针对铁路机车受电引系统存在的振动问题，提出了一种基于模糊技术的旨在抑制振动的主动控制方案。在对接触网－受电弓系统特征进行了基础上，设计开发了以PⅡ300工控机为主控器件的受电弓主动模糊空制系统，并以SS7型机车受电弓为对象进行了试验，试验结果表明，采用主动控制技术以后，受电弓弓头接触压力波动值大大降低，弓网系统者到了明显改善。     

城市轨道交通受电弓参数敏度分析及优化设计

为研究城市轨道交通受电弓单参数优化和双参数优化对弓网系统耦合性能的影响,首先建立受电弓-刚性接触网系统动力学模型,根据线路实测数据验证模型的准确性,然后采用接触力随机统计特征作为参数优化的目标函数,对CED125D型受电弓的9 个等效参数进行敏度分析,得到弓头等效质量的敏度评级最高,上框架等效质量及等效刚度次之,下框架等效刚度最低,并给出单参数优化建议。最后分析受电弓弓头3 个等效参数联合变化时的接触力统计特征,结果表明双参数优化能实现比单参数优化更好的弓网耦合性能,该研究可为城市轨道交通弓网系统设计、选型和评价提供参考。     

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。     

简单链形悬挂接触网整体吊弦瞬态动力学性能研究

以我国京津线高速铁路接触网整体吊弦为研究对象,建立弓网系统耦合模型。建模时将吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧,并利用罚函数法实现弓网系统的耦合。对建立的弓网耦合模型进行验证后,研究了弓网相互作用下整体吊弦的瞬态动力学响应。研究结果表明:弓网相对滑动速度为300 km/h及350 km/h时,同一跨内不同吊弦的动态接触力振动主频相同,均为7.8 Hz;弓网相对滑动速度300 km/h下,受电弓滑过后不同吊弦上下节点横向振动振幅很小,均小于3 mm;同一吊弦上下节点垂向振动相位基本一致,且不同吊弦上下节点垂向振动的主频均为1.42 Hz;弓网相对滑动速度250~350 km/h内,同一跨内3#吊弦的松弛时间最长。     

高速列车耦合大系统动力学研究

根据高速铁路结构和技术特点,把高速列车以及与之相关并影响其动力学性能的线路、气流、供电和接触网等耦合系统作为一个统一的大系统,通过建立高速列车、线路、弓网及供电等子系统动力学模型,以及轮轨、弓网、流固和机电等耦合关系模型,形成高速列车耦合大系统动力学模型。针对高速列车运行模拟要求,给出基于循环变量方法的列车动力学建模及计算方法、基于滑移模型的车线耦合计算方法、基于松弛因子的流固耦合计算方法,实现高速列车耦合大系统动力学仿真。     

铁路接触网运行状态的影响因素与管控措施

接触网是一种电力线路,架设在电气化铁路的沿线上方,通过受电弓为电力机车提供电能,同时又是铁路电气化发展的重要工具,使用频率居于各个部件的前列,且因其具有露天设置、结构脆弱、无备用等特点,受其内外不良因素影响,使设备故障时有发生。该文首先阐述了铁路接触网的功能与组成,其次分析了铁路接触网运行状态的影响因素,同时深入探讨了铁路接触网故障的管控措施。     

As地铁车辆双弓受流分析

由于As地铁车辆具有爬50‰坡道的能力,采用4架受电弓并联受流,比标准的A型、B型地铁车辆多2架受电弓受流,对于DC1500V的牵引供电系统,采用4架受流在国内属于首创。通过As车辆弓网动态受流仿真,比较不同接触网结构的弓网动态性能参数,验证了双弓设计方案的有效性。在某地铁正线上开展受电弓动态受流试验,通过对接触力和燃弧率的分析,验证了As地铁车辆双弓受流的合理性。     

大风对电气化铁路接触网的影响因素分析

近年来，据统计，铁路分局管内因大风引起的弓网故障占接触网故障总件数的26．6％，己成为电气化铁道运行中故障率较高的一个因素。因此，如何采取有针对性的预防措施，提高接触网抗风能力，尽可能减少对运输的影响，是需要研究解决的一个重要课题。本文对近年来铁路大风下发生的接触网故障进行了深入分析，找出了发生故障的规律和原因，提出了一些改造方案。对大风及风季较长地区电气化铁路减少接触网故障，具有一定的实际意义。     

SS4B型电力机车PDU受电弓升降保护装置的研究

本文阐述了受电弓在机车安全运行中的重要性,及受电弓的工作原理。针对直流机车因风压不足发生弓网故障的问题,PDU受电弓升降保护装置的系统构成、工作原理进行了具体说明,以避免发生弓网故障,提高了机车运行的效率和安全性。     

铁路电气建设中的接触网设备运行研究

铁路电气化接触网设备是一种为电力机车提供电能的特殊供电线路及设备。铁路电气化建设中接触网技术的发展和应用不仅给设备运行提供了安全保障,同时有效提高了电气化铁路运输效率。电气化铁路具有高效率、低成本、低污染等特点,它进一步促进了我国电气化铁路接触网的建设发展。本文简单阐述了铁路电气化建设中接触网设备运行的特点,分析了可能造成电气烧伤原因,并在此基础上针对故障防控展开研究。旨在完善铁路电气建设中的接触网设备安装运行,提升使用安全性。     

变刚度弓网系统主动控制研究

以变刚度时变弓网系统模型为研究对象,应用最优控制策略,分别采用控制力作用于框架和弓头两种方式,对弓网间接触力进行主动控制,仿真结果表明,采用受电弓主动控制能够抑制弓网间接触力的波动,提高受流质量,当主动控制力直接作用于框架时控制效果更好。     

基于光纤光栅传感器的弓网状态监测方案及其验证试验

结合轨道交通列车受电弓与接触网安全监测的实际需求,提出利用光纤光栅传感器进行碳滑板应变变化实时检测,利用应变推导出接触力变化,实现接触力检测,从理论模型和试验测试两方面对监测可行性进行验证,为弓网状态监测提供了一种可行的解决方案。     

浅谈分段绝缘器性能比较及运行注意事项

分段绝缘器在接触网系统中是最大的集中荷载,在有限的空间内,集合接头线夹、导流滑道和绝缘元件等刚性部件于一体,悬挂弹性不如柔性较大的线索结构。在自然环境、行车速度、受电弓压力、接触网振动和线路条件等因素的综合作用下,分段绝缘器始终处于被动应付状态。由于运行条件苛刻、弓网配合条件差、停电检修维护困难等诸多原因,目前分段绝缘器故障已成为国内接触网的惯性故障,安全可靠运性的分段绝缘器已成为运行单位的祈求以及安全管理的一个焦点。     

三维高速列车下表面波浪形受电弓弓头减阻降噪研究

为了对高速列车受电弓进行有效减阻降噪，基于CX-NG型受电弓，对传统方形弓头模型进行下表面结构改型设计，提出下表面波浪形新型弓头结构。采用Fluent在不同速度工况下进行分析仿真，建立不同速度工况下的流场云图，将新型弓头与传统方形弓头进行气动特性的定性对比，分析不同外形结构对流场的影响。通过对比分析发现，使用下表面波浪形受电弓弓头减阻降噪效果最好，3种速度工况下，阻力系数Cd分别减少12.23%、13.23%、13.40%；噪声分别减小0.73 dB、1.42 d B、2.37 dB。     

高速动车组主动控制受电弓应用研究

根据高速铁路发展的需要,为了改善弓网动态性能,本文以CX018单臂受电弓为例,首先概述主动控制受电弓的基本组成、相关技术参数;然后对受电弓主动控制的实现原理及接口进行重点叙述,随后列举若干主动控制受电弓特有的应用故障,最后总结了主动控制受电弓的特点。     

计及受电弓幅频特性的受电弓参数与吊弦间距匹配研究

首先推导了受电弓的稳态幅频特性,结合对接触压力波动原因的分析,得出了受电弓参数与吊弦频率的匹配关系;然后逐一改变受电弓参数,分析受电弓幅频特性,可得受电弓弓头质量和刚度对受电弓幅频特性的影响明显;最后在建立的弓网动态模型中,分别调整受电弓弓头质量和刚度,统计得到接触压力标准差,验证了匹配的效果。研究结果表明,在运行中受电弓通过吊弦间隔的频率若为f,调整受电弓的参数,使受电弓幅频特性在频率f处有极小值,能有效降低接触压力的波动,有利于改善受流。该匹配关系可为弓网系统设计、选型和评价提供参考。     

基于加速度信号的吊弦断裂检测方法

吊弦是高铁接触网的关键部件，长期裸露于外部环境，且日复一日地承受列车受电弓的冲击作用，容易发生吊弦断裂故障. 本文基于弓网动态仿真模型，对兰新高铁试验段进行仿真，产生在脉动风和受电弓同时作用下的接触网正常和吊弦断裂时接触线和承力索的加速度数据，然后运用EEMD（Ensemble Empirical Mode Decomposition）计算加速度信号的能量熵、奇异熵、平均熵，建立吊弦断裂故障检测的$\mathrm{L}_{1/2}$-LR正则化模型．实验结果表明，在脉动风和受电弓共同作用工况下，所得到的检测方法对吊弦断裂检测的准确率可达97.25%．本文提出的基于EEMD的$\mathrm{L}_{1/2}$-LR模型，具有变量选择作用，发现只需采集承力索跨中位置处的垂直加速度和水平加速度，分别计算其能量熵、平均熵，便可以很高的精度和计算效率检测跨中吊弦是否断裂．     

探讨铁路电气化接触网上部结构工程施工方法

文章结合某铁路电气化工程施工实际，简单分析了接触网上部结构及施工方法的特点与优点。