基于双弓-刚性悬挂接触网耦合系统动力响应分析

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1、天津大学硕士学位论文双弓-刚性悬挂接触网耦合系统动力响应分析姓名：王爱竟申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：毕继红20070601中文摘要受电弓和刚性悬挂接触网组成的耦合系统的动态特性是影响受流质量及实现列车运行高速化的重要因素，运用有限元编程软件对其进行动力学仿真计算是分析其动态特性的有效途径。本文首先介绍了受电弓和刚性悬挂接触网的一些基本概念及其应用和研究状况，运用拉格朗日方程推导了受电弓的非线性运动方程。由于受电弓在正常线路上工作时，接触线的高度变化较小，因此可将非线性模型在一定高度上做线性化处理，就可得到集总质量的受电弓垂向线性模型。针对刚性悬

2、挂接触网用有限元方法建立其有限元模型并推导出其运动微分方程，通过fortran编程用行列式搜索法计算出其固有频率和振型，并加以分析和比较，为研究弓／网耦合系统的动力特性奠定了基础。利用己求出的接触网的频率和相应的振型建立了用广义坐标表示的接触网运动微分方程，与两个受电弓的运动微分方程联立构成弓／网耦合系统的运动微分方程。与此同时，便得到了由受电弓的线性化模型和接触网的有限元模型通过接触力耦合在一起的弓／网系统的垂向动力学模型，并运用fortran语言编制程序对其进行模拟仿真。根据模拟仿真结果分别研究了双弓作用下列车行驶速度、刚性悬挂接触网跨距、弓头质量、悬挂

3、机构刚度、弓网接触刚度、干摩擦以及两个受电弓的间距等因素对弓／网相互作用的影响，为双a3／N性悬挂接触网系统的设计及进一步研究提供了理论依据。【关键词】双弓刚性悬挂接触网弓／网耦合动力学仿真动力特性ABSTRACTPantograph／catenarydynamicperformancecapabilitieshaveasignificantinfluenceonthequalitiesofcollectingelectricityandhigherspeedoperation．Itisanefficientwaytousefiniteelementprog

4、ramsoftwaretosimulateandanalyzeonthecontactsystem．Thispaper，firstly,introducethegeneralconception，theapplication，aswellastheresearchofpantographandrigidcatenary．Then，thenonlinearlocomotorequationofpantographisderivedfromtheLagrangiananalysis．Thereislittlechangeontheheightofcontacts

5、ystemwhenPantographworksalongthenormalcircuitry．So，averticallinearlumpedparametermodelisdevelopedafterlinearizationatstatedheight．Thefiniteelementmodeloftherigidcatenaryalsoitslocomotorequationaresetup·Atthesametime，itsnaturalfrequencyandresonanceiscalculatedbyFortranprogramme，whic

6、histhetheoreticbasisofthepantograph／catenarycouplingdynamics．LocomotorequationofpantographandrigidcatenarywhichissetupinGeneralcoordinationsystembyitsnaturalfrequencymakeupofthelocomotorequationofPantograph／catenarycouplingsystem．Atthesametimeverticalcouplingdynamicmodelofdouble-pa

7、ntograph／catenarywhichconsistoflinearmodelofdouble-pantographandfiniteelementmodeloftherigidcatenary,whichissimulatedbyFortranprogramme．Accordingtotheemulationresult，thethesisaccountsforthefactorssuchasthevelocityoflocomotive，thespanandtherigidityofrigidcatenary,themassoftheheadoft

8、hepantograph，therigidityof