刚性悬挂接触网动力学研究.
刚性悬挂接触网弓-网耦合动态仿真研究的开题报告
刚性悬挂接触网弓-网耦合动态仿真研究的开题报告I. 研究背景在高速铁路等现代铁路交通工具中，接触网弓是常用的供电装置，它能够自适应不同线路的供电要求，确保供电的可靠性。
而弓-网系统的耦合效应是影响接触网弓性能的主要因素之一，在铁路交通中具有重要意义。
传统的弓-网分析采用有限元方法进行静态分析，无法考虑弓-网动态耦合效应的影响。
因此，本研究拟采用多体动力学方法，对车辆在行驶过程中与接触网弓的动态交互进行仿真分析，并考虑刚性悬挂对弓-网耦合的影响。
II. 研究内容本研究将重点从以下两个方面进行研究：1. 刚性悬挂对弓-网耦合的影响由于现代铁路交通工具的高速、高载荷等特点，车辆悬挂系统的刚性对接触网弓的性能产生着很大的影响，但其具体的作用机理尚不明确。
本研究将建立刚性悬挂车辆的多体动力学仿真模型，并在此基础上对其与接触网弓的耦合效应进行仿真分析，探究刚性悬挂对接触网弓的影响机理及其对动态性能的影响。
2. 基于多体动力学的弓-网耦合动态仿真本研究将建立接触网弓及其支架、车辆车体、车辆悬挂系统、接触网铜刷等多体动力学仿真模型，考虑车辆在行驶过程中与接触网弓的弹性碰撞、接触、滑动等力学特性，分析弓-网动态耦合效应的影响，为提高接触网弓性能提供理论支持。
III. 研究方法本研究采用多体动力学仿真方法，建立符合实际情况的接触网弓及其支架、车辆车体、车辆悬挂系统、接触网铜刷等多体动力学仿真模型，包括刚性悬挂、非刚性悬挂等不同类型的车辆悬挂系统，采用数值计算方法对接触网弓与车辆的复杂耦合过程进行模拟，并考虑外部环境因素对系统运动的影响，如空气阻力、地面阻力、弓-网接触处的风力等。
IV. 预期成果及意义本研究的预期成果包括：1. 建立了多体动力学仿真模型，考虑了刚性悬挂与接触网弓的耦合特性，揭示了其影响机理。
2. 完成了接触网弓与车辆动态耦合过程的仿真分析，阐述了弓-网耦合效应的影响规律，为供电系统的安全性、稳定性和可靠性的提高提供了理论支持。
时速160km刚性悬挂接触网的可行性分析
时速160km刚性悬挂接触网的可行性分析
时速160km/h的高速列车会生成相当大的振动和冲击力，可能会对接触网造成影响。
我们需要对这种情况下接触网的可行性进行分析。
我们需要考虑的是接触网的强度问题。
高速列车的振动和冲击力都会传到接触网上，可能会引起接触网的变形或断裂。
接触网需要能够承受这种强度，并保持稳定的形态。
我们需要对接触网的材料选择和结构设计进行优化，确保其能够承受高速列车的振动和冲击力。
我们还需要考虑接触网与列车之间的空隙和位置问题。
高速列车在160km/h的速度下移动，列车顶部的接触网需要与列车的受电装置保持良好的接触，以保证电能传输的稳定性。
我们需要设计合适的接触网高度和位置，确保接触网能够与列车受电装置保持紧密的接触。
我们还需要考虑高速列车在通过接触网时产生的电弧和放电问题。
由于列车的移动速度快且电压较高，接触网与列车受电装置之间可能会产生电弧和放电现象。
这不仅会对接触网造成影响，还可能会引起电能损失和安全隐患。
我们需要采取相应的措施来解决这个问题，例如采用适当的电弧和放电防护措施。
我们还需要考虑接触网的维护和检修问题。
高速列车的运行速度快，对接触网的损坏或故障可能造成较大的影响。
我们需要建立健全的接触网维护和检修机制，及时发现和修复接触网的问题，以确保高速列车的正常运行。
高速列车以160km/h的速度通过接触网是可行的，但需要对接触网进行综合分析和优化设计，以确保其强度、稳定性和安全性，同时还需要建立健全的维护和检修机制。
只有这样，我们才能实现高速列车与接触网的良好配合，确保列车的正常运行。
长大隧道接触网刚性悬挂方式研究
小 ，在恰当的约束下其绕Ｉ ｙ ｙ 轴可 －
产 生较 大 的形 变 而 不 会 对 正 常 的 机车取 流产生 影响 。
还体 现在 以下几 方面 ：
（） １ 占用空 间小 ；
刚性 悬 挂 由 于结 构 紧 凑 ， 以 可 减 少 隧道 净 空尺 寸 ， 接 触 网分 段 在
长 大 隧 道 接 触 网 刚 性 悬 挂 方 式 研 究
行车 速度 的要求 。
乌 鞘 岭 隧 道 刚 性 悬 挂 设 计 速 度 为 １ ０ ｍ ｈ 由于悬 挂 采 用 曲臂 ６ ｋ ／。 连 接形 式 ， 悬 挂 点处 的 弹性 有 所 在 加 大 ， 少 了悬 挂 点 与跨 中 的 弹性 减 差 异 ， 较 好地 满 足高 速行 车 的受 能
主要 由汇 流排 自身 的刚 度 及 其 自
重 产生 的跨 中挠度来 决定 。在 汇流
排定 型 的情 况下 （ 流排 刚度 为 定 汇
值） ，跨 距增 大 意 味着 汇 流排 跨 中 挠 度 的增 加 。 因此 ， 为了提 高 列 车 的运 营 速度 ， 须 减小 汇 流排 的跨 必
的 还 较 少 。本 文 根 据 乌 鞘 岭 隧 道
（） ２ 系统 的抗灾 能力 强 ； （） ３ 日常维 护 、 修 、 修 方 便 检 抢
快捷 ；
车速 度 。如 何选 定悬挂 定位 安装方
式 ， 根据 隧 道净 空 高度 和 断 面情 应 况， 同时考 虑 安ｌ 麓
维普资讯
应 较 高 的行 车速 度 外 ， 出 的优 势 突
性矩ｈ 较大，因而其沿 自重方向
具有较 大 的刚度 。而惯 性矩Ｉ－较 ｙｙ
刚 性 悬 挂 定 位 安 装 方 式 有 垂 直和悬 臂悬挂 定位两 种 。垂直 悬挂 定位 方 式结 构简 单 ，要 求 净 空低 ， 适 用 于 较低 的行 车 速度 情 况 ， 用 多 于地 铁 ； 悬臂 悬 挂 定位 方式 结 构 而 复杂 ， 本 高 ， 成 且要 求 净空 较 高 ， 但 外形美观 、 节灵活 ， 调 由于 提 高 了
刚性接触网悬挂施工方法探讨
刚性接触网悬挂施工方法探讨摘要：接触网刚性悬挂在电气化铁路隧道及城市地铁中被广泛应用，具有载流量大、维修工作量小及安全可靠等特点。
笔者对刚性悬接触网悬挂的施工测量、隧道内打孔灌注、接触导线架设安装、中心锚结安装及汇流排安装等5个方面，详细介绍刚性悬挂的施工过程。
关键词：刚性悬挂；接触网；施工方法Abstract: the rigid suspension overhead contact in electrified railway tunnel and city subway is widely used, with load flow, small amount of maintenance and safety and reliability. The author stiff suspension overhead contact system of suspension of the construction survey, in the tunnel drilling infusion, the contact wire set up installation, center ancho r “installation and the converge-wires installation from five aspects, such as rigid suspension detailed introduction of construction process.Keywords: rigid suspended; Overhead contact; Construction method刚性接触网是一种造价低、安全、少维修的供电方式，在国外地铁领域中应用的非常广泛，在国内的应用也成快速发展的模式。
在广州和上海的地铁中刚性接触网悬挂的应用已见成效，对在我国推动刚性接触网悬挂的发展具有非常重要的作用。
地铁刚性接触网定位点受力分析研究
地铁刚性接触网定位点受力分析研究摘要：接触网刚性悬挂是由于地铁净空限制而被广泛采用的一种技术，通过结合广佛线接触网日常检修维护中发现的设备隐患情况，对刚性接触网定位点的受力情况进行分析研究，针对现象得出可靠结论，为地铁接触网的检修维护提供一定的技术支持。
关键词：刚性接触网；下坡区段；定位点；受力分析随着城市轨道交通日新月异的发展，城市轨道交通领域不断采用新的技术和新的产品，接触网刚性悬挂是由于地铁净空限制而被广泛采用的一种技术，它不存在外加的机械张力，没有存在突发断线的潜在威胁，也无须担心由于接触导线过度磨损而导致断线，使接触网系统的运营安全可靠性大大得到了提高。
地铁广佛线是国内第一条跨越两个城市的全地下城际快速轨道交通线路，由广州地铁负责运营维护，其正线均采用刚性接触悬挂型式，自2010年开通以来，未发生因接触网设备故障导致的运营安全事件。
然而，在广佛线接触网设备的日常检修维护中，我们也发现了一些诸如定位点绝缘子裂纹、变形等设备隐患情况，需要引起一定重视。
本文就针对这一现象对刚性接触网定位点的受力情况进行分析研究，为地铁接触网的检修维护提供一定的技术支持。
1.接触网刚性悬挂结构接触网刚性悬挂结构如上图所示，接触网汇流排通过定位绝缘子悬挂于隧道顶部。
2.接触网定位点受力分析2.1 一般情况下的接触网定位点受力分析一般情况下，接触网定位点处于受力平衡状态：当无列车通过时，定位点处绝缘子受自身重力、接触网汇流排重力及隧道顶部拉力影响，三力皆处于竖直方向且合力为0；当有列车通过时，定位点还额外受到受电弓划过时产生的水平方向的摩擦力，其与隧道顶部拉力的水平分量抵消。
一般来说，除以上分析外，接触网定位点还受到列车经过时的震动及温度变化产生的热胀冷缩效应影响，但由此导致定位绝缘子裂纹、变形等问题的情况极少。
2.2 下坡区段的触网定位点受力分析通过对2016年广佛线接触网设备检修维护情况研究，我们发现两次定位点绝缘子故障隐患均发生在下坡区段，其故障情况如下图所示。
时速160km刚性悬挂接触网的可行性分析
时速160km刚性悬挂接触网的可行性分析我们需要了解什么是刚性悬挂接触网。
刚性悬挂接触网是指一种特殊的设备，它主要用于电气化铁路上，负责供电给行驶在铁路线上的电力机车、电力动车组等机车车辆。
而刚性悬挂接触网的作用就是保证接触网与纵横梁之间的垂直力正确传递给纵横梁上，保证接触网受力均匀，确保了牵引设备的安全运行，同时也保证了对电力机车及电力动车组的正常供电。
时速160km的运行速度意味着在列车运行过程中会受到较大的风压，因此对于刚性悬挂接触网来说，需要有着更高的强度和稳定性。
按照铁路运输行车规则的相关规定，时速160km以上的铁路线路通常采用单一悬挂的接触网结构。
这种结构设计更稳定，可以更好地适应高速列车行驶时产生的影响力。
刚性悬挂接触网的支柱部分需要更加牢固，以确保在高速列车通过时不会产生任何晃动以及其他安全隐患。
在设计时需要考虑到材料的耐久性和抗风压能力，以确保在各种环境条件下都能够保持接触网的稳定性。
接触网的可行性不仅仅需要考虑到结构的稳定性，还需要考虑到与其它铁路设备的协调性。
铁路设备的系统工程需要协调各个组成部分的运行，以实现安全、高效的铁路运输。
所以在设计刚性悬挂接触网时，需要充分考虑到与列车、轨道等其他设备的协调。
还需考虑到接触网的维护和保养工作，确保能够在高速运行的同时保持设备的良好状态。
我们还需要考虑到刚性悬挂接触网的成本问题。
设计和制造一套适用于时速160km的刚性悬挂接触网需要投入大量的资金和人力。
在此基础上，还需要考虑到维护和保养的成本，因为一套接触网在长时间使用后必然会有磨损和老化的问题，需要定期更换和维护。
考虑到接触网的可行性，除了技术方面的考虑之外，经济成本也是一个不容忽视的因素。
接触网所用到的材料也是一个需要认真对待的问题。
在时速160km的条件下，所受到的风压和振动会大大加大接触网材料的使用压力。
接触网的制造材料需要具有更高的强度和韧性，以确保可以承受住高速行驶带来的各种不利环境条件。
刚性悬挂接触网施工方法探讨的开题报告
刚性悬挂接触网施工方法探讨的开题报告摘要：针对高铁电气化建设过程中的重要环节——接触网施工，本文围绕刚性悬挂接触网施工方法进行探讨。
首先介绍了刚性悬挂接触网施工的概念和优点，然后分析了刚性悬挂接触网施工的难点，包括架线机械的选择和布线方式的确定等。
接着，本文提出了一种基于中间支撑架的刚性悬挂接触网施工方法，并对其具体的施工流程进行了阐述。
最后，本文总结了刚性悬挂接触网施工方法的优点和存在的问题，并对未来的研究方向进行了探讨。
关键词：刚性悬挂、接触网、施工方法Abstract:In view of the important process of contact network construction in high-speed railway electrification construction, this paper discusses the construction method of rigid suspension contact network. Firstly, the concept and advantages of rigid suspension contact network construction are introduced, and then the difficulties of rigid suspension contact network construction are analyzed, including the selection of overhead line equipment and the determination of wiring method. Then, a rigid suspension contact network construction method based on intermediate support bracket is proposed, and its specific construction process is elaborated. Finally, this paper summarizes the advantages and problems of rigid suspension contact network construction method,and discusses the future research direction.Keywords: Rigid suspension, contact network, construction method一、研究背景和意义高铁电气化是目前我国铁路建设的重要方向之一，其建设速度和规模不断增长。
刚性悬挂接触网系统动力响应分析的开题报告
受电弓/刚性悬挂接触网系统动力响应分析的开题报告
题目：受电弓/刚性悬挂接触网系统动力响应分析
研究背景和意义：
铁路交通是重要的公共交通工具，而接触网架设在铁路上的受电弓/刚性悬挂系统是铁路电气化的重要组成部分，负责为列车提供电力，并支撑着电气化铁路的正常运行。
因此，对受电弓/刚性悬挂接触网系统的动力响应分析是电气化铁路研究领域的重要课题。
本文基于现有文献和研究成果的基础上，旨在探究受电弓/刚性悬挂接触网系统的动力响应特性及其影响因素。
这对于优化系统设计和提高运行效率具有重要意义。
研究内容和方法：
本研究主要采用理论分析和数值模拟相结合的方法，从以下几个方面开展研究：
1. 建立受电弓/刚性悬挂接触网系统的动力学模型，分析系统的动态响应特性。
2. 分析不同列车运行速度、弓、网的接触角度、弓头形状等因素对系统响应的影响，探究其动态行为规律。
3. 根据研究结果，提出优化设计建议，改善系统响应特性，提高系统运行效率。
预期研究结果：
本研究预期能够建立受电弓/刚性悬挂接触网系统的动力学模型，对系统的动态响应特性进行分析，探究系统存在的问题和原因，并提出针对问题的优化建议。
在此基础上，可以优化系统设计和改善系统运行效率，为电气化铁路的发展提供参考。
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2 2 2 2 2 2 2;
( 8)
根据静力学平衡条件可以得出 k 1δ 1 + k 2δ 2 = k 3δ 3
第 2 期 刚性悬挂接触网动力学研究
25
弹簧 π , 型结构梁与接触线一起考虑为梁单元 。 1. 1 悬挂机构的等效模型 悬挂机构包括地脚螺栓及槽钢 。左右螺栓的长度 及抗拉刚度分别为 l 1 、 E1 A 1 , l 2 、 E2 A 2 ; 把它们考虑为 杆单元 , 将其简化为线密度 、 刚度分别为 ρ k 1 ,ρ k2 1、 2、 的弹簧 。与之相连的槽钢的长度及抗弯刚度分别为 l、 EI , 将其考虑为梁单元 , 简化为线密度 、 刚度分别为 ρ、 k 3 。力学模型见图 2 。设作用力 Q 的作用点 C 离 A、 B 点距离分别为 a 、 b , 在该力作用下 , C 点的位移为
的动变形与静变形曲线一致 , 可以得到 对于 AC 段 , 距 A 点为ξ处的静挠度为 3 - ξ + a ( l + b) ξ ) = δ v1 (ξ 3 2 a2 b 对于 BC 段 , 距 B 点为η处的静挠度为 3 - η + b ( l + a) η ) = δ v2 (η 3 2 ab2 则悬挂机构的动能为
Abstract :The equivalent rigidity and the equivalent mass are derived from the theory of the equal potential energy and kinetic energy. Based on this , the physical model of the rigid suspension catenary is established. By using the method of the hypothe2 sis modes , the vibrational differential equation of the rigid suspension catenary is set up . The inherent frequency and the corre2 sponding eigenvector , that is to say , the mode function is solved with the method of the trying function that is fit to the condi2 tion of the boundary. T ogether with the SBS81 pantograph , the coupling dynamical model of the pantograph/ catenary systems is established. At last , the analysis and the comparison of the contact force are studied under the condition of the changes , such as the velocity of the locomotive , the span of the catenary and the mass of the pantograph head. Keywords : rigid suspension catenary ; suspension institution ; method of hypothesis modes ;dynamics
铁 道 学 报 第 25 卷
图3 刚性接触网计算模型
这样可以得到刚性接触网的振动微分方程 6 ( m ij¨ qj + k ij qj ) = Q i
j =1 NM
( 10)
其模型如图 4 所示 。而接触力又是通过接触刚度 ks 以及在接触点处滑板与接触线上相应两点的竖直位移
1 刚性悬挂接触网模型及运动微分方程
为了增大刚性悬挂接触网接触线的抗弯刚度 , 将 接触线安置在π 型结构梁上 , 每隔一定距离通过特殊 的夹具将其固定在洞壁上 ,如图 1 所示 。考虑到接触
收稿日期 : 2002210208 ; 修回日期 : 2002212209 ) , 男 , 湖北黄梅人 , 博士研究生 。 作者简介 : 梅桂明 (1974 —
Study on dynamics of rigid suspension catenary
MEI Gui2ming , ZHANG Wei2hua
(National Traction Power Key Laboratory , Southwest Jiaotong University. Chengdu 610031 , China)
触线一起看作为简支梁 , 这样就可以把刚性接触网的 计算模型简化为如图 3 所示 。根据假设模态法 , 梁的 垂向位移 y ( x , t ) 的表达式为
y ( x , t) =
i =1
( 6)
6 φ ( x) q ( t )
i i
NM
( 9)
假定 : ( 1) 弹簧各截面的位移与它离固定端的距离 成正比 , 即与其静态变形情况相同 ; ( 2) 系统振动时 , 梁
( 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室 , 四川 成都 610031)
摘 要 : 从弹性势能 、 动能相等推导出刚性悬挂接触网悬挂机构的等效刚度及等效质量 ,在此基础上 ,建立起刚 性悬挂接触网的计算模型 ,并利用假设模态法得到刚性悬挂接触网的振动微分方程 。采用满足边界条件的试函 数方法 ,利用 QR 法计算得到刚性悬挂接触网的固有频率及相应的特征向量 。建立了受电弓与刚性悬挂接触网 耦合动力学模型 ,并对列车的运行速度 、 接触网的跨距以及弓头质量等参数对弓网间接触压力的影响进行了分 析。 关键词 : 刚性悬挂接触网 ; 悬挂机构 ; 假设模态法 ; 动力学 中图分类号 : U225. 1 文献标识码 : A
″ ″
0
n=1
L
φi ( xc ) Q i = Fc
m ij 、 k ij分别为模态质量和模态刚度 ; Q i 为广义力 ; L 为
锚段的长度 ;ρ c 为接触线的线密度 ; N 为悬挂机构的 个数 ; x n 为第 n 个悬挂机构距支点的距离 ; Fc 为弓网 间接触力 ; x c 为弓网作用点距支点的距离 。 考虑到模态函数是未知量 , 模态质量及模态刚度 就无法得出 , 因而只能用满足边界条件的试函数来计 算 。简支梁模态函数的试函数为 π φi ( x ) = sin ( i x ) ( 11)
2 2 2
2;
从以上 3 式解出 δ 1 = δ 2 = δ 3 =
2δ
k 1 k 3 al δ k1 k3 a + k 2 k 3 b2 + k 1 k 2 l 2 k1 k2 l δ 2 k 1 k 3 a + k2 k3 b2 + k1 k2 l 2
2
( 4)
弹性势能为 1 1 1 1 2 2 2 2 V = kδ + kδ + kδ = kδ ( 5) 2 1 1 2 2 2 2 3 3 2 eq 式中 , k eq为悬挂机构的等效刚度 , 其表达式为
2 2 2 α b[β 5 R2 R3 + α 6 R1 R 3 ] + ρ 1 R1 + β 2 R2 + β 3 R3 -
δ,弹簧与梁各自伸长量分别为 δ δ δ 1、 2、 3 , 则有
a δ = bδ 1 + δ 2 +δ 3 l l ( 1)
β 4 R 1 R2 + β 5 R2 R3 + β 6 R1 R3 ] 式中 , R1 =
b k 1δ kδ 1 = l 3 3
( 2) ( 3)
R2 = R3 =
2;
式中 , k 1 =
E1 A 1 E2 A 2 3 EI ; k2 = ; k3 = 2 2 l 。 l1 l2 a b k 2 k 3 bl k1 k3 a + k 2 k 3 b + k 1 k 2 l
图1 刚性悬挂接触网结构图
线自重大 ,且无张力的特点 ,为使接触线在跨距内的刚 度尽量均匀 ,其悬挂机构布置较密 ,跨距相对较短 。为 了计算方便 ,将其简化为 : 把悬挂机构考虑为有自重的
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在既有线路低净空隧道内架设接触网 , 一方面需 要在电力机车高速运行时保证良好受流 , 另一方面需 要安装 、 检修 、 维护方便 。针对这种情况 , 应优先考虑 采取刚性悬挂接触网悬挂方式 。在国内 , 尚未对刚性 悬挂接触网动力学进行系统研究 。为此 , 本文针对刚 性悬挂接触网动力学进行研究 , 希望能对我国刚性悬 挂接触网的发展提供技术支持 。
式中 , x 、 t 分别为位移变量和时间变量 ;φ i ( x ) 为模态 函数 ; qi ( t ) 为广义坐标 ; NM 为模态截断的阶数 。
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26
l
ξ ・2 1 ξ 2 ・2 ( ) δ ρ ξ + 1 ( ) 2δ ρ ξ+ T = 1 1d 2 2d 2 0 l1 2 0 l2
1
l
2
∫
∫
3 ξ・ 2 1 - ξ + a ( l + b)ξ・ l - ξ・ δ δ δ) ρ [ ( dξ + 3 + 1 + 2 2 0 l l 2 2a b