刚性悬挂接触网弓网接触压力特性研究

作     者：黄朝阳 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘文正

授予年度：2023年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：刚性接触网 受电弓 受流性能 接触压力 轮轨激扰 响应面分析法 

摘      要：随着科技的发展以及时代的需求,刚性接触网不仅仅运用于城市轨道交通,干线铁路隧道内对刚性接触网也有了需求。在干线铁路当中,列车通过隧道时采用刚性悬挂接触网可以降低隧道的高度。本文主要研究在干线铁路背景下,通过仿真分析提出适合高速运行情况下的刚性接触网弓网结构参数匹配优化策略和方案。本文首先通过在Solidworks中依据当下的实际应用对受电弓、汇流排和接触线建模,研究受电弓弓头和刚性接触网结构对弓网受流质量的影响。主要过程包括:在Solidworks建立实体等效模型,然后在有限元分析软件Hypermesh中对汇流排、接触线以及受电弓弓头进行有限元划分,然后将划分好的有限元模型转换成mnf中性文件,最后在Adams软件中进行动力学分析,对弓网的接触压力进行研究。在Adams中进行动力学分析时,首先将在Solidworks中生成的x-t文件导入,然后将生成的mnf文件导入进行替换,将全刚体模型转换为刚柔耦合模型。然后对弓网模型添加约束和边界条件,建立弓头滑板和接触线的接触函数,最终完成刚性接触网和受电弓实体耦合模型的建立。之后改变受电弓参数弓头质量、弓头刚度、弓头阻尼以及刚性接触网参数悬挂结构刚度的大小得到弓网接触压力结果。讨论了在不同速度等级下对相同位移区段接触压力的提取研究速度对弓网受流质量的影响。另外,随着车辆运行速度的进一步提升,受轮轨激扰的影响,受电弓振动加剧,接触压力变化更加复杂,因此本文在研究了上述结构参数和速度的影响之后,讨论了轮轨激扰参数对弓网受流质量的影响。最后,通过对上述仿真数据进行分析,本文引入了响应面分析法,建立了以弓头质量、弓头弹簧刚度、悬挂结构刚度、轮轨激扰为自变量、以弓网接触压力统计指标为因变量的回归模型,分析了150km/h、200km/h速度等级下多参数变化对整体性能的影响以及优化参数的方向。基于响应面分析法得到的参数方案组合,进一步减轻汇流排的质量,在这两组参数组合下对150km/h和200km/h的速度等级进行了仿真分析。