考慮弓頭運動姿態(tài)和接觸形貌特征的弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學(xué)研究.pdf

1、弓網(wǎng)關(guān)系作為高鐵技術(shù)研究的重要一環(huán)，對保障列車穩(wěn)定受流和安全運行有著重要意義。弓網(wǎng)系統(tǒng)的垂向振動、縱向沖擊、橫向擺動、弓頭轉(zhuǎn)動、側(cè)滾以及滑動摩擦、電弧、接觸線不平順等引起的受流質(zhì)量下降、結(jié)構(gòu)破壞、材料異常磨耗都與弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學(xué)行為密切相關(guān)。本文主要基于弓網(wǎng)受流過程中弓頭運動姿態(tài)和弓網(wǎng)接觸形貌特征進行分析，并考慮了弓網(wǎng)縱向沖擊的影響，完成了以下研究內(nèi)容:
　　首先，基于模態(tài)疊加法建立了弓網(wǎng)動力學(xué)仿真平臺，對仿真平臺中接觸網(wǎng)、受電弓、

2、接觸模型以及弓網(wǎng)耦合求解過程做了詳細(xì)介紹，并根據(jù)EN50318對平臺的正確性進行了驗證。通過將Lankarani所推導(dǎo)的描述多體系統(tǒng)碰撞過程的赫茲接觸模型引入仿真平臺，對接觸模型中相關(guān)參數(shù)的影響規(guī)律進行了分析，并對仿真過程中相關(guān)參數(shù)的取值進行了確定。
　　其次，依托所建立的弓網(wǎng)仿真平臺，通過推導(dǎo)考慮弓頭點頭和側(cè)滾運動姿態(tài)的受電弓運動微分方程，分析了弓頭運動姿態(tài)對弓網(wǎng)受流質(zhì)量的影響。
　　然后，通過考慮弓網(wǎng)受流過程中接觸線形貌

3、特征的影響，推導(dǎo)了考慮接觸線形貌特征的弓網(wǎng)接觸模型，并且通過考慮弓網(wǎng)接觸點在弓頭上的作用位置以分析受電弓弓頭形貌的影響。
　　最后，基于拉格朗日方程所導(dǎo)出的受電弓框架微分方程，推導(dǎo)了多剛體受電弓模型的弓網(wǎng)耦合動力學(xué)模型，并對多剛體受電弓模型和質(zhì)量歸算模型的動力學(xué)性能進行了對比分析。在此基礎(chǔ)上通過引入弓網(wǎng)縱向沖擊，建立了考慮弓網(wǎng)縱向沖擊的弓網(wǎng)平面耦合動力學(xué)模型，并分析了弓網(wǎng)縱向沖擊對受流質(zhì)量的影響。
　　研究結(jié)果表明，受電弓弓

4、頭點頭運動對弓網(wǎng)受流質(zhì)量影響不大，而弓頭側(cè)滾運動會減小弓網(wǎng)沖擊;接觸線形貌特征的考慮將會引起接觸壓力表現(xiàn)出更大的振蕩，雙滑板受電弓與單滑板相比表現(xiàn)出的受流性能更好，受電弓弓頭形貌特征對弓網(wǎng)受流質(zhì)量不良影響較小;受電弓多剛體模型與質(zhì)量歸算模型在低速情況下契合度較好，但高速情況下使用多剛體模型的仿真結(jié)果更精確;對于考慮弓網(wǎng)縱向沖擊的弓網(wǎng)動力學(xué)模型，接觸形貌的考慮將會引起垂向和縱向接觸力更大的波動，弓網(wǎng)縱向沖擊在列車閉口運行時對弓網(wǎng)受流有益，