受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、高速鐵路以其速度快、運(yùn)能大、能耗低、污染輕、占地少以及安全舒適等綜合優(yōu)勢(shì)，在世界各國(guó)得到了迅速發(fā)展。我國(guó)在跟蹤研究國(guó)外高速鐵路技術(shù)、積極規(guī)劃高速鐵路的同時(shí)，通過(guò)新建快速客運(yùn)專(zhuān)線、大力加強(qiáng)既有線的技術(shù)改造大幅度提高了列車(chē)的運(yùn)行速度。但是，隨之而來(lái)的弓網(wǎng)系統(tǒng)相互作用加劇，弓網(wǎng)容易出現(xiàn)離線現(xiàn)象，產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致弓網(wǎng)受流不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響列車(chē)的正常運(yùn)行和行車(chē)安全。因此，開(kāi)展受電弓/接觸網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究具有很強(qiáng)的理論意義和工程應(yīng)用背景。受到國(guó)家自然科

2、學(xué)基金項(xiàng)目“高速鐵路受電弓/接觸網(wǎng)系統(tǒng)的混合仿真及非線性控制研究”(59875072)、教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目“高速受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能的研究”(2000061302)、鐵道部科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“250km/h高速受電弓設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究”(2000J030)和“受電弓-接觸網(wǎng)系統(tǒng)研究”(Z2006-046)、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“高速受電弓技術(shù)”(2009BAG12A05)等項(xiàng)目的資助，本文主要開(kāi)展了以下幾方面的研究工作：

3、　　 ⑴首先對(duì)國(guó)內(nèi)外受電弓、接觸網(wǎng)及其受電弓-接觸網(wǎng)耦合系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)論述，明確了受電弓/接觸網(wǎng)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(jì)算模型，模型中既考慮了列車(chē)垂向、縱向振動(dòng)及氣動(dòng)載荷的影響，又考慮了接觸線與碳滑板間接觸點(diǎn)橫移的影響，并發(fā)展了相應(yīng)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(zhì)量塊模型。利用風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)安裝與不安裝導(dǎo)流板下原型受電弓，進(jìn)行氣動(dòng)特性測(cè)試，獲得

4、開(kāi)口、閉口狀態(tài)下受電弓氣動(dòng)載荷。
　　 ⑶建立了考慮非線性因素(干摩擦力)下單自由度振動(dòng)參數(shù)識(shí)別模型，并利用試驗(yàn)手段進(jìn)行該模型參數(shù)(質(zhì)量、剛度、阻尼等參數(shù))測(cè)試，用于獲得受電弓線性化模型參數(shù)。
　　 ⑷建立了接觸網(wǎng)理論計(jì)算模型，模型中既考慮了接觸網(wǎng)豎直平面內(nèi)垂向振動(dòng)的主要因素，還考慮了接觸網(wǎng)水平面內(nèi)橫向振動(dòng)的影響因素，并發(fā)展了相應(yīng)的數(shù)值程序。為獲得接觸網(wǎng)理論計(jì)算模型中的等效阻尼，采用非接觸式光學(xué)測(cè)量方法，對(duì)接觸網(wǎng)的振動(dòng)進(jìn)

5、行了測(cè)試。利用該模型，分析計(jì)算了接觸網(wǎng)靜態(tài)剛度、等效質(zhì)量和模態(tài)。
　　 ⑸建立了較為完整的受電弓/接觸網(wǎng)耦合系統(tǒng)的理論計(jì)算模型，包含剛性接觸網(wǎng)/受電弓、柔性接觸網(wǎng)/受電弓(含錨段關(guān)節(jié))、剛性-剛?cè)?柔性懸掛接觸網(wǎng)/受電弓等耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。以歐標(biāo)EN50318為算例，對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。以該模型為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了PCRUN弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件，在鐵道第四、第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院得以應(yīng)用。
　　 ⑹采用半實(shí)物半虛擬相結(jié)合方法，建