基于頻率分析的高速鐵路弓網(wǎng)參數(shù)匹配研究.pdf

1、受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)為高速運(yùn)行的列車輸送電能，隨著列車的提速，弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性成為制約列車高速運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。在深入研究弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)特性的方法中，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)仿真法，投入少、見效快、可仿真各種情況下的動(dòng)態(tài)特性，是研究高速弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的主要途徑。本文分別對(duì)接觸網(wǎng)和受電弓模型進(jìn)行再推導(dǎo)與修正研究，建立更為精確的弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，并通過頻率分析對(duì)高速鐵路弓網(wǎng)參數(shù)的匹配關(guān)系進(jìn)行研究。主要完成以下幾個(gè)方面的研究內(nèi)容:

2、>　　(1)將接觸網(wǎng)看作歐拉-伯努利梁單元，建立接觸網(wǎng)的力學(xué)模型，確立受電弓的三元質(zhì)量塊模型，通過罰函數(shù)法建立適合高速鐵路的弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)模型。采用Newmark法求解耦合模型，模擬弓網(wǎng)間動(dòng)力學(xué)特性，并利用EN50318標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耦合模型進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)模型的有效性。重新推導(dǎo)作用在接觸網(wǎng)上的空氣阻尼，分析影響空氣阻尼的因素，考慮空氣阻尼的影響修正了接觸網(wǎng)動(dòng)力學(xué)方程。對(duì)考慮空氣阻尼的弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行求解，探討了在不同風(fēng)

3、速下空氣阻尼對(duì)弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　(2)對(duì)列車高速運(yùn)行時(shí)接觸壓力的變化特征進(jìn)行分析，接著推導(dǎo)受電弓弓頭振動(dòng)在接觸壓力作用下的穩(wěn)態(tài)幅頻特性，以此為基礎(chǔ)提出了受電弓參數(shù)與吊弦頻率的匹配關(guān)系:在運(yùn)行中受電弓通過吊弦處的頻率若為，調(diào)整受電弓的參數(shù)，使受電弓的幅頻特性在頻率f處有極小值，能有效降低接觸壓力的波動(dòng)，改善受流。逐一改變受電弓參數(shù)，分析受電弓的穩(wěn)態(tài)幅頻特性，可得受電弓弓頭質(zhì)量和剛度對(duì)受電弓幅頻特性的影響明顯。在建立的弓網(wǎng)耦

4、合動(dòng)力學(xué)模型中，分別調(diào)整受電弓弓頭質(zhì)量和剛度，統(tǒng)計(jì)分析接觸壓力數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了匹配的效果。
　　(3)針對(duì)三元質(zhì)量塊受電弓模型參數(shù)固定的線性特性，重新推導(dǎo)受電弓的框架模型，并在平衡位置簡化得到受電弓的動(dòng)態(tài)等效模型。對(duì)動(dòng)態(tài)等效模型進(jìn)行特性分析，并研究受電弓框架的動(dòng)態(tài)等效參數(shù)，擬合了受電弓參數(shù)隨工作高度變化的曲線。考慮受電弓動(dòng)態(tài)等效參數(shù)的影響修正弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，研究不同車速下受電弓動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)弓網(wǎng)耦合動(dòng)力學(xué)特性的影響。結(jié)果表明:考慮受電