大风对弓网受流质量及运行安全影响研究

摘要

电气化铁路有着运输能力和效率高、能量消耗少、速度快等优势，因而电力牵引已成为我国铁路牵引动力的重要发展方向。地处新疆的兰新线铁路，常年受大风侵袭，作为电力牵引系统中主要供电装置的接触网，在强风环境下的稳定性不容忽视。为了提高兰新线铁路的运输能力，铁道部决定对其进行电气化改造。其中乌鲁木齐铁路局曾大力投入，通过在风口地段修建挡风墙，起到防风作用;而且还对接触网结构和电力机车的倾覆性能等方面做了大量研究，对电力机车安全运行均起到一定的防护作用。但是对于强风作用下的弓网运行安全影响还未作全面考虑，因此本文开展强风区受电弓受流质量与弓网运行安全研究具有重要意义。
　　 本文首先对国内外受电弓/接触网系统和接触网抗风性能方面的研究现状进行了分析。接着以地处新疆的兰新线铁路风口地段单个锚段直线段接触网为研究对象，借助有限元分析软件ANSYS，建立考虑材料非线性的接触网参数化有限元模型及受电弓线性化模型，仿真模拟不同线索张力匹配方案时各运行速度下弓网接触压力，分析了张力变化对接触压力的影响，获得最佳匹配方案。以最佳匹配方案为研究对象，将其作为瞬态载荷施加到接触网上进行非线性瞬态动力学分析，分析随着受电弓运行速度提高，接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中瞬态位移响应及应力时间历程，并对弓网受流质量进行了评价。采用脉动风进一步模拟接触网的风偏，得到接触网风振响应，计算风载和接触压力共同作用下的接触网动态响应特性，得出接触线特征点横向与垂向的位移时程。通过以上仿真计算，检验现有接触网结构受风稳定性及弓网受流安全性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 选题背景与意义

1．3 国内外研究状况

1．3．1 受电弓／接触网系统国内外研究现状

1．3．2 接触网抗风性能国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 接触网有限元模型

2．1 接触网结构

2．1．1 接触悬挂形式

2．1．2 接触网的组成

2．2 有限元模型建立

2．2．1 有限元理论

2．2．2 结构材料属性与单元选择

2．2．3 结构非线性处理

2．2．4 有限元模型建立

2．3 弓网接触压力计算

2．3．1 弓网耦合动力学概述

2．3．2 受电弓／接触网耦合模型

2．3．3 接触压力计算

2．4 本章小结

第3章 接触网动态响应分析

3．1 接触网结构的振动特性

3．1．1 振动微分方程

3．1．2 瞬态动力分析过程

3．2 抬升量计算

3．2．1 跨中动态抬升量

3．2．2 定位点处动态抬升量

3．3．3 动态响应的速度特性

3．3 强度分析

3．3．1 静态应力

3．3．2 动态应力

3．4 本章小结

第4章 大风对弓网运行安全的影响分析

4．1 引言

4．2 风载荷确定

4．2．1 脉动风速模拟

4．2．2 风压计算

4．3 接触网受风偏移计算

4．3．1 接触网风振响应分析

4．3．2 风载作用下的振动位移

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文