高速受电弓-接触网系统动态受流性能的仿真分析

采用了MSC-MARC软件对受电弓-接触网系统的动态受流性能进行了仿真,分别建立了接触网和受电弓两个子系统的有限元模型,通过接触实现了两个子系统的耦合,进行弓网的动态分析.通过仿真,将低速下得到的结果与国外的结果相比较,验证了软件分析结果的正确性.针对高速铁路一种受电弓-接触网的设计参数,对弓网之间的相互作用进行了分析,得到了高速下接触网的动态抬升量,接触压力和离线率,通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好的受流.对高速受电弓与接触网的相互作用进行了大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下受电弓与接触网不同参数的配合奠定了基础.     

接触线磨耗问题的研究

随着电气化铁道列车运行速度的提高,弓网间接触力会发生变化,系统会产生自激振动,振动幅度过大会造成受电弓滑板与接触网导线分离,出现离线现象。离线对电力机车牵引供电是非常有害的,不仅会引起机车受流不良,造成机车运行不稳定,加速接触网和受电弓滑板的磨耗,产生无线电信号干扰,损坏机车电气设备,严重时还会造成弓网故障引起列车停运,给国家造成巨大的损失。本文就接触线和受电弓的磨损问题从理论和实际的两方面进行研究以期找出能够减少磨耗的方法,更好地服务铁路运营。     

弓网监测技术分析

接触网与受电弓之间的良好匹配关系,是确保城市地铁车辆能够有效取流的重要条件。弓网关系匹配不当,将会影响到地铁车辆受流时的稳定性,导致弓网之间故障,甚至会造成恶性的弓网事故发生。因此,目前大多数城市地铁公司在采购地铁车辆和建造车辆段时都会考虑到弓网监测系统设备,主要包括列车车载弓网动态监测系统、接触网检测作业车、受电弓在线检测系统。为了能够及时有效的监测到弓网匹配关系、弓网运行情况、识别弓网之间问题的详细故障信息、快速排除弓网故障隐患,为城市地铁车辆安全运营保驾护航,科学有效地降低运营成本,重点对车载弓网动态监测系统的技术特点进行了分析,供同行参考。     

高速受电弓多动力学参数的优化分析

为提高高速弓网耦合系统动力学性能，文章以DSA380型高速受电弓和大西线高速铁路弹性链式悬挂接触网系统为研究对象，利用有限元法建立弓网耦合系统动力学模型；基于遗传算法理论和弓网系统动态仿真平台，依次研究受电弓三参数联合变化对单、双受电弓与接触网系统间动力学性能的影响，并根据弓网系统动态性能评价标准对受电弓三参数进行优化，得到高速受电弓三参数最佳匹配组合，给出了适用于高速情况下的单、双受电弓设计优化方案。研究结果表明，相较于DSA380型受电弓原设计方案，单、双受电弓设计优化方案均有效地提升了单、双受电弓受流情况下的弓网耦合系统动力学性能。研究成果可为高速受电弓结构参数设计提供参考和建议。     

受电弓正反向运行对弓网接触压力的影响

阐述了接触网检测车受电弓在接触网上的正向及反向运行时对接触网作用力的差别,实测表明受电弓在正反向运行时对弓网接触压力有影响。建议设计时速在120km/h以下线路的电力机车应采用正向受电弓的方式行驶,以保证弓网间良好的受流性能。     

基于磁流变阻尼器的高速受电弓模糊半主动控制

弓网振动性能良好是列车高速运行的重要前提,为提升弓网振动性能,降低弓网噪声及磨损,研究了磁流变阻尼器(magneto-rheological damper, MRD)半主动控制受电弓机理。构建弓网MRD半主动控制动力学模型,设计模糊控制策略参数,使用SIMULINK软件建立MRD半主动弓网仿真系统,对被动控制和模糊半主动控制下的弓网振动特性进行仿真分析。研究表明:基于MRD的模糊半主动控制对改善弓网受流性能有良好效果,在350 km/h工况下,弓网接触压力波动幅度降低达20%,最大值减低达20%,最小值提升达80%;离线率降至0。由于MRD半主动控制消耗外界能源极少、控制过程鲁棒性高、控制效果优良,其必将成为高速工况下改善弓网作用关系的重要手段。     

基于弓网电弧模拟试验装置的电弧参数测量及分析

电气化高速铁路弓网相互作用是实现机车受流的关键环节,弓网电弧是评价弓网关系的重要特征.本文设计了一套弓网电弧模拟发生装置,该装置通过旋转轮盘与碳刷相对运动,产生旋转电弧,能够模拟受电弓与接触网的相对运动.系统试验最高电压100 V,电弧电流20 A,试验测试了静态电弧和动态电弧对系统的电压和电流的影响,并采用LABVIEW软件对其进行了谐波分析.谐波成分集中在500 Hz以下,且含有不规则间谐波.     

基于光纤传感技术的电力机车受电弓状态监测系统

基于光纤光栅传感技术,设计了一种电力机车受电弓状态在线监测系统,能够实时监测电力机车弓网之间的动态压力?受电弓振动状态以及受电弓滑板应力温度等?系统通过仿真?标定及测试,得出弓网动态压力监测范围在0~500N,应变监测范围在-0.2%~0.2%?     

受电弓的建模与参数测试

针对受电弓的特点设计测试方案，特别是针对上框架的运动特性设计了受电弓侧滚和垂向振动参数的测试模型，并利用自行研制的测试设备对其进行解体测试。实际测得了受电弓的归算质量与各主要部件的质量、质心和转动惯量等参数。通过对受电弓各主要部分的运动特性进行分析，特别是对受电弓弓头部位的运动进行分析讨论，建立了包括受电弓侧滚运动、俯仰运动和垂向运动的力学模型。讨论了受电弓3个升角与升弓高之间的关系。研究结果表明：利用升角与升弓高之间的关系，可简化受电弓运动微分方程的推导；应用所建立的力学模型、实测数据以及简化公式可更准确地分析和计算弓网系统的力学行为。     

浅谈接触网动态硬点形成原因分析及处理

接触网动态硬点是影响接触网,尤其是高速铁路接触网正常弓网关系的一项较为重要的因素,它会加快导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害,破坏弓线间的正常接触和受流,并在硬点部位造成火花和拉弧。本文从多个方面分析接触网动态硬点形成的原因,并提出处理方案,为今后类似施工提高工程质量具有很好的指导作用。     

基于遗传算法的受电弓优化设计及其虚拟样机验证

在建立某地铁单臂受电弓简化几何模型的基础上,根据列车平稳受流对受电弓提出的各项要求,以受电弓升弓时机车前进方向上的纵向偏移量和弓头平衡杆的平动为目标,以受电弓正常升弓所需升弓转矩等为约束,运用基于遗传算法的多目标优化技术,对该型受电弓机构进行了优化,得到了使受电弓运动性能达到最优的几何参数.并运用虚拟样机技术对弓头升弓轨迹、升弓转矩和平衡杆摆动角度等优化所得参数进行了仿真验证.结果表明优化结构参数是合理、可行的.     

高速动车组车速对弓网离线电弧放电的影响

高速动车组列车运行时的车体振动使得受电弓和接触线之间产生电弧放电,从而产生电磁骚扰,研究由弓网离线电弧放电形成电磁骚扰的特征,为评估电磁骚扰对动车组安全的影响提供依据.本文针对动车组极高的运行速度与高速接触网系统振动方程导出弓网的离线概率、弓网接触力和接触线动态抬升量与速度的关系;建立了弓网电弧放电模型,对弓网电弧离线放电的电磁骚扰进行仿真;最后,分析了不同车速条件下,弓网离线电弧放电电磁骚扰发生的频率、大小的变化趋势.     

弓网离线模拟试验平台的设计

受流问题是制约电气化铁路提速的瓶颈之一,而弓网离线电弧是高速列车受流的关键问题.为了全面的把握弓网离线状态,设计了弓网离线模拟试验平台.实现正弦周期内不同时刻离线及回合过程的电弧放电现象,并采用示波器和数据采集卡实现对离合瞬间电压、电流和光强等波形的同步记录,为弓网离线检测法和列车受流质量的研究及抑制电弧危害打下基础.     

基于MSC.MARC有限元的接触网——受电弓仿真研究

本论述使用msc.marc有限元软件建立了接触网-受电弓的有限元模型.使用该弓网模型模拟机车受电弓的运行过程,得到弓网间的接触压力的仿真数据,并与EN50367中相关数据进行比较分析.     

机车受电弓接触网实时视频监测系统

本文针对电力机车受电弓因素造成弓网故障的情况,对机车受电弓实时监控问题进行了研究与探讨,介绍了机车受电弓接触网实时监测系统的工作原理、主要功能和特点,以及各部分组成,现场安装、使用情况。     

浅析电气化铁路弓网离线危害及防范措施

接触线与受电弓之间的可靠接触,是保证电力机车良好取流的重要条件,也是评价接触网受流性能的重要指标之一.针对弓网间发生离线现象引发的电弧烧损接触线、受电弓滑板及电弧引发牵引变电所跳闸现象进行了理论阐述和原因分析,并提出了有针对性的对策.     

强侧风对受电弓的气动作用规律

建立了弓-车-网组合模型,基于压力修正法的N-S方程,采用分离式求解SIMPLE算法,对强侧风条件下的受电弓气动特性进行了数值模拟.分析了受电弓的气动荷载在不同侧风速度,不同风向角下的变化规律及强侧风对受电弓绕流流场的影响.结果表明:随侧风速度及角度的增大,受电弓的气动力及力矩呈非线性变化;受电弓流场区域内产生大量漩涡及低速尾流区,接触网及车体对受电弓流场有明显影响.研究结果可为提高受电弓在侧风作用下的稳定性和安全性提供一定的理论依据.     

机车受电弓弓头弹簧系统的优化设计

将非线性有限元理论应用于机车受电弓弓头弹簧系统的研究．利用一种新型、稳定的接触问题求解方法——直接约束法,对受电弓和接触网进行接触计算分析,并将工程优化算法融入有限元分析的全过程,实现了弓头弹簧关键参数的优化设计．研究结果表明,利用该方法可较好地获得具体工况条件下弓头弹簧参数与受电弓受流性能的关系,求取最优的弓头弹簧参数值,为设计新型机车受电弓产品的弓头弹簧系统提供了科学适用的工具．     

受电弓三维温度场仿真分析

利用ANSYS参数化编程语言APDL建立受电弓弓头三维有限元分析模型、编制了循环加载及求解程序,模拟列车行车过程中滑板与接触线滑动接触受流.分析了滑板温升的基本规律,研究了各热源对滑板温升的影响,对比了不同材料时滑板的温升情况.     

刚性悬挂接触网等斜率交替关节平面布置

城市轨道交通刚性架空接触网的平面布置设计不合理,导致受电弓碳滑板出现不均匀磨耗,降低了受电弓的寿命,恶化弓网关系。本文通过对接触网平面布置的优化,采用三段式等斜率交替关节布置,使受电弓在刚性悬挂接触网上的机械磨耗均匀,提高受电弓使用寿命,改善弓网关系。