柔性悬挂接触网的找形与静态性能研究

论文摘要

伴随着全球经济的飞速发展,西欧、日本等国300km以上时速高速列车干线的开行,高速铁路的发展迅猛,经专家论证,高速铁路的最佳牵引方式是电力牵引,我国也紧跟其后,近年来路网的新建、扩建,既有客运铁路的电气化改造,重载铁路的扩容、扩能都得到了飞速发展。经研究发现,为使接触线距钢轨面的高度尽量相等,可以通过改变缩短吊弦的长度以实现这一目标,可是以往吊弦长度的计算,多根据受力由平衡微分方程推导,属于简化计算。为实现这一目标,本课题采用参数化模拟接触网,建立了不同链型悬挂类型的接触网的有限元模型,并通过迭代法不断缩短吊弦长度来达到接触线的找平,计算出吊弦的长度,并在找平后的模型基础上,又对求解的接触网的静态弹性问题进行了计算,求出了静态弹性的不均匀系数和静态弹性的标准差,由此得出了不同悬挂类型接触网的静态特性,在ANSYS的命令流程序编写过程中全部采用参数化输入,对传统的APDL语言编写也是一种新的尝试。既将接触网悬挂到规定的高度,又实现吊弦长度的精确计算,模型与实际更为贴近,计算分析结果更具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 柔性悬挂接触网系统的介绍
• 1.2.1 接触网的组成和结构
• 1.2.2 接触网的工作状态和悬挂方式
• 1.3 接触网的吊弦研究现状
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 接触网的力学模型和吊弦长度的简化计算方法
• 2.1 柔性悬挂接触网的力学模型
• 2.2 吊弦长度的计算方法
• 2.2.1 简单链型悬挂吊弦长度计算方法
• 2.2.2 弹性链型悬挂吊弦长度计算方法
• 第三章 接触网静态找形有限元计算模型和技术原理
• 3.1 接触网的有限元模型
• 3.1.1 建模方法和求解思路
• 3.1.2 有限元法和非线性理论
• 3.2 ANSYS软件介绍
• 3.3 单元的选用
• 3.4 主要技术原理和参数化建模说明
• 3.4.1 主要技术原理
• 3.4.2 参数变量说明
• 3.4.3 变量输入格式
• 3.4.4 命令流的关键
• 第四章 接触网静态找形算例分析
• 4.1 简单链型悬挂
• 4.1.1 平面布置三跨接触网算例
• 4.1.2 空间布置一锚段20 跨接触网算例
• 4.2 弹性链型悬挂
• 4.2.1 输入资料
• 4.2.2 模型的建立和求解
• 4.2.3 找形结果和分析
• 第五章 接触网静态特性分析
• 5.1 有关静态弹性问题的研究
• 5.1.1 静态刚度和静态弹性以及静态弹性曲线图的概念
• 5.1.2 简单链型悬挂的静态弹性曲线
• 5.1.3 弹性链型悬挂的静态弹性曲线
• 5.2 接触网的弹性及提高弹性的措施
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢