基于有限元分析的刚性悬挂弓网接触压力仿真研究

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1、万方数据国内图书分类号：U225．2国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开基王查腿丞佥堑的瞪眭悬挂昱圆接熊压力笾真硒究年级：姓名：申请学位级别：专业：指导教师：二。一四年五月万方数据ClassfiedIndex：U225．2U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONCONTACTFORCESIMULATIONOFIUGIDSUSPENSIONPANTOGRAPH—CATENARYSYSTEMBAS

2、EDONFINITEELEMENTGrade：2012Candidate：ZHUZhiZengAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：ElectricalEngineeringSupervisor：Prof．CHENTang—longMay，2014万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可

3、以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密“使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：拳走埔指导老师签名：6≥皆<卫√么夕日期：沁f职6．j日期：p／p．么．参万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)本文以广州地铁三号线刚性悬挂接触网作为研究对象，基于有限元仿真软件Ansys，建立了能够考虑受电弓前后滑板动

4、力特性和刚性接触网截面形状及材料特性的实体模型；(2)通过在弓、网间设置“接触对”建立了弓网耦合模型，采用瞬态动力学分析方法和接触对技术，仿真计算了弓网问的动态接触压力，仿真结果与实测数据进行对比，所建模型能够准确实现检测线路的仿真模拟；(3)对地铁中刚柔过渡段接触网进行了仿真研究，仿真得到了刚柔过渡段接触网的弹性，以及在移动载荷作用下的接触线抬升量：(4)分别对受电弓由柔性接触网驶向刚性接触网区域和由柔性接触网驶向刚性接触网区域两种工况进行仿真，得到了刚柔过渡段弓网动态接触压力，仿真分析了不同车速对刚

5、柔过渡段弓网接触压力的影响，改变切槽式汇流排的截面积变化趋势，有效改善了弓网受流效果。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：乐罨搋日期：沁如．多．驴万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要地铁是改善城市交通日益拥堵状况的重要轨道交通形式，已应用

6、于国内多个大中型城市。刚性接触网因具有安装净空低、无断线隐患、维修工作量少等优势，在地铁中得到了广泛应用。机车通过受电弓与接触网的滑动接触获取电能，良好的弓网受流质量是列车稳定运行的基本保证。弓网接触压力是衡量受流质量的重要评价指标，接触压力过大时，接触线和滑板的磨耗增大，使用寿命缩短：压力过小时，弓网问接触不良，造成离线，甚至引起拉弧，烧损接触线和滑板。因此，研究弓网接触压力具有十分重要的意义。本文运用有限元分析软件Ansys建立了刚性接触网和受电弓模型，刚性接触网模型考虑了悬挂结构、汇流排和接触线的

7、实际形状以及材料特性，受电弓模型考虑了前后滑板的运动特性。对所建模型的运动微分方程分别进行了推导，通过接触力耦合，求解了弓网耦合系统的运动微分方程。弓网间的接触压力与悬挂特性、接触线的高度变化、运行速度等多种因素有关，因此，本文首先分析了刚性接触网的自重挠度和弹性，以及在移动载荷作用下接触线的抬升量。其次在受电弓和接触线之间设置“接触对”，建立了弓网耦合模型，利用瞬态动力学分析方法仿真了受电弓与接触线的滑动接触过程，得到了弓网动态接触压力，并分析了速度对接触压力的影响。仿真结果与现场实测数据接近，变化规

8、律一致，验证了仿真模型的可靠性。对地铁刚性接触网系统而言，刚柔过渡部分是弓网受流的一个薄弱环节，列车经过刚柔过渡段时，受流效果较差，本文重点对刚柔过渡段弓网接触压力进行了研究，分别对受电弓由柔性段驶向刚性段和由刚性段驶向柔性段两种工况进行了仿真，得到了不同速度下的弓网动态接触压力，速度越大，接触压力变化越剧烈，受流效果越差。根据仿真结果，改变切槽式汇流排截面积的变化趋势，使汇流排最小截面积变小，改进后的弹性变化比较均匀，由仿真结果可知，改变