本站原创摘 要 ：弓网接触状态直接影响电气化列车的受流性能,良好的弓网接触是高速列车安全运行的重要保证.采用Marc有限元软件及其子程序实现吊弦刚度的非线性特性模拟,并建立弓网动态接触的有限元模型,通过合理的单元类型的选用以及边界条件的定义进行仿真、分析和计算.对时速350 km/h列车和3组预紧力下的弓网接触关系进行仿真和分析,仿真计算得出较优的预紧力合理值.
关 键 词 ：弓网系统； 有限元； 动态接触； 预紧力
中图分类号：U264.34文献标志码：B
0引言
弓网受流性能是评价弓网设计的关键参数,同时也是限制高速电气化列车运行速度的重要因素.由于可以节省大量的实验时间和费用,有限元仿真方法已经成为分析弓网动态受流关系的主要途径,如学者吴燕等[1-2]和郝方涛等[3]均对弓网动态受流性能进行过有限元仿真计算.本文以京沪高铁实际线路为例,通过有限元仿真方法,使用迭代建模法建立更加符合实际受力状态的弓网模型,并编写子程序实现吊弦刚度的非线性力学性能,为实际弓网系统的动态接触分析提供一种更加可靠的仿真方法.
1接触网模型
中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网,且建设标准日益增强,投资规模也日益增加.根据我国制订的《中长期铁路规划网》,至2020年我国时速超过250 km的高速铁路里程将达到1.6 万km.
接触网系统主要由接触线、承力索、吊弦、腕臂及其定位支撑装置等构成,而接触网一旦架设完成后,在损坏和达到使用年限之前,一直处于工作状态中,且大部分运营铁路位于露天环境下.京沪高铁采用我国自主知识产权硬件和技术,弓网结构和材料等关键参数与国外不完全相同,且在试验期间产生很多强度和可靠性的问题需要解决,而对弓网动态接触状态进行仿真是解决这些问题的基础.
京沪高铁接触网徐州东至宿州东某路段接触网一跨的示意图见图1.