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高速铁路弓网动态受流仿真研究

作　者: 周东朋
导　师: 吴俊勇
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 高速铁路弓网系统动态受流京津城际 MARC 有限元仿真
分类号: U225.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 251次
引　用: 8次
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内容摘要

受电弓-接触网系统的动力学性能直接影响受电弓的受流质量和机车的运行可靠性。随着列车速度的提高,接触网与受电弓之间的动态接触变得越来越复杂,高速状态下稳定受流出现了很多问题。通常对受电弓-接触网系统的研究主要集中在动态性能,如对弓网接触力的分析,对参数和结构的研究,对接触线磨损的研究等等。本文基于非线性有限元理论,建立了高速铁路弓网动态系统的有限元耦合模型,模型中接触网各部件均采用欧拉-伯努利直梁来模拟,受电弓弓头和上框架、上下框架之间采用铰链和非线性弹簧相互连接模拟,借助MARC软件的后处理功能对影响高速铁路弓网受流性能的主要弓网参数(接触线截面、张力、结构高度、弓头弹簧等)进行了动态仿真分析,分析过程均是设定其他参数变量不变的情况下目标参数的变化对弓网受流性能造成的影响,通过仿真结果的分析得到一些有用结论。以京津城际高速列车弓网动态系统为实例,建立与实际参数统一的有限元模型,借助仿真软件从接触线动态接触力、动态抬升量、弓网离线率等方面对该弓网性能情况进行仿真,得到一系列动态接触力、抬升量随时间变化的历程图,结合西门子公司提供的仿真结果及京津城际现场的测试结果表明,本文建立的有限元模型和计算方法是正确和有效的,同时也表明京津城际具有良好的动态受流质量。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 接触网结构介绍  11-13
  1.3 受电弓种类介绍  13-16
    1.3.1 法国TGV型受电弓  13-14
    1.3.2 德国受电弓  14
    1.3.3 日本PS系列受电弓  14-15
    1.3.4 国内电力机车受电弓介绍  15-16
  1.4 弓网动态受流的研究现状  16-17
  1.5 MARC软件介绍  17-19
    1.5.1 MARC简介  17-18
    1.5.2 MARC在接触分析中的应用  18-19
  1.6 论文主要内容及章节安排  19-20
2 接触网的有限元建模  20-25
  2.1 接触网的有限元分析  20-21
    2.1.1 有限元理论简介  20
    2.1.2 接触网的有限元分析说明  20-21
  2.2 国内外接触悬挂的几类典型模型  21-23
  2.3 接触网的MARC有限元建模  23-25
    2.3.1 高速接触网建模时的仿真假设  23
    2.3.2 简单链形接触悬挂的有限元建模说明  23-25
3 受电弓的有限元建模  25-31
  3.1 受电弓模型  25-28
    3.1.1 受电弓模型主要建模方法  25-27
    3.1.2 各类受电弓模型的优劣性比较  27-28
  3.2 受电弓的MARC有限元建模说明  28-30
  3.3 小结  30-31
4 接触网-受电弓耦合动力学分析  31-53
  4.1 弓网动态受流质量评价标准  31-32
  4.2 弓网接触分析在MARC中的实现过程  32-33
    4.2.1 关于接触问题的描述方法  32
    4.2.2 接触分析流程  32-33
  4.3 应用MARC进行弓网有限元仿真结果的分析  33-51
    4.3.1 接触导线截面尺寸对受流性能的影响分析  33-39
    4.3.2 接触线和承力索的张力对受流性能影响分析  39-41
    4.3.3 接触悬挂的结构高度对受流性能的影响分析  41-43
    4.3.4 受电弓的弓头弹簧对弓网受流的影响  43-51
  4.4 小结  51-53
5 京津城际弓网系统MARC有限元分析  53-62
  5.1 京津城际弓网有限元模型内部参数统计  53-56
    5.1.1 合成的京津城际弓网系统模型  53
    5.1.2 关于节点元素等的统计  53
    5.1.3 物理及几何特性  53-55
    5.1.4 模型分析的工况说明  55-56
  5.2 京津城际高速弓网的MARC有限元动态模型仿真结果分析  56-61
    5.2.1 不同速度下动态接触力仿真结果分析  56-58
    5.2.2 不同速度下动态抬升量仿真结果分析  58-59
    5.2.3 数据结果分析  59-61
  5.3 小结  61-62
6 全文总结  62-63
参考文献  63-65
索引  65-66
作者简历  66-68
学位论文数据集  68

高速铁路弓网动态受流仿真研究

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