接触网波动特性及提高波速利用率途径的研究

摘要

随着高速列车运行速度的大幅度提升，电气化高速铁路接触网在受电弓的作用下的波动现象越来越显著的影响着受电弓的受流质量，并且可能直接对受电弓及接触网本身造成直接的损坏。而一旦此类情况发生，直接影响着列车的运行，甚至会造成事故。各国学者认识到了这一现状，有些学者也对接触网波动问题进行了研究，但关于接触网波动问题的研究还并不丰富。尤其针对于接触网波动现象影响弓网关系较为严重的高速客专铁路，并没有太成熟且全面的波动理论。
　　本文基于有限元软件ANSYS及多体动力学软件RECURDYN分别建立的接触网模型，两种软件分别采用三质量块受电弓模型及多刚体受电弓模型；
　　通过试验验证了接触网波速计算公式的正确性；
　　提出了接触网波长计算公式，通过ANSYS仿真计算分析得到了接触网波动的波长随列车运行速度的变化规律，并进行了验证。结果表明，随着列车运行速度的增加，接触网波动的基频增加，波长反而变短且变化幅度较大；
　　分析了波幅对受电弓受流的影响及变化规律，提出控制波幅是改善弓网关系的一个关键因素；并通过增大张力和增设阻尼机构来控制波幅，验证其对改善受电弓受流有较好作用；
　　分析了四种提高波速利用率途径，并分别进行了动力学计算或者线路试验来进行验证。
　　通过这两方面内容的研究结果，可以实现接触网自身的结构优化设计，还可以结合受电弓的相关情况来进行弓网系统的匹配设计，最终达到改善弓网关系，提高受电弓的受流质量。