城市轨道交通车辆受电弓综合性能分析与研究

作     者：张树峰 

作者单位：上海工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨俭

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：弓网关系 归算质量 横摆特性 侧偏刚度 固有频率 受流性能 

摘      要：就中国现状而言,很多大都市的人口呈现持续增长的趋势,以至于它们的交通拥堵情况日益严重。正因为此,未来几年中国城市轨道交通将迎来高速发展。由于城市轨道车辆供求的迅速增加以及标准化要求的不断提高,其关键部件的性能研究便十分重要,特别是受电弓。受电弓与接触网的接触状态能直接表征受流状态的优劣。通过分析得出,受电弓自身的特性对弓网接触状态有着关键性的影响,即研究受电弓的自身特性有着非常重要的意义。本文从受电弓的四大基本性能着手研究,再由基本性能引导出受电弓最主要的两大性能:受流性能和安全性能。考虑受电弓的启动和运行,首先研究的是受电弓的动力性能;考虑与接触线的接触状况,研究的是受电弓的跟随性能,并通过仿真弓头垂向加速度来验证其性能的优劣;考虑弓头侧偏情况,研究的是受电弓的稳定性能;考虑框架受外来振动的情况,研究的是受电弓的缓振性能;最后结合四大基本性能,分析受电弓受流性能和安全性能。动力性能包括起动性能和最大速度,其中起动性能是根据受电弓的结构参数和动力参数进行分析研究的,有:升降弓时间、受电弓工作范围、静态接触力和弓头运行轨迹,其中重点研究的是弓头的运行轨迹;而最大速度的分析研究不仅受到受电弓参数的影响,还受到接触线波动速度的制约。跟随性能的研究主要是求算受电弓的归算质量,在满足动力性能的前提下,合理选择各杆件参数,能获得更小的归算质量。由于质量不易用软件仿真,最后通过仿真弓头垂向加速度来验证。在侧向力的作用下,稳定性能研究的是受电弓弓头的侧偏特性,首先建立弓头侧偏模型,简化模型后列出弓头运动微分方程并进行研究,根据研究结论来改变弓头各参数,可以使得弓头侧偏的衰减增大,最后通过仿真弓头位移衰减曲线和加速度衰减曲线来验证。在轮轨振动或弓网振动作用下,激振性能研究的是受电弓框架对外部振动的衰减程度,建立受电弓质量块模型,利用代数方法对振动微分方程组进行研究,得出研究结论并仿真验证。四个基本性能对受电弓受流性能和安全性能均有或大或小的影响,其中对受流性能影响较大的是:起动性能、跟随性能和缓振性能;而最大速度和稳定性能对安全性能影响较大。