王世轩本科毕业论文

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1、1、绪论1.1、概述接触网是电气化轨道交通所特有的沿路轨架设的为电气列车提供牵引电能的特殊供电线路，是轨道化交通牵引供电系统的重要组成部分。在列车的运行过程中，接触网和受电弓之间的相互作用决定了供电可靠性和供电质量，甚至于安全性能。这个相互作用取决于受电弓、接触网的各种参数。而接触线的静态形态是众多参数之一。国内外的接触网大部分都使用的链型悬挂方式，即在接触线上方悬挂承力索，通过吊弦将承力索与接触线连接。因此吊弦的长度成为影响接触线静态形态的一个很重要的因素。图1.1接触网系统吊弦的长度的确定影响着接触线的静态形态，进而影响着弓网受流质量的好坏。吊弦间的弛度是与吊弦间距、接触线张力

2、及线密度等参数决定，一旦接触网设计确定后，在施工中无法消除的，而吊弦点处接触线的状态变化除与上述参数有关外，还与跨距、吊弦作用力等参数有关，在施工中可以通过调整吊弦长度来实现，满足接触线设计状态[3]。因此吊弦长度的计算对于研究接触网来说尤为重要。现在国内外对于吊弦的计算的方法有很多，常见的主要有：抛物线法[1]、力矩法[5]、基于索网找形的计算方法[7]、有限元法[6]等。但是国内使用的这些方法多用于直链型悬挂接触网吊弦长度计算，对于斜链型、半斜链型的吊弦长度计算，研究并不是很多。文献[8]中研究了吊弦安装处半斜链形悬挂接触线对承力索的水平偏移后，使用相似三角形得出了这个偏移对吊

3、弦造成的修正值。但是没有考虑到吊弦力影响这接触线、承力索的水平位置等因素，因此存在一定的误差。曲线由于线路条件的原因，对接触线的静态形态有着一定的影响。并且在曲线上可能出现受电弓经过曲线使打到定位器而引起严重的事故。因此曲线上接触网的形态问题是40值得研究的，研究这个问题首先就要解决曲线上接触网的吊弦长度的计算。文献[2]、[8]中提到了曲线对吊弦精度的影响，并且考虑的是线路的影响对吊弦引起的增长值之后进行线路的修正的方法，精度不是很高。本文基于文献[3]，并将这种方法延伸，同样使用线性叠加的方法，并且通过迭代的方式，应用于直链、半斜链、斜链型悬挂以至曲线上的吊弦的长度计算，同时考

4、虑简单链型悬挂和弹性链型悬挂两种情况。将接触线、承力索在抬高因素考虑在内，做出各种条件下的接触线和承力索的形态曲线。基于该理论，使用matlab软件，编制各种情况下的吊弦长度计算程序。1.2、国内外主要吊弦长度计算方法现在国内外计算吊弦长度的方法主要有：一、抛物线法[1]抛物线法是最最基础的方法。它是将承力索看成标准的抛物线。对于等高简单直链型悬挂，根据承力索的驰度、承力索内的张力，跨距、合成负载等参数，得到其导曲线方程。然后根据结构高度可以得到各个吊弦在承力索处的高度，从而得到吊弦的长度。对于不等高、曲线等情况再进行相应的修正来得到最终吊弦长度。这种方法虽然简单，可人工计算简单链

5、型悬挂的整体吊弦长度，但是计算结果不是十分理想，精度很低，并且无法解决链型悬挂的弹性吊弦长度的计算。二、力矩法力矩法是从基本的力学关系入手，以传统力学中力系平衡为依据，来计算吊弦的长度。通过对接触线所受到的悬吊力的计算，对吊弦进行受力分析，计算弹性承力索处的支座反力、承力索处的支座反力，最后得到承力索的纵坐标，得到吊弦长度。最终通过对吊弦长度的迭代来得到最终精确的吊弦长度。文献[5]就是采用了力矩法来解决一个跨距的弹性链型悬挂的问题。三、基于索网找形的计算方法接触网属于悬索结构。通过索网找形的理论，悬索结构在没有施加预张力以前没有刚度，形状不确定。通过施加适当的预张力来给它赋予一定

6、的形状，形成可以承受外载荷的结构。在给定边界条件下，所施加的预张力系统的分布和大小同结构初始形状相联系。索网找形的方法通过确定初始形状和相应的自平衡预张力系统，即“初始平衡状态的确定”或“初始状态形态分析”，来解决接触网吊弦长度计算。文献[7]对基于索网找形的计算方法进行了深入的研究，并且其结果具有较高的精度。。四、基于有限元理论的吊弦计算40由于索具有较大的跨度和挠度，其几何非线性是必须要考虑的。非线性主要是由载荷作用、自重、初始内力产生的。因此建立有限元模型，通过牛顿—拉夫逊方法求解非线性方程，使用Ansys软件来进行计算，等到精确的计算结果。文献[6]使用基于有限元理论的吊弦

7、计算的方法对简链和弹链做了研究，结果精度很高。五、线性叠加法本文使用的主要方法。通过文献[3]可以知道，承力索、接触线受力分析可以得到它们均只承受轴向力、均布力、垂向集中力。线性叠加法就是分别考虑它们在均布力、集中力单独作用下的变形，再通过求和得到最终承力索和接触线的变形。从而既能得到接触网的静态形态又能得到吊弦的长度。从文献中可以看出，抛物线法、基于传统力学的方法虽然简单，但是精度不是很高。基于索网找形的方法、基于有限元理论的方法虽然可以获得很高的精度，但是原理较复