双弓受流下电气化铁路接触网振动性能研究

摘要

双弓受流主要应用在列车大编组重联运行中，重联运行可提高运输效率，因而在一些线路中被采用。但双弓受流带来一些问题，主要指后弓受流较差，后弓振动加剧，易发生离线等。本文针对这些问题，首先建立了考虑接触网三维初始形态的接触网-受电弓耦合动力学模型，通过仿真，对双弓受流时后弓的接触压力和受电弓振动的特点作了总结，并尝试对不利间距下后弓受流差的原因，从机理上做出解释。
　　本文具体完成了如下工作:
　　1.建立接触网静态模型，为接触网动力学计算提供精确的初始状态。本文将接触网看作二节点非线性索单元与杆单元的组合，用张力索代替接触线、承力索、弹性吊索，用杆代替吊弦、定位器，利用索、杆的精确公式推导单元切线矩阵，以节点坐标和单元长度为未知量，根据结构拓扑关系建立整体非线性平衡方程，利用Newton-Raphson法求解平衡方程，建立了接触网的初始平衡状态三维模型。
　　2.以接触网静态计算结果为初始态，建立了弓网动态耦合模型。组装接触网、受电弓质量矩阵，用Newmark法分别列出接触网、受电弓的增量运动方程，用接触弹簧耦合弓、网运动方程，求解得到弓、网动力学解。
　　3.仿真了不同运行速度和不同双弓间距下，双弓运行弓网动态的情况。统计分析了后弓接触压力和后弓弓头抬升随双弓间距的近似周期性的变化规律，并发现当双弓间距位于不利间距时，后弓运行至接触线某位置时，由前弓激励引发的该点接触线振动，与单弓运行时，受电弓弓头的运动方向较一致。这导致了后弓在不利间距时弓头振动幅度的增大和接触压力波动幅度的增大。
　　4.提出了一种简链接触网简化分析模型，用一条张力弦代替接触线和承力索，用位于定位点两侧的弹簧支撑模拟接触网定位点附近的特性。该模型的动力解与用有限元法计算的较完整接触网的动力解比较接近，可见在一定程度上代表了接触网的关键特征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 弓网关系研究现状

1．3 双弓受流的研究现状

1．4 本文研究思路与内容

第二章 接触网静力模型的建立

2．1 索、杆组合结构的找形

2．2 建立接触网静态模型

2．3 算例

2．4 小结

第三章 弓网动态耦合模型

3．1 接触网动力学模型

3．2 受电弓质量点模型

3．3 弓网耦合

3．4 Newmark法

3．5 弓网受流仿真结果

3．6 小结

第四章 双弓间距对弓网受流的影响

4．1 双弓受流的研究现状

4．2 后弓受流性能与双弓间距

4．3 后弓性能的解释

4．4 小结

第五章 接触网的弹性支撑弦简化模型

5．1 本文简化模型

5．2 模型的动力响应

5．3 小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果