高作用区受电弓结构的静动力学性能研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文高作用区受电弓结构的静动力学性能研究作者姓名孙丰涛学科专业安全科学与工程指导教师谭南林教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年三月硕士学位论文高作用区受电弓结构的静动力学性能研究作者：孙丰涛导师：谭南林北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和

2、交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字曰期年月曰签字曰期年月学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文高作用区受电弓结构的静动力学性能研究作者姓名：孙丰涛学号：导师姓名：谭南林职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：安全科学与工程研宄方向：交通安全控制北京交通大学年月a谢本论文的工作是在我的导师谭南林教授的悉心指导下完成的，谭南林教授严谨求实的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。还要感谢我的老师冯超副教授在学术上给我的帮助和指导，在此衷心感谢谭老师和冯老师在这两年多时间里对我的悉心教育和指导。在实验室工作及撰写论文期间，赵建东、郑积浩老师，韩俊杰、段晓

3、红、张红伟、刘文辉、王浩、孙映天等同学对我论文中的研宄工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母和亲戚朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心学习并顺利完成我的学业。摘要摘要我国目前为了国民物资的快速运送，正在建设互通互联客货混运高作用区运输线路。客货混运段采用了比普通客运段高出多的接触网系统，以方便双层集装箱的运输。高作用区受电弓由于升弓高度比客运列车高出多，在单弓速度以上以及升双弓条件下，受流质量较差，影响列车的稳定行驶，为此需要对高作用区的受电弓静动力学性能进行研宄，研宄受电弓高速运行受流质量差的原因。本文的主要研宄内容如下。首先对普通货运线路的法维莱型受电

4、弓进行了测量并绘制了三维模型，建立了受电弓的机构运动学模型，分析了各杆件间的运动关系和位置的坐标方程。利用软件对受电弓各杆件长度变化对升弓高度和横向偏移量影响进行了分析研宄；利用对受电弓横向偏移量和弓头平衡臂转角两个技术指标进行了计算，发现型受电弓不能满足高作用区的要求，需要对受电弓结构参数进行优化。基于受电弓机构运动学方程，采用优化工具箱对受电弓结构尺寸进行优化。优化的目标是使平衡臂转角尽量小和弓头横向偏移量在规范范围内，约束条件是弓头的升弓高度、受电弓正常工作和受电弓正常收弓，最终得到了使受电弓运动学性能达到最优的结构几何参数。优化完成后使受电弓弓头的横向偏移量和平衡臂转角都达到了使

5、用要求。最后，为了确保受电弓结构的可靠性，对优化型受电弓的主要零部件进行了静动力学性能分析。首先建立受电弓的三维几何模型，转成相应的格式文件导入到多体动力学分析软件，当受电弓升弓至工作高度时，分析各杆件的受力情况。在有限元软件中对各杆件的横向刚度和强度进行了分析，并对各杆件的动力学模态性能进行分析，得到了高作用区受电弓设计和优化的重要的理论依据。最后建立了优化型受电弓接触网仿真试验平台，对接触力以及定位点抬升量进行分析。关键词：高作用区；受电弓；优化；有限元；静力学；动力学；弓网耦合分类号：ABSTRACTABSTARCTPassengerandcargointerconnecthigh

6、-reachareatransportationlinesarealsoinconstructiontomeetnationalsuppliesrequirements.High-reachareapantograph'sworkingheightislmhigherthanthatofnormalpassengertrainline.Atthe200km/hspeedandwhendoublepantographused,thequalityofpantograph-catenarycontactispoorandthetraincan'trunstably.Soweneedtocar

7、ryoutresearchandanalysisonthepantographtofindoutthereasonthatthepoorqualityofpantograph-catenarycontactinhigh-reacharealines.Thespecificworksareasfollows.Firstofall,thispapercarriedoutaspotmeasurementandre-modelingforF