毕业论文设计40论文41高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计

1、高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计摘 要发展高速铁路是铁路现代化建设的必然趋势。而高速列车主要采用电力牵引，高速列车必须在高速运行条件下可靠地从接触网上取得电能，否则将影响列车运行和电气驱动系统的性能。随着既有线的提速改造和高速客运专线的加快建设，弓网系统的问题日益彰显。本文从提高受电弓的运动学和动力学性能以改善弓网关系，提高受流质量的角度出发，主要完成了以下内容：建立了受电弓非线性数学模型，并把非线模型线性化，利用等效刚度对接触网特性进行模拟，从而建立了弓网耦合数学模型。借鉴试验结果，获得实验室内受电弓弓头的归算质量、刚度和阻尼等参数。试验结果表明受电弓的框架归算质量和阻尼并不是常数，而

2、是随着升弓高度的变化而变化的量值。通过对受电弓接触网耦合振动模型的分析，用MATLAB语言编制了计算程序，对受电弓各个动态参数以接触力的不均匀系数作为目标分别进行了优化。结果表明，优化后接触力的波动变得更小。关键词：受电弓；接触网；受流质量；动态参数；优化设计AbstractHigh-speed railway is an inevitable trend of the railway modernization constructionAnd mainly adopts electric tractionThe pantograph must obtain electric power de

3、pendably, which can influence the train running and performance of electric drive systemThe serious problem of pantograph-catenary system is obvious after the railway reconstruction for speed upgrading and the construction of ChinaFrom the aspects of changing the relationship of pantograph and caten

4、ary improving the current collecting performance，the following main aspects are discussed in thesis：The nonlinear mathematical model of the pantograph is taken into account，and by linearizing this model and simulating the characters of catenary with equivalent stiffness，the pantograph and catenary c

5、oupled model is gainedThrough experiment the paper gains the numerical value of equivalent mass and damp and effect of the addition it is proved the equivalent mass and damp of the frame of the pantograph are variable with the contact force coefficients as the goal functionFrom the result it Can be

6、seen that the fluctuation of the contact pressure becomes much smaller than before after optimizationKeywords: pantograph; catenary; qualities of collecting current; dynamic parameters; optimization methods目 录 TOC o 1-3 h z u 1.绪 论11.1引言1国内外的研究现状及发展趋势31.3本论文的研究内容和方法52.受电弓模型的建立与分析6受电弓模型简介6受电弓运动模型的建立7

7、几何运动关系11速度关系13受电弓线性化模型的建立173.受电弓动态参数选取19引言19受电弓的归算质量19受电弓弓头的弹簧刚度22受电弓的阻尼22弓头阻尼22框架阻尼23受电弓的动态参数244.基于接触力的受电弓动态优化26引言26接触网简介27利用等效刚度模拟接触网的特性28弓-网耦合系统描述及其简化的运动方程29优化指标的确定31影响受流的动态参数分析33结 论36致 谢37参考文献38绪 论 引言高速列车是指最高行车速度每小时达到或超过200km的铁路列车，世界上最早的高速列车为日本的新干线列车，1964年10月开通，最高时速每小时210km。此后，许多国家相继修建高速铁路，列车运行速

8、度也一再提高。到目前为止，开通高速列车的国家有日、法、德、意、英、俄、瑞典等国。其中法国的TGV系列创下运营速度之最。高速列车是通过受电弓从接触网获取电能，驱动牵引电机运行的1。法国高速列车的实验速度甚至达到采样点数； 均值，其表达式为 。（4）受电弓运行轨迹的最大幅值。受电弓在高速运行时，应具有良好的平稳性，也就是受电弓的最大振幅及最小振幅，其差值不可过大，可用下式描述： （4.11）式中，Hmax、Hmin分别为受电弓滑行状态下，距轨面高度的最大及最小值。它表明受电弓在外界干扰力作用下所具有的平稳性。A应控制在150mm的范围内。（5）接触悬挂的弹性系数及弹性差异系数。接触网的弹性定义为：

9、接触网在无受电弓运行时，单位抬升力所引起的接触线的抬升量，单位为mmN。平均弹性系数和弹性差异系数分别表示接触网悬挂弹性性能及均匀程度，其表达式分别为 （4.12）式中，K0平均弹性系数；n采样点数； hi在跨内第i点处接触线的抬升量； Pi一跨距内第i点处弓网间的接触压力； 弹性差异系数: Kmax检测或指定跨距内的弹性系数的最大值: Kmin检测或指定跨距内的弹性系数的最小值。弹性系数分为静态和动态两种情况，它表示接触网悬挂的均匀程度及性能，适应200km on Pantograph-Catenary System DynamicsJ.Vehicle System Dynamics Sup

10、plement.1998,28:47-58.综合及优化设计D.成都:西南交通大学硕士研究生学位论文,1998.网垂向耦合动力学研究D.成都:西南交通大学硕士研究生学位论文,2001.电弓的动态特性与振动控制研究D.成都:西南交通大学硕士研究生学位论 文,1999.触网-受电弓系统受流稳定性J.动力学与控制学 报,2004,2(3):60-63.安孝廉.受电器M.北京:中国铁道出版社.1984.触网静态刚度分析J.西南交通大学学报, 1996,3l(2):185-190.受电弓系统的元件磨损J.国外机车车辆磨损,2001,9:29-32.铁路弓网故障及对策综论J.机车电传动,1995,6:5-37.网系统受流稳定性与Lyapunov指数J.中国安全科学学 报.2005,3:61-64. 附图1 受电弓实体装