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基于正交实验法的弓网耦合除冰数值模拟

Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2023年第S01期40卷 29-41页

作者：吴磊徐梦楠张华鹏吴蔚丁建明西南交通大学机械工程学院成都610031 中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室绵阳621000 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

基于正交实验方法和有限元仿真方法,设计五因素四水平正交实验表,研究了作业速度、覆冰厚度、弓头质量、弓头刚度以及弓头阻尼对除冰率的影响。建立了接触网‑覆冰有限元模型和受电弓‑接触网耦合有限元模型,并通过对比理论值和仿真值验... 详细信息

基于正交实验方法和有限元仿真方法,设计五因素四水平正交实验表,研究了作业速度、覆冰厚度、弓头质量、弓头刚度以及弓头阻尼对除冰率的影响。建立了接触网‑覆冰有限元模型和受电弓‑接触网耦合有限元模型,并通过对比理论值和仿真值验证了有限元模型的准确性。仿真结果表明:作业速度和弓头质量对接触力和接触线抬升量影响较大,进而影响除冰率,但弓头质量大于17 kg后影响程度趋于平缓。正交实验结果表明:列车运行速度、弓头质量和覆冰厚度是影响除冰率的主要因素,而弓头刚度和阻尼对除冰率影响不显著。这些结果可为提高列车行驶安全性、改善弓网耦合除冰技术提供参考。

关键词：正交试验法有限元分析弓网耦合机械除冰

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跨座式单轨弓网耦合主动控制研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2021年第2期40卷 129-135页

作者：刘朝涛狄科宏杜子学杨震重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

单轨列车高速行进中,弓头往往会发生较大振动冲击刚性接触网,降低弓网受流质量与寿命,为此提出一种改善弓网关系的主动控制方法。在此基础上,首先分别建立了单轨弓网耦合的线性二自由度动力学模型,以及无刷直流电机的双闭环控制驱动模型... 详细信息

单轨列车高速行进中,弓头往往会发生较大振动冲击刚性接触网,降低弓网受流质量与寿命,为此提出一种改善弓网关系的主动控制方法。在此基础上,首先分别建立了单轨弓网耦合的线性二自由度动力学模型,以及无刷直流电机的双闭环控制驱动模型;然后结合分数阶PID控制算法,完成了整个主动控制系统的建模;最后对比分析了列车不同时速下受电弓被动控制和主动控制接触力的响应以及弓头的抬升量,并分析了主动控制的响应速度。研究结果表明:该主动控制方法的响应速度能够完全满足高速状态下弓网关系的调节要求,且能够明显降低接触力波动,缓解弓网碰撞,减少弓网磨损,提高其使用寿命。

关键词：车辆工程跨座式单轨弓网耦合主动控制

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受电弓混合建模与弓网耦合振动分析

计算机仿真 2021年第1期38卷 144-149页

作者：周群杨俭宋瑞刚袁天辰上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

接触网、受电弓、列车行驶工况复杂多变,弓网耦合方程建立不全面,基于受电弓参数的弓网耦合振动分析有待进一步研究。将弓头柔性的理论建模建模与传统受电弓线性模型的实验建模结合,并将气动抬升力和车体振动模拟进弓网的非线性耦合模... 详细信息

接触网、受电弓、列车行驶工况复杂多变,弓网耦合方程建立不全面,基于受电弓参数的弓网耦合振动分析有待进一步研究。将弓头柔性的理论建模建模与传统受电弓线性模型的实验建模结合,并将气动抬升力和车体振动模拟进弓网的非线性耦合模型。利用Newmark-β法求解响应后,基于受流质量性能判断指标,分析受电弓参数以及改进前后的弓网耦合模型在列车不同行驶速度下对弓网接触力的影响。结果表明:列车低速行驶时,模型改进前后的接触力仿真结果差异很小;列车高速行驶时,两者差异增大,非线性不容忽视。此外,仿真得出M_(1),M_(2),K_(2),C_(1)是影响接触网系统与受电弓系统合理匹配的关键参数。

关键词：弓网耦合非线性振动分析受电弓

北京大兴国际机场线160 km/h刚性接触网系统弓网耦合受流质量分析

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城市轨道交通研究 2019年第12期22卷 157-160页

作者：杜智恒北京市轨道交通建设管理有限公司城市轨道交通全自动运行系统与安全监控北京市重点实验室

刚性接触网弓网受流质量是保证列车稳定运行的基础,接触网参数和受电弓参数是影响弓网受流质量的重要因素。为探究接触网参数和受电弓参数对弓网受流质量的影响,以北京大兴国际机场线现场实际数据为工程案例,建立仿真模型,分别分析接触... 详细信息

刚性接触网弓网受流质量是保证列车稳定运行的基础,接触网参数和受电弓参数是影响弓网受流质量的重要因素。为探究接触网参数和受电弓参数对弓网受流质量的影响,以北京大兴国际机场线现场实际数据为工程案例,建立仿真模型,分别分析接触网参数和受电弓参数对弓网受流质量的影响规律与程度,并针对该机场线提出优化措施,以提高弓网受流质量。

关键词：北京大兴国际机场线刚性接触网弓网耦合受流质量

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跨座式单轨弓网耦合动力学仿真研究

跨座式单轨弓网耦合动力学仿真研究

作者：陈诚重庆交通大学

学位级别：硕士

跨座式单轨交通是一种新型的轨道交通制式,其车辆结构、弓网布置方式、走行方式以及轮轨关系均不同于其它制式轨道交通。正是由于跨座式单轨独特的轮轨耦合关系及弓网布置方式,其弓网耦合关系与其它制式轨道交通具有十分明显的区别。良... 详细信息

跨座式单轨交通是一种新型的轨道交通制式,其车辆结构、弓网布置方式、走行方式以及轮轨关系均不同于其它制式轨道交通。正是由于跨座式单轨独特的轮轨耦合关系及弓网布置方式,其弓网耦合关系与其它制式轨道交通具有十分明显的区别。良好的弓网耦合关系是保证弓网间稳定受流和车辆安全运行最为关键的技术之一。而目前国内外针对跨座式单轨弓网耦合关系研究甚少,本研究从改善弓网耦合关系以提高受流质量的角度出发,开展了如下几个方面的研究工作:首先,通过对国内外针对各种制式轨道交通系统的受电弓、接触网及其弓网系统的研究背景和研究方法进行相关论述,从而明确对跨座式单轨弓网耦合关系进行研究的方法和意义。其次,建立较为完整的单轨受电弓二维计算模型,并基于此计算模型推导出受电弓的几何特性和非线性运动微分方程。通过分析受电弓几何特性得出受电弓在工作行程中的运行姿态;基于推导出的受电弓非线性运动微分模型建立其二维动力学模型,模型中不仅考虑了车辆纵向和横向振动的影响,同时还考虑到了各铰间的阻尼、干摩擦和升弓弹簧阻尼的影响。第三,对跨座式单轨受电弓和接触网分别进行动态特性分析。以三维设计软件CATIA建立受电弓和接触网的实体模型,在此基础上,建立受电弓的多刚体动力学模型和多柔体动力学模型以及接触网的有限元模型。通过仿真计算得到这两种不同受电弓模型的模态特性;并且针对接触网的有限元模型,对不同支持绝缘子间距的接触网的模态特性进行比较研究。第四,运用多体系统动力学分析软件ADAMS建立考虑弓网耦合关系的单轨车辆动力学仿真模型。建立模型时把将会引起车辆振动的轨道梁路面随机激励考虑其中,接触网也作为柔性体结构考虑。所建立的模型即可视为弓网耦合关系仿真平台。最后,通过仿真分别对不同线路条件下的弓网受流质量进行了研究评价。另外,也分析了部分受电弓参数对弓网受流质量的影响规律,为受电弓的设计及弓网耦合关系进一步的研究提供一定的参考。

关键词：跨座式单轨弓网耦合弓网受流质量模态分析动力学仿真

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刚性悬挂接触网弓网耦合动态仿真研究

刚性悬挂接触网弓网耦合动态仿真研究

作者：张洋洋西南交通大学

学位级别：硕士

与柔性接触网相比,刚性接触网具有安装净空低、无断线隐患、维护工作量少等优点,在城市轨道交通中被广泛应用。然而,我国刚性接触网理论研究尚处于起步阶段、应用技术还不成熟,许多工程实际中出现的问题（如弓网拉弧、电灼烧等）无法应... 详细信息

与柔性接触网相比,刚性接触网具有安装净空低、无断线隐患、维护工作量少等优点,在城市轨道交通中被广泛应用。然而,我国刚性接触网理论研究尚处于起步阶段、应用技术还不成熟,许多工程实际中出现的问题（如弓网拉弧、电灼烧等）无法应用现有理论较完善地解决。基于此背景,针对刚性接触网系统进行仿真分析,从理论层面研究刚性接触网系统动态问题显得越来越重要。本文以广州地铁弓网耦合系统为研究对象,运用Ansys有限元分析软件对刚性悬挂接触网模型进行了静力分析和模态分析,得到了共振频率及振型,并确定了跨距的设置原则;采用受电弓三元质量块模型,通过具有一定刚度的弹簧与刚性悬挂接触网模型连接构成弓网耦合动力学模型,并以接触力为弓网受流质量的评价指标,运用有限元生死单元技术,模拟受电弓沿接触线滑动接触的过程,分析了接触线型号、受电弓型号、列车运行速度、跨距、悬挂结构等效刚度、悬挂结构等效质量、受电弓弓头质量、弓头阻尼、弓头刚度、接触线坡度以及弓网接触刚度对弓网耦合系统受流质量的影响。对比了仿真结果数据与地铁现场实测数据,证明了仿真模型的合理性,并在此基础上,设计了城市轨道交通弓网仿真数据分析软件主界面,为接触网设计及施工人员查询、对比及分析弓网关系基础数据提供了参考依据。

关键词：刚性悬挂弓网耦合 Ansys 生死单元弓网受流

跨座式单轨车辆弓网耦合动力学及受电弓磨损特性研究

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跨座式单轨车辆弓网耦合动力学及受电弓磨损特性研究

作者：贾瑞雪重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的飞速发展,城市轨道交通系统已逐步成为公共交通系统的主要发展趋势,而跨座式单轨车辆作为其重要组成部分,已在许多城市中广泛运用。良好的弓网受流质量是保障跨座式单轨车辆安全运行的重要因素,且在车辆运行过程中... 详细信息

随着我国城市化进程的飞速发展,城市轨道交通系统已逐步成为公共交通系统的主要发展趋势,而跨座式单轨车辆作为其重要组成部分,已在许多城市中广泛运用。良好的弓网受流质量是保障跨座式单轨车辆安全运行的重要因素,且在车辆运行过程中,受电弓弓头滑块由于与接触网之间发生滑动摩擦,会不可避免的造成磨损,因此有必要对跨座式单轨车辆的弓网受流质量和受电弓磨损特性进行研究分析。本文从改善弓网受流质量和受电弓磨损情况的角度出发,通过计算机仿真,分析不同运行条件下弓网受流质量与受电弓磨损的变化情况。主要研究内容如下:(1)单轨车辆受电弓和接触网动态特性分析。以单轨车辆SCG-100型受电弓和刚性复线式接触网作为研究对象,利用三维软件CATIA分别建立受电弓和接触网的三维实体模型,并对受电弓进行几何运动分析,以验证所建受电弓模型的准确性。在此基础上,分别对受电弓多刚体模型、刚柔耦合模型以及接触网多柔体模型进行模态分析。(2)单轨车辆弓网耦合系统动力学建模。利用多体动力学分析软件ADAMS建立单轨车辆弓网耦合系统动力学模型,其中受电弓考虑为刚柔耦合动力学模型,接触网考虑为多柔体动力学模型。建立跨座式单轨车辆动力学模型时,将轨道梁路面的随机激励也考虑在内,以探究路面随机激励对弓网耦合系统的影响。(3)单轨车辆弓网耦合动力学仿真分析。根据弓网受流质量评价指标对单轨车辆弓网接触力进行分析,研究不同线路条件、运行速度以及受电弓参数对单轨车辆弓网受流质量的影响。(4)受电弓磨损特性分析。通过赫兹接触理论和Archard磨损理论对受电弓磨损进行理论研究,并基于这两个理论对弓网耦合系统有限元模型进行受电弓滑块磨损仿真分析,探究单轨车辆在直线线路和曲线线路条件下,不同运行速度对受电弓滑块磨损程度的影响。

关键词：动态特性弓网耦合动力学仿真受流质量磨损特性

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弓网耦合系统动力学响应分析

弓网耦合系统动力学响应分析

第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：秦志英赵翌彤杨航港赵月静张琳琳河北科技大学机械工程学院

针对高速列车上常用法维莱型受电弓进行弓网耦合动力学响应分析。首先,将法维莱型受电弓实体模型简化成二维多刚体模型,通过几何运动分析弓头横向偏移量的变化,利用拉格朗日方程建立垂直方向的多刚体动力学模型,在平衡位置利用泰勒级数... 详细信息

针对高速列车上常用法维莱型受电弓进行弓网耦合动力学响应分析。首先,将法维莱型受电弓实体模型简化成二维多刚体模型,通过几何运动分析弓头横向偏移量的变化,利用拉格朗日方程建立垂直方向的多刚体动力学模型,在平衡位置利用泰勒级数展开得到质量块动力学模型,根据受电弓正常工作高度归算框架的等效质量、刚度和阻尼。其次通过分析接触网结构,将简单链形悬挂接触网看作两端恒定张力的欧拉伯努利梁模型,将吊弦、承力索简化两端集中质量的弹簧模型。采用罚函数法将受电弓和接触网进行耦合,建立弓网耦合动力学模型。最后,将接触力作为弓网受流评价标准,利用欧洲标准EN50318以及国家标准TB10621-2014进行模型可靠性验证。在模型可靠性验证的基础上,研究了车速、静态抬升力等参数对动态接触力的时间波形、不均匀系数、频谱特性等特征的影响规律。

关键词：高速列车弓网耦合多刚体模型质量块模型动态接触力

来源： cnki会议评论

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刚性悬挂接触网弓网耦合仿真研究

低温建筑技术 2007年第2期29卷 51-53页

作者：原华毕继红周全智天津大学建筑工程学院天津300072

在对国内外学者对弓网耦合模拟方法的总结、比较基础上,采用在弓、网间建立“接触对”的方法来实现弓网耦合,建立了刚性悬挂接触网弓网耦合模型。对模型进行接触非线性瞬态动力分析,得到接触力及滑板竖向位移的变化曲线。并研究了接触... 详细信息

在对国内外学者对弓网耦合模拟方法的总结、比较基础上,采用在弓、网间建立“接触对”的方法来实现弓网耦合,建立了刚性悬挂接触网弓网耦合模型。对模型进行接触非线性瞬态动力分析,得到接触力及滑板竖向位移的变化曲线。并研究了接触网跨距、受电弓参数、机车速度及机车振动对受流质量的影响。最后用蒙特卡罗技术对模型进行PDS概率分析。并对受电弓参数的优化及接触网的设计提出建议。

关键词：弓网耦合接触对非线性瞬态动力分析多点重启动概率设计