高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型,计算了列车速度为350 km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。

环境温度对地铁刚性接触网弹性与弓网受流质量影响研究

近年来全国地铁大面积发生弓网异常磨耗事件,特别是冬季异常磨耗已然成为常态,2022年全国有30余条地铁线路出现此现象,经济损失达数亿元。为了研究环境温度对弓网关系的影响,文章首先建立了某地铁线路刚性接触网有限元模型,计算得到环境温度-20~20℃下接触网刚度曲线,并分析了环境温度对接触网刚度影响规律;然后,构建地铁变刚度弓网耦合动力学模型,依据EN 50119等标准验证了其准确性,并计算了环境温度(-20~20℃)、列车运行速度(40~90 km/h)、受电弓静抬升力(70~160 N)、定位线夹卡滞工况下的弓网接触力,着重分析了环境温度对弓网接触力、弓网受流质量的影响规律。结果表明:环境温度与弓网接触力、受流质量具有强正相关性,当环境温度低于0℃时,弓网受流指标将严重恶化;线夹卡滞会对弓网接触力、受流质量带来恶劣影响,而且行车速度越高影响越大。

基于有限元法的弓网过渡段处动态性能仿真分析

针对城市轨道交通铁路中采用的接触网锚段关节、刚柔过渡段及CED125D受电弓结构,基于ANSYS有限元软件,采用广州地铁实际接触网线路的基本参数,建立包含刚性接触网、柔性接触网及刚柔过渡段的接触网模型以及简化为弹簧阻尼机构的CED125D受电弓归算质量模型。通过动力学仿真分析得到反映弓网系统动态性能的接触压力与抬升位移等数据,进而对受电弓在通过锚段关节、刚柔过渡段时的动力学行为及规律进行探讨与研究。与实测结果比较,所建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。

受电弓状态反馈线性化主动控制方法研究

在三元弓网耦合动力学模型基础上,利用非线性系统的微分几何理论,通过微分同胚映射,建立弓网耦合振动系统全局输入-输出线性化模型,提出一种基于状态反馈线性化的弓网系统全局线性化主动控制策略。该控制策略的整定参数集可以通过经典零极点配置控制理论进行优化设计,克服了既有主动控制策略对关键参数经验估计和经验知识积累依赖的不足。同时,研究对比表明,相较于LQR最优控制策略,全局线性化主动控制策略作用下的弓网接触压力标准差下降了30%以上,并且对期望弓网接触压力均值的有更好的跟踪效果,验证了该控制策略的优越性。