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高速铁路接触网风致响应分析

作　者: 吴家岚
导　师: 廖海黎
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 接触网 线形分析 静风位移 结构改进措施 抖振分析
分类号: TM922.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


接触网是高速电气化铁路的重要供电装置,其风致响应对机车受电弓的取流有直接的影响,因此研究接触网的风振特性和抗风性能具有重要的工程意义。本文分析了接触网系统的静风位移分布规律,提出了吊弦退出工作现象和改进措施,对接触网结构进行了抖振时程计算,讨论了相关的概率意义。首先,论文建立了包括支柱、支持装置和接触悬挂系统的空间模型,对定位器、弹性吊索等关键构件进行了理论分析,提出了承力索线形分析的思路：首先承力索在自重作用下的找形,其次承力索在接触线、吊弦等悬挂重力作用下的找形,最后悬挂系统与支持系统耦合作用时的承力索找形。分析了简链和弹链结构静风位移分布规律和静风作用后出现的吊弦退出工作现象、机理及弹性等性质变化趋势,提出了能够延迟吊弦退出工作的结构改进措施。其次,本文将空气动力学中抖振理论和概念引入到接触网结构中,推导了适宜于接触悬挂线索截面的抖振力模型,及节点等效抖振力的矩阵表达式；讨论了抖振响应的概率意义。通过谐波合成法模拟得到了脉动风速时程样本,进行了简链和弹链的抖振时程分析。最后,关于进一步的研究方向和接触网风致响应的现场实测、风洞试验等方面做了简要讨论。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-22
  1.1 高速铁路大发展  12
  1.2 架空式接触网系统介绍  12-19
    1.2.1 接触网的组成和结构  13-16
    1.2.2 接触网的工作状态  16-17
    1.2.3 接触网接触悬挂的类型  17-19
  1.3 本文研究内容  19-22
第2章 接触网静风性能研究  22-53
  2.1 风对接触网的作用  22-23
  2.2 接触悬挂的计算理论  23-27
    2.2.1 承力索驰度计算特点  23-24
    2.2.2 接触悬挂弹性的特点  24-26
    2.2.3 接触悬挂风偏的特点  26-27
  2.3 接触网系统有限元模型的建立  27-34
    2.3.1 承力索线形的确定方法  28-30
    2.3.2 定位器的受力分析  30-31
    2.3.3 弹性吊索的受力分析  31
    2.3.4 有限元模型的验证  31-34
  2.4 接触网系统弹性研究  34-36
    2.4.1 弹性在跨距内的变化规律  34-35
    2.4.2 拉出值对弹性的影响  35-36
  2.5 接触网系统静风性能研究  36-48
    2.5.1 接触网系统的静风荷载  36-38
    2.5.2 接触线静风位移的计算方法  38
    2.5.3 接触线静风位移分布规律  38-43
    2.5.4 接触线静风抬升距离与拉出值C的关系  43
    2.5.5 吊弦退出工作现象  43-48
  2.6 抗风性能较好的接触网结构探索  48-52
    2.6.1 调整吊弦布置  48-51
    2.6.2 发挥吊弦的抗压作用  51-52
  2.7 本章小结  52-53
第3章 脉动风速场数值模拟  53-64
  3.1 三维空间脉动风速场的数值模拟  53-56
    3.1.1 谐波合成法的研究进程  53
    3.1.2 Deodatis谐波合成法  53-56
  3.2 模拟结果的数值检验  56-57
    3.2.1 均值检验  56
    3.2.2 根方差检验  56
    3.2.3 功率谱密度函数检验  56-57
    3.2.4 相关函数检验  57
  3.3 脉动风速谱和空间相干函数的选取  57-59
  3.4 风速场模拟数值算例  59-63
  3.5 本章小结  63-64
第4章 接触网脉动风抖振响应分析  64-83
  4.1 抖振概述  64
  4.2 经典抖振理论  64-69
    4.2.1 水平或竖直结构在分布随机激励下的响应  64-67
    4.2.2 接触线截面的抖振力模型  67-69
  4.3 节点等效气动抖振力  69-72
  4.4 抖振响应极值评价  72-76
  4.5 接触网结构抖振响应分析  76-82
    4.5.1 结构自振分析  76
    4.5.2 抖振分析方法  76-77
    4.5.3 风场的数值模拟  77-78
    4.5.4 抖振力  78
    4.5.5 接触网抖振位移根方差  78-80
    4.5.6 接触网抖振位移最大值  80-82
  4.6 本章小结  82-83
第5章 结语  83-85
  5.1 结论  83-84
  5.2 改进和建议  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88
附录  88-93

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力牵引 > 接触网
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