受電弓-接觸網系統(tǒng)動力學研究.pdf

1、高速鐵路以其速度快、運能大、能耗低、污染輕、占地少以及安全舒適等綜合優(yōu)勢，在世界各國得到了迅速發(fā)展。我國在跟蹤研究國外高速鐵路技術、積極規(guī)劃高速鐵路的同時，通過新建快速客運專線、大力加強既有線的技術改造大幅度提高了列車的運行速度。但是，隨之而來的弓網系統(tǒng)相互作用加劇，弓網容易出現(xiàn)離線現(xiàn)象，產生電弧，導致弓網受流不穩(wěn)定，嚴重影響列車的正常運行和行車安全。因此，開展受電弓/接觸網系統(tǒng)動力學研究具有很強的理論意義和工程應用背景。受到國家自然科

2、學基金項目“高速鐵路受電弓/接觸網系統(tǒng)的混合仿真及非線性控制研究”(59875072)、教育部博士點基金項目“高速受電弓-接觸網系統(tǒng)動力學性能的研究”(2000061302)、鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目“250km/h高速受電弓設計、試驗研究”(2000J030)和“受電弓-接觸網系統(tǒng)研究”(Z2006-046)、國家科技支撐計劃項目“高速受電弓技術”(2009BAG12A05)等項目的資助，本文主要開展了以下幾方面的研究工作：

3、　　 ⑴首先對國內外受電弓、接觸網及其受電弓-接觸網耦合系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀進行了詳細論述，明確了受電弓/接觸網系統(tǒng)研究的意義和研究方向。
　　 ⑵建立了較為完整的受電弓理論計算模型，模型中既考慮了列車垂向、縱向振動及氣動載荷的影響，又考慮了接觸線與碳滑板間接觸點橫移的影響，并發(fā)展了相應的數(shù)值程序。該模型突破了目前常用的僅考慮垂向自由度和線性化的質量塊模型。利用風洞試驗，對安裝與不安裝導流板下原型受電弓，進行氣動特性測試，獲得

4、開口、閉口狀態(tài)下受電弓氣動載荷。
　　 ⑶建立了考慮非線性因素(干摩擦力)下單自由度振動參數(shù)識別模型，并利用試驗手段進行該模型參數(shù)(質量、剛度、阻尼等參數(shù))測試，用于獲得受電弓線性化模型參數(shù)。
　　 ⑷建立了接觸網理論計算模型，模型中既考慮了接觸網豎直平面內垂向振動的主要因素，還考慮了接觸網水平面內橫向振動的影響因素，并發(fā)展了相應的數(shù)值程序。為獲得接觸網理論計算模型中的等效阻尼，采用非接觸式光學測量方法，對接觸網的振動進

5、行了測試。利用該模型，分析計算了接觸網靜態(tài)剛度、等效質量和模態(tài)。
　　 ⑸建立了較為完整的受電弓/接觸網耦合系統(tǒng)的理論計算模型，包含剛性接觸網/受電弓、柔性接觸網/受電弓(含錨段關節(jié))、剛性-剛柔-柔性懸掛接觸網/受電弓等耦合系統(tǒng)動力學模型。以歐標EN50318為算例，對仿真系統(tǒng)進行了驗證。以該模型為基礎，開發(fā)了PCRUN弓網系統(tǒng)動力學仿真軟件，在鐵道第四、第一勘測設計院得以應用。
　　 ⑹采用半實物半虛擬相結合方法，建