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高速电气化铁路弓网系统动力学仿真研究
| 论文题名： | 高速电气化铁路弓网系统动力学仿真研究 |
| 关键词： | 高速电气化铁路;弓网系统;动力学仿真;MATLAB软件 |
| 摘要： | 从1964年开通世界上第一条电气化铁路开始，世界各国前仆后继地大力修建电气化铁路。相对一些发达国家而言，电气化铁路在中国的起步建设较晚，经过50余年的不懈努力，目前已进入了大力修筑和飞速成长阶段。列车在运行时主要依靠牵引供电系统获取动力来源，即通过弓网接触耦合供电。作为铁路牵引供电系统与电力机车电能传输核心枢纽的弓网系统，其相互作用对提高机车行驶速度与运行稳定性有着至关重要的影响。弓网系统保持良好接触才能保证列车行驶时稳定不间断获取电流，对于高速电气化铁路系统，弓网之间的接触力要保证在一个适当的范围，变化越小越好。若是接触压力过大，会造成接触线抬升量超过规定值，造成接触线出现部分区段弯曲或是疲劳损伤，容易引起磨耗损失降低滑板以及接触线的使用寿命，进一步恶化时甚至出现接触线断线事故。当接触压力过小时，接触电阻会随之变大，将会造成大量的能耗和电热损失，当接触压力小于零时会导致离线事故和电火花，此时受电弓弓头滑板脱离接触线产生电弧烧灼弓网接触面。是以，对弓网系统进行动力学仿真分析具有很强的现实意义。 本文针对简单链形悬挂接触网，首先对接触网-受电弓的实际系统结构进行简化假设，根据简化后接触网模型的结构特点，推导出接触网的静态求解方程；再选取有限元分析软件ANSYS并结合负弛度算法得出接触网静态计算模型，进行模态分析，进而就得到了静态下简单链形悬挂接触网的模态振型频率，这是为计算受电弓和接触网之间的压力所做的准备工作。然后采用受电弓的二质量块模型，推导出受电弓的动力学非线性微分方程，之后再进行线性简化。利用拉格朗日算法推导出受电弓—接触网系统的动力学方程，采用Newmark数值算法，利用MATLAB软件编写仿真程序实现弓网系统动力学仿真，得到了列车不同行驶速度下弓网之间的接触压力和接触线抬升量。本文选取Davenport谱，分别采用AR模型法和小波合成法模拟横风风速时程，仿真接触网的风振响应曲线以及横风作用下弓网接触压力振动曲线。通过分析各种工况下的接触线动态抬升量和弓网压力变化，对影响高速受流的各种主要因素进行讨论，这对于优化接触网和受电弓的风振响应以及探究不同因素对于受流质量的影响都有一定的参考价值。 |
| 作者： | 杨英 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘仕兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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