SS4B型电力机车PDU受电弓升降保护装置的研究

本文阐述了受电弓在机车安全运行中的重要性,及受电弓的工作原理。针对直流机车因风压不足发生弓网故障的问题,PDU受电弓升降保护装置的系统构成、工作原理进行了具体说明,以避免发生弓网故障,提高了机车运行的效率和安全性。     

高速动车组主动控制受电弓应用研究

根据高速铁路发展的需要,为了改善弓网动态性能,本文以CX018单臂受电弓为例,首先概述主动控制受电弓的基本组成、相关技术参数;然后对受电弓主动控制的实现原理及接口进行重点叙述,随后列举若干主动控制受电弓特有的应用故障,最后总结了主动控制受电弓的特点。     

变刚度弓网系统主动控制研究

以变刚度时变弓网系统模型为研究对象,应用最优控制策略,分别采用控制力作用于框架和弓头两种方式,对弓网间接触力进行主动控制,仿真结果表明,采用受电弓主动控制能够抑制弓网间接触力的波动,提高受流质量,当主动控制力直接作用于框架时控制效果更好。     

横风环境中弓网动力学性能分析

为研究横风对弓网动力学性能的影响,基于AR模型的线性滤波法和Davenport风速谱,构建了受电弓-接触网系统的随机风场,获得了作用于受电弓和接触网的风速时程;建立受电弓/高速列车空气动力学仿真模型,采用计算流体力学方法求解了列车运行速度为300 km·h-1,不同横风速度下的受电弓气动抬升力,从而得到横风平均速度为20 m·s-1时,受电弓气动抬升力时程;采用三维弓网耦合动力学模型,系统分析了横风对弓网动力学的影响规律。研究表明,横风使得受电弓的气动抬升力变大,并与横风速度的平方成正比;受电弓气动抬升力的增加和波动,使得接触压力平均值以及标准差变大;接触网产生的风致振动改变了弓网之间的接触状态,导致接触压力波动范围变大,因此,列车在横风环境中运行时,不仅增大了弓网接触压力从而加剧了受电弓滑板和接触线的磨耗,而且使得接触压力最小值减小以及标准差增大,导致弓网受流质量显著降低。     

刚性弓网系统参数对接触线波磨的影响研究

建立地铁受电弓-刚性接触网1∶1有限元摩擦自激振动模型，通过滑动摩擦关系将弓网系统的法向和切向运动进行动力学耦合。基于摩擦自激振动引起波磨理论，使用复特征值法研究刚性弓网系统参数对接触线波磨的影响。结果表明，当摩擦因数μ≥0.15时，刚性弓网系统都会在频率f=818.01 Hz发生摩擦自激振动现象，这个摩擦自激振动引起刚性接触线波磨。当摩擦因数μ<0.15时，可以显著减轻接触线波磨；当法向接触力F≤110 N或跨距L=6 m时，可以有效缓解接触线波磨；当弓头悬挂扭簧刚度K=100 N·m/rad时，接触线波磨发生的可能性较小。     

简单链形悬挂接触网整体吊弦瞬态动力学性能研究

以我国京津线高速铁路接触网整体吊弦为研究对象,建立弓网系统耦合模型。建模时将吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧,并利用罚函数法实现弓网系统的耦合。对建立的弓网耦合模型进行验证后,研究了弓网相互作用下整体吊弦的瞬态动力学响应。研究结果表明:弓网相对滑动速度为300 km/h及350 km/h时,同一跨内不同吊弦的动态接触力振动主频相同,均为7.8 Hz;弓网相对滑动速度300 km/h下,受电弓滑过后不同吊弦上下节点横向振动振幅很小,均小于3 mm;同一吊弦上下节点垂向振动相位基本一致,且不同吊弦上下节点垂向振动的主频均为1.42 Hz;弓网相对滑动速度250~350 km/h内,同一跨内3#吊弦的松弛时间最长。     

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 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/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。     

城市轨道交通受电弓参数敏度分析及优化设计

为研究城市轨道交通受电弓单参数优化和双参数优化对弓网系统耦合性能的影响,首先建立受电弓-刚性接触网系统动力学模型,根据线路实测数据验证模型的准确性,然后采用接触力随机统计特征作为参数优化的目标函数,对CED125D型受电弓的9 个等效参数进行敏度分析,得到弓头等效质量的敏度评级最高,上框架等效质量及等效刚度次之,下框架等效刚度最低,并给出单参数优化建议。最后分析受电弓弓头3 个等效参数联合变化时的接触力统计特征,结果表明双参数优化能实现比单参数优化更好的弓网耦合性能,该研究可为城市轨道交通弓网系统设计、选型和评价提供参考。     

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。本文基于弓网电弧模拟发生装置，该装置通过旋臂上的碳滑板与固定悬挂的接触线相对运动，模拟弓网电弧，反映弓与网的实际运动过程运动。系统试验可采用试验电压220V．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Ongin软件对其进行了谐波分析。谐波成分集中在500Hz以下，且含有不规则间谐波。对弓网电弧光谱特性，形貌特征进行了分析。     

导流罩对受电弓气动噪声影响的风洞试验研究

受电弓是高速列车顶部最主要的气动噪声源,合理的导流罩设计是降低受电弓气动噪声的重要方法。通过声学风洞试验的方法,研究缩比模型导流罩对高速列车受电弓气动噪声的影响,采用远场麦克风及声阵列,给出了风速范围为200～250 km·h~(-1)时的升弓、降弓状态下,受电弓和加装导流罩的远场气动噪声频谱、主要噪声源位置、强度和对应频带范围。研究表明,受电弓气动噪声为宽频带噪声,中频噪声源位于受电弓区域后部近车体位置,中高频、高频噪声源对应弓头和支座区域;升弓状态下,导流罩增大了弓头区域的气动噪声能量,在降弓状态下,导流罩减小了弓头和支座的噪声水平。