接触网故障仿真与特征分析

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1、国内图书分类号：U225;U264.3密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文接触网故障仿真与特征分析年级二零一五级姓名卢静申请学位级别工学硕士专业车辆工程指导老师张卫华教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U225;U264.3U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONDYNAMICSIMULATIONANDCHARACTERISTICSANALYSISOFCATENARYFAILURESGrade:2015Candi

2、date:LuJingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:VehicleEngineeringSupervisor:Prof.ZhangWeihuaMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要弓网系统是电气化轨道交通的重要组成部分，其动态性能是影响列车受流质量、安全运行的关键因素。随着列车运营速度、运载能力的提升，弓网系统服役环境变得更加复杂，以致接触网故障不断发生。而接触网结构发生故障将直接影响到弓网系统的动态受流性能，甚至对线路的实际运营及列

3、车运行安全造成重要影响。为此，本文针对接触网系统常见的故障，从以下几个方面进行了研究：首先，针对接触网系统在实际运营中常见故障进行研究分析，归纳并整理了接触网的故障形式、故障原因及降低故障率的有效措施。然后，介绍了一种针对城市轨道交通弓网系统的建模方法。并基于多体系统动力学仿真平台建立了刚性接触网的有限元模型及TSG22型受电弓多刚体模型。引入希尔伯特—黄变换和互补集合经验模态分解，并介绍了与之相关的基本理论。接着，提出了接触线脱槽、绝缘子倾斜、绝缘子脱落和中间接头故障等四类故障的建模方法，并建立了相应的刚性接触网故障模型。通过

4、仿真计算结果研究了这些故障对受流质量的影响。并利用CEEMD从接触力中分解出了带有故障特征尺度的分量，通过Hilbert谱和Hilbert边际谱提取了弓网接触力的故障特征频率。最后，针对地铁线路弓网系统的实测数据，利用希尔伯特—黄变换和CEEMD方法，提取并分析了锚段关节处接触力的特征尺度及特征频率。关键词：接触网故障；受电弓多刚体模型；动力学；希尔伯特—黄变换西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThepantograph-catenarysystemisanimportantpartofelectrified

5、railtransit,anditsdynamicperformancehaveagreatimpactonthestablecurrentcollectionandsafetyofthetrain.Withtheincreaseoftrainoperatingspeedandcarryingcapacity,theserviceenvironmentofpantograph-catenarysystembecomesmorecomplicatedsothatthecatenarybreakdownconstantlyandca

6、usegreattroubletotheactualoperationoftherailtransitline.Therefore,Inthispaperthecommonfailuresofthecatenarysystemarestudied.Themaincontentsareasfollows:Firstly,thecommonfailuresofthecatenarysystemareanalyzed.Thefailureformscausesandeffectivemeasurestoreducethefailure

7、rateofthecatenarysystemaresummarized.Secondly,amodelingmethodforurbanrailtransitsystemisintroduced.Thefiniteelementmodelofrigidcatenaryandthemulti-rigidbodymodelofTSG22pantographareestablishedbasedonthemulti-bodysystemdynamicssimulationplatform.ThebasictheoryofHilber

8、t-HuangTransformandComplementaryEnsembleEmpiricalModeDecompositionareintroduced.Then,themodelingmethodsoffourkindsofcatenaryfailure