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中高速地铁车辆靴轨系统动力学研究
| 论文题名： | 中高速地铁车辆靴轨系统动力学研究 |
| 关键词： | 中高速地铁;靴轨系统;受流器;结构优化;动态参数;动力学性能 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通的日益发展，对于设计更高运行时速的地铁车辆有愈发迫切的需求。基于此背景，本文在研究第三轨供电系统动力学性能的基础上，考虑基于优化算法对受流器结构特性进行优化，重新调整受流器的动态参数，以提升中高速地铁靴轨系统的动力学性能，进而改善其中高速工况下的受流质量，文中探究的方法及过程对于涉及靴轨系统的改进措施提供一种新的研究方向。 首先，基于受流器实测数据识别出受流器的动态参数并建立受流器二质量集中质量模型，通过与平直段第三轨模型和布置端部弯头的第三轨模型耦合建立适用两种不同工况的靴轨耦合模型。 其次，进行靴轨系统动态特性测试，分析靴轨系统动力学特性；进行中高速下水平路段的靴轨系统动力学仿真，并提出靴轨系统的动力学性能评价指标，为针对提升中高速下靴轨动力学性能的受流器优化设计打下基础。 然后，在分析粒子群算法基本理论的基础上，探究了将其作为优化手段与ANSYS协同仿真计算的问题。通过基于MATLAB的平台编写粒子群算法优化程序以调用ANSYS进行有限元求解计算，实现工程问题优化设计的自动化迭代。其后，在此基础上应用于受流器的优化设计，通过对经验证的靴轨耦合动力学模型进行参数化编程，建立受流器动态参数优化的数学模型，为后文的结果讨论及算法的可行性验证提供技术支持。 进而，在设计好的优化架构上运行优化程序，进行基于粒子群算法的受流器动态参数的寻优，并在全局范围内搜索到最佳解；同时，对端部弯头的靴轨耦合模型考虑实际运行工况进行调整，然后将优化后的受流器模型参数赋予至经验证的靴轨耦合模型，进行不同速度下的端部弯头的靴轨动力学仿真。 最后，得出结论：（1）基于ANSYS和MATLAB联合仿真平台的粒子群优化方法具有较好的可行性和良好的优化效果，优化后的受流器能满足车速160km/h靴轨系统的动力学性能；（2）在当前标准第三轨上运行的受流器性能有较大的改进空间，目标受流器的潜在性能改进约为32.8％。 |
| 作者： | 郭文 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 阮杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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