受电弓与接触网系统的动态相互作用.pptx

第三讲弓网的动态相互作用西南交通大学希望学院罗 为24/MAR/2015受电弓与接触网属于两个相互独立的振动子系统，这两者具有各自不同的质量模块、弹性系数、衰减系数和固有频率，并且通过弓网接触力耦合在一起。现场应用中，接触网锚段的变化的弹性导致受电弓周期性上下振动，且振动幅度又与抬升力有关。弓网系统的振动 用时间的周期函数描述的物理量，称为振动 力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系统偏离其平衡位置时产生回复力，促使系统返回原来位置；由于惯性，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，使系统越过平衡位置向另一侧运动。由于弹性和惯性的相互影响，才造成系统的振动。 描述振动的量：位移、速度、加速度等 弓网系统的振动为随机振动——只能用数理统计的方法加以研究接触网的振动 接触网包括接触线、承力索、吊弦、定位器以及其他零件，既有均布质量，又有集中质量，是一个非常复杂的振动系统与接触网弹性有关的因素√接触网的跨中弹性（单位垂直作用力引起的接触线抬升)与跨距成正比，与接触线和承力索的张力之和成反比 弹性沿跨距的一致性用接触网的弹性不均匀系数表示√弹性及弹性不均匀系数与接触线截面、线索张力、接触网跨距、结构高度、预弛度及有无弹性吊索有关，与接触网施工精度有关接触网的弹性平均弹性弹性曲线弹性=抬升量/抬升力弹性不均匀系数平均弹性相对弹性弹性和弹性不均匀系数emax（mm/N）emin（mm/N）μ（%）京津城际0.29670.131938武广高速0.30040.243410郑西高速0.30490.247310接触网的动态特性：接触网上的每个点在平衡位置附近振动，振动沿接触网波动传播 波动传播速度——振动沿接触网锚段传播的速度Cp 波动传播速度Cp——在某一点用一个力对接触线加振后将力消除，该点接触线振动经过S秒后传到L，则Cp=L/STj – 接触线的张力 Nmj – 接触线的质量常数 kg/m波动传播与反射放大系数r/α——反应接触网振动波幅度增强或减弱的系数r——反射系数α——多普勒系数m=1kg, V=160km/h, Cp=382km/h波动传播与反射反射系数r——指接触网的振动波在吊弦、线夹等非均质点被反射，是接触网的质量特性 mc、Tc——承力索的线密度和张力mj 、Tj ——接触线的线密度和张力多普勒系数α——反应受电弓运行速度与波动传播速度之间的关系Cp——波动传播速度v ——受电弓运行速度接触网的动态特性参数（vmax=350km/h）参数京津城际武广高速郑西高速波动传播速度（km/h）568.7536.7523.1无量纲系数β0.6150.6530.669多普勒系数α0.2370.2100.198反射系数r0.4670.4260.444放大系数γ1.9702.0292.242限定速度va（km/h）206.6216.0201.4固有频率f1/f2（Hz）1.50/1.361.51/1.371.52/1.38受电弓的动力学模型两自由度模型弓网系统的振动 当受电弓与接触网接触并高速运行时，受电弓弹簧系统的振动、车体的振动以及风力等因素均参与作用，受电弓弓头在上下、左右、前后三个方向产生运动接触力将弓与网联系在一起弓网接触力—受电弓垂直作用在接触网上的力 随着速度的增加，动态部件对弓网接触力的影响越来越大，为了保持受电弓滑板沿着接触线并不间断地与接触线接触，接触力必须保持在一定范围，即动态范围EN50119关于弓网接触力的范围Fmax ≥ Fm＋3s，Fm－3s＞ 0，将F=0称为弓网离线电流制式列车速度(km/h)接触力(N)AC≤200300＞0AC＞200350＞0DC≤200300＞0DC＞200400＞0定位点的抬升 正常运行条件及最大跨距 u 2.0 * b u 1.5 * b 带抬升限位功能 b——无限位抬升量 u——最大运营抬升量 s——受电弓摆动量弓网动态相互作用的测量测量内容:1、弓网接触力2、接触线抬升力3、电弧4、运行工况:列车的速度、位置5、环境条件：温度、湿度、日照强度、风、隧道等等6、测试配置：受电弓的参数、接触网类型弓网动态相互作用的测量要求----接触力原则：在保证弓网的良好动态相互作用的前提下，要测量弓网的接触力，是不可能直接测量滑板与接触线之间的力的。所以，我们一般采用间接的测量方法。 由于滑板和接触线接触时，受到的接触力的同时，也受到如摩擦力、空气动力、惯性力、受电弓的抬升力等。所以测量接触力时，通过经验和数学模型，计算得出我们的需要的接触力。这过程中一定要排除其他方向的力的干扰。在选择传感器时，请注意使用环境、通讯方式、敏感度等弓网动态相互作用的测量要求----位移测量内容包括：定位点处的接触线抬升：测量误差应小于5mm。弓头的垂直位移：测量精度应优于10mm。