高速電氣化鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學仿真研究.pdf

1、從1964年開通世界上第一條電氣化鐵路開始，世界各國前仆后繼地大力修建電氣化鐵路。相對一些發(fā)達國家而言，電氣化鐵路在中國的起步建設較晚，經(jīng)過50余年的不懈努力，目前已進入了大力修筑和飛速成長階段。列車在運行時主要依靠牽引供電系統(tǒng)獲取動力來源，即通過弓網(wǎng)接觸耦合供電。作為鐵路牽引供電系統(tǒng)與電力機車電能傳輸核心樞紐的弓網(wǎng)系統(tǒng)，其相互作用對提高機車行駛速度與運行穩(wěn)定性有著至關重要的影響。弓網(wǎng)系統(tǒng)保持良好接觸才能保證列車行駛時穩(wěn)定不間斷獲取電流

2、，對于高速電氣化鐵路系統(tǒng)，弓網(wǎng)之間的接觸力要保證在一個適當?shù)姆秶?，變化越小越好。若是接觸壓力過大，會造成接觸線抬升量超過規(guī)定值，造成接觸線出現(xiàn)部分區(qū)段彎曲或是疲勞損傷，容易引起磨耗損失降低滑板以及接觸線的使用壽命，進一步惡化時甚至出現(xiàn)接觸線斷線事故。當接觸壓力過小時，接觸電阻會隨之變大，將會造成大量的能耗和電熱損失，當接觸壓力小于零時會導致離線事故和電火花，此時受電弓弓頭滑板脫離接觸線產(chǎn)生電弧燒灼弓網(wǎng)接觸面。是以，對弓網(wǎng)系統(tǒng)進行動力學仿

3、真分析具有很強的現(xiàn)實意義。
　　本文針對簡單鏈形懸掛接觸網(wǎng)，首先對接觸網(wǎng)-受電弓的實際系統(tǒng)結構進行簡化假設，根據(jù)簡化后接觸網(wǎng)模型的結構特點，推導出接觸網(wǎng)的靜態(tài)求解方程；再選取有限元分析軟件ANSYS并結合負弛度算法得出接觸網(wǎng)靜態(tài)計算模型，進行模態(tài)分析，進而就得到了靜態(tài)下簡單鏈形懸掛接觸網(wǎng)的模態(tài)振型頻率，這是為計算受電弓和接觸網(wǎng)之間的壓力所做的準備工作。然后采用受電弓的二質量塊模型，推導出受電弓的動力學非線性微分方程，之后再進行線性

4、簡化。利用拉格朗日算法推導出受電弓—接觸網(wǎng)系統(tǒng)的動力學方程，采用Newmark數(shù)值算法，利用MATLAB軟件編寫仿真程序實現(xiàn)弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學仿真，得到了列車不同行駛速度下弓網(wǎng)之間的接觸壓力和接觸線抬升量。本文選取Davenport譜，分別采用AR模型法和小波合成法模擬橫風風速時程，仿真接觸網(wǎng)的風振響應曲線以及橫風作用下弓網(wǎng)接觸壓力振動曲線。通過分析各種工況下的接觸線動態(tài)抬升量和弓網(wǎng)壓力變化，對影響高速受流的各種主要因素進行討論，這對于優(yōu)化