兰新高铁大风区低风压正馈线受力特性

为抑制兰新高铁大风区正馈线舞动,保证列车安全运行,首先,设计新型低风压正馈线,仿真获取常规正馈线和低风压正馈线在不同风载荷下的气动力参数和舞动幅值,并进行对比分析;其次,对防舞效果较佳的3种低风压正馈线建立三维有限元模型,并施加拉伸载荷,模拟正馈线舞动时的受力情况;最后,分析低风压正馈线形变及应力变化.结果表明:低风压正馈线自由端形变量远大于固定端,铝股线形变量大于钢股线,且越往外层,股线形变量越大;在绞线制造时可以考虑将钢层和铝层交替绞合,以平衡绞线的导电性和刚性.在股线相互接触的位置出现了应力集中,应力集中位置与股线绞合方向相同;在绞线制造时,可以考虑在股线表面覆缓冲层,以减缓正馈线舞动时股线之间的振荡冲击,并延长正馈线的使用寿命;低风压正馈线模型的凹槽小圆弧半径与常规正馈线半径的比值越大,最外层铝股线的形变越大,正馈线舞动时越容易断股;在低风压正馈线选型时应该综合考虑,平衡防舞有效性与使用寿命.

大风区接触网低风压正馈线设计及防舞有效性分析

兰新高铁大风区段接触网正馈线易在挡风墙影响下发生大幅舞动,造成线索疲劳断股,金具磨损加剧,危及行车安全。为探究低风压导线对于兰新高铁大风区段接触网正馈线无覆冰舞动的适应性,基于低风压导线运行机理,遵循低风压导线开发的关键要求和正馈线现场实际应用需求,设计一种适用于兰新高铁大风区段的低风压正馈线。基于流体力学的建立包含挡风墙与不同结构的低风压正馈线模型,利用仿真软件进行数值模拟计算,得出不同风载荷下不同结构低风压正馈线的气动力参数和周围流场,对比分析了低风压正馈线气动力系数与流场特性。结果表明:在整个测试风速范围内,中心角θ=45°的6种低风压正馈线的风阻力系数均小于常规正馈线,当凹槽半径与正馈线半径之比r/R=0.14时,低风压正馈线的防舞效果最显著,降阻率达到25.86%。然而低风压正馈线的降阻率与绞线表面粗糙度并不是严格呈正比例关系,r/R=0.15时正馈线的阻力系数大于r/R=0.14时的阻力系数,所以低风压正馈线设计的关键在于探寻合适的结构参数。气流在低风压正馈线模型背风面凹槽内产生小漩涡,气流与壁面摩擦产生起到反推作用的摩擦阻力,且小漩涡延缓了气流与壁面的分离,减小了负压区面积,在这种现象的影响下,低风压正馈线起到了降阻的效果。低风压正馈线可为大风区接触网附加导线的舞动防治提供重要参考。