弓头悬挂结构对受电弓性能的影响分析

为研究弓头悬挂结构对受电弓性能的影响,基于不同弓头悬挂结构的受电弓,搭建了刚性接触网条件下的弓网系统动力学耦合模型,对弓网接触力等进行仿真分析,对比不同弓头悬挂结构对弓网受流性能的影响。基于模态及振动理论,对不同弓头悬挂结构受电弓弓网受流性能的差异进行辨识。通过强度理论及机械结构概率设计方法,对相同工况下不同弓头悬挂结构的受电弓强度及可靠性进行分析。     

高速受电弓结构参数集成设计研究

随着高速列车运行速度的不断提升,弓网受流质量严重恶化.为了提高弓网受流质量,考虑影响高速受电弓工作性能的设计因素,分析受电弓运动学、静力学、动力学和控制学的设计要求,采用多学科集成方法,建立受电弓各个学科及集成设计的优化模型,采用遗传算法求解受电弓的设计模型,获得高速受电弓的结构参数值,采用有限元方法,进行受电弓结构的...     

计及幅频特性的多体受电弓参数匹配

针对受电弓的非线性特性对受电弓-接触网系统（以下简称弓网系统）的性能造成的影响,基于拉普拉斯变换和数值方法,建立了一种多体受电弓-接触网耦合动力学模型。分析了多体受电弓参数对受电弓幅频特性的影响,根据分析结果,对接触压力波动的原因进行了分析,提出了一种减小接触压力波动的策略。将受电弓的非线性运动方程在平衡位置处进行高阶展开,得到等效模型。将受电弓不同参数对接触压力的影响进行对比,得出所有参数中弓头刚度和框架质量敏感度最高,并进行了单变量匹配和多变量匹配,对比得出多变量匹配效果更优。仿真结果表明参数优化后受电弓接触压力波动明显减小,受流质量明显提高。     

弓网接触力长短时记忆网络预测的 受电弓主动控制与仿真

针对列车高速行驶时弓网系统接触力波动剧烈影响受流质量的问题,充分利用长短时记忆网络对时序预测的优势,提出了弓网接触力长短时记忆网络预测的受电弓主动控制方法。首先以二元受电弓模型作为研究对象,建立其动力学方程,并对其模型进行仿真得到接触力波动数据。然后,将仿真得到的接触力数据作为训练样本输入长短时记忆网络中建立预测模型,以预测下一时刻接触力。最后,以接触力预测值和期望值的差值作为目标控制力输出至磁流变阻尼器,由磁流变阻尼器提供控制力作用到受电弓,从而抑制接触力的动态波动以提高提高列车受流质量。通过实验证明,所提方法对弓网接触力控制更加准确,且大幅降低弓网接触力波动标准差,降幅超过70.13%,且规避了弓网系统离线情况的发生,验证了所提方法在改善弓网受流质量上的稳定性和优越性。     

[设计与优化]基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化

考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响,分析了高速受电弓不同性能的设计要求,采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型;根据不同学科设计参数的耦合关系,采用协同优化方法,获取高速受电弓整体设计优化结果;建立受电弓的三维模型,采用有限元软件ANSYS验证了受电弓优化结果的有效性。结果表明：受电弓多学科协同设计优化不仅满足系统级和各个学科的设计要求,还获得高速受电弓系统的整体最优解或满意解,提高了受电弓的工作性能,降低了弓网接触力的波动,改善了弓网受流质量。     

降低弓网磨耗的受电弓主动控制策略研究

为了减少受电弓与接触网的磨耗,延长弓网使用寿命,同时保证弓网受流质量,在载流摩擦磨损理论、控制理论和微控制技术基础上,提出一种基于接触网磨损量检测和弓网接触压力受控的受电弓主动控制策略,并从软件方面对控制系统受到的电磁干扰进行防护设计。受电弓采用该主动控制策略,能明显降低弓网的磨损量,有效控制弓网接触压力的波动,提高和改善高速机车的受流质量。     

基于弓网接触力优化的主动控制式受电弓研究及设计

为改善高速动车组用受电弓弓网受流质量,提出并设计了一种基于弓网接触力优化的主动控制式气囊受电弓,该受电弓通过在线调节气囊气压,提高了弓网受流稳定性。     

受电弓动态参数的研究

受电弓与接触网的良好接触是产生稳定接触力的关键,而接触力的稳定与否又是衡量高速铁路受流的重要条件,文中通过对接触网和受电弓动态参数的分析,给出了弓网系统各参数变化时接触力的不均匀系数直观图。     

基于应变响应反演技术的弓网动态接触力监测方法及应用研究

实时监测接触网-受电弓的动态接触力对于弓网取流质量的评估至关重要。提出了一种基于应变响应反演弓网动态接触力大小和受力位置的监测方法,详细阐述了该方法的测量原理和传感器安装方法以及关键参数的标定实验。基于该方法的弓网动态接触力监测系统成功应用于某地铁刚性架空接触网测试项目中,对地铁在60 km/h和80 km/h运行状态下受电弓弓网动态接触力大小及位置进行实时监测和分析。结果表明,基于应变响应反演技术的动态接触力测量方法具有测量精度高、数据一致性好、传感器安装灵活的优点,不仅可以准确地还原弓网动态接触力,而且可以定位受电弓碳滑板上的弓网接触位置,能够有效的评估弓网耦合系统的性能质量。     

基于气动系统的受电弓主动控制试验装置的研究

为改善弓网动态特性,使受电弓对于接触网具有良好的跟随性,减少离线和拉弧,保证弓网受流质量,该文提出了一种基于气动系统的旨在实现弓网良好接触的控制方案.以受电弓抬升气压为控制目标的思路下,设计开发了以气动系统为主动执行器的主动控制系统,并以最新的国产试验性高速列车受电弓V500为对象进行了试验.试验结果表明引用气动系统主动控制技术后,弓头和接触线的接触压力达到设计要求,且具有良好的跟随性,基本达到试验要求.     

电力机车受电弓动态性能优化

在建立单臂受电弓模型的基础上,对高速铁路受电弓在运行过程中的接触力性能、几何参数及弓头轨迹等进行优化,结果表明在新的参数下弓网系统的接触力波动得到明显抑制,受电弓动态性能得以提高,为进一步开发高速机车受电弓提供了借鉴。     

基于模糊反演法的参数不确定弓网接触载荷控制

弓网系统具有复杂的电气、机械耦合特性,提高弓网受流性能是目前高速铁路系统亟待解决的关键问题,而弓网主动控制则是稳定弓网接触载荷、改善其受流质量的重要措施。从控制理论的角度出发,针对弓网系统存在风载荷与参数不确定性的问题,提出了基于模糊系统的弓网接触载荷反演精确控制方法。具体而言,采用虚拟控制律,逐步反演递推选择Lyapunov函数,设计模糊系统逼近不确定性与虚拟控制律微分,并进行相应的稳定性分析。仿真与实验结果表明,所提出的模糊反演控制策略能减弱弓网不确定性的影响,且能有效抑制弓网接触载荷的波动,并改善其受流质量。     

高速受电弓整体结构特性分析

受电弓整体结构分析对于改进受电弓的设计,提高受电弓的性能,具有重要意义。为保证良好的受流质量,新型高速受电弓大量采用轻型合金材料制作,这可能导致机械强度和刚度的不足。在满足强度与刚度的前提下,最大限度减小受电弓归算质量,以改善弓—网动态性能是受电弓设计的关键问题。文中结合受电弓的开发过程,建立三维仿真模型,利用有限元计算软件Ansys,进行受电弓的强度和刚度校核以及动力特性分析。研究受电弓动力特性的目的在于优化其结构,以控制其模态频率与模态振型,对受电弓的设计具有指导意义。通过对受电弓有限元分析,进行虚拟设计,首次进行高速受电弓的整体结构特性分析。     

环境风下高铁双弓-网系统动态受流特性研究

为了研究环境风对高速铁路双弓-网系统动态受流性能的影响,首先,以位于我国西部大风区的兰新高铁为研究对象,基于模态分析法建立双弓-网耦合系统模型;其次,运用空气动力学理论推导作用于接触网线索上的环境风载荷;然后,考虑横风向空气阻尼的影响,探究空气阻尼作用下双弓受流特性;最后,采用4阶自回归（autoregression,简称AR）模型建立接触网沿线脉动风场,着重分析风速和风攻角对双弓受流的影响。结果表明：横风向空气阻尼对双弓受流产生的影响较小;脉动风下风速越大则风向越趋于垂向,双弓受流性能更易恶化;后弓受流性能相较前弓对风速和风攻角的变化更加敏感。双弓-网系统风振响应分析可为优化风环境下弓网受流质量和接触网防风参数设计提供参考。     

一种受电弓动态特性试验台的研制

传统的受电弓动态特性试验系统工作频率不高,振动频率往往低于20 Hz。为了在更宽的频率范围内进行受电弓的动态特性试验,搭建了受电弓振动试验台,利用电液式激振方法模拟正弦振动环境。首先阐述了试验台的总体方案、组成以及工作原理,并设计了双闭环控制结构,最后为了测试系统的性能,进行了一系列的正弦定频、扫频试验。现场测试结果表明系统激振频率最高可达25 Hz,振幅可达8 mm,可以精确模拟弓网高频振动,对受电弓疲劳寿命及性能进行准确评估,为受电弓动态特性和结构参数优化研究提供了试验依据。     

受电弓动态参数研究

建立了受电弓与接触网的数学模型，用广义坐标法，推导了受电弓－接触网耦合系统运动方程，用Matlab语言编制了仿真计算程序，根据仿真计算结果分析了受电弓各动态参数对受流质量的影响，得到了受电弓的优选参数。     

电弧在弓网离线中的特性研究

弓网电弧是机车提速的瓶颈。弓网电弧特性是高速机车受流问题的重要指标,能够严重影响牵引传动系统的正常工作。研究弓网电弧在受电弓离线过程中的特性,能够为提升机车受流质量和机车安全运行提供一些帮助。     

地铁列车受电弓结构参数优化设计

在建立受电弓结构几何关系数学模型的基础上,根据受电弓具有稳定受流特性而提出的各项要求,以弓头运动轨迹、升弓转矩及弓头平衡杆平动为目标,运用多目标优化技术,对受电弓的几何参数进行优化,得到了最佳参数值。     

基于两级气压伺服系统的高速受电弓主动控制研究

针对弹性链型悬挂接触网利用有限元法建立接触网模型,采用多体动力学建立受电弓模型,通过接触力元将接触网和受电弓进行耦合建立弓网耦合模型.然后建立气压伺服系统数学模型,根据车速信号采用比例控制策略控制升弓气囊提供弓网静态接触压力,根据采集得到的动态接触力信号采用模糊控制策略控制空气弹簧提供动态接触压力的补偿力.作动器分别作用于下臂杆和弓头悬挂,通过底架上的低频调节和弓头上的高频调节两级方式,主动控制接触压力,实现高速受电弓的稳定受流.     

高速受电弓开闭口运行气动特性及对比研究

受电弓的气动性能严重影响其受流质量,是高速列车安全运行的关键要素之一。基于计算流体动力学理论,建立高速受电弓空气动力学模型,对比分析了高速受电弓在开口和闭口两种运行状态下的流场结构和气动力特性。数值模拟得到的受电弓气动阻力与风洞试验误差为4.07%,弓头气动升力的误差为7.95%。研究结果表明:在研究的速度等级范围内,高速受电弓开口运行气动阻力比闭口运行大2.24%～3.33%,弓头升力较闭口运行大5.45%～7.98%;不同开闭口运行状态对弓头滑板升力的影响较小。在同一开闭状态下,当高速受电弓运行速度大于等于400 km/h时,气体压缩效应对受电弓气动阻力的影响较大,且随速度的增加而增大,然而,气体压缩性对弓头气动升力的影响较小。