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高速列车过隧道对弓网动力学影响分析 被引量：21
1
作者 李瑞平 周宁 +1 位作者 张卫华 梅桂明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期33-37,共5页
为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-S... 为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型,计算了列车速度为350 km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。 展开更多
关键词 受电弓 隧道 空气动力学 弓网耦合动力学 接触压力 抬升位移
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高速列车受电弓空气动力学对弓网受流的影响 被引量：14
2
作者 刘星 邓见 +1 位作者 郑耀 潘国峰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期558-564,共7页
为了研究高速列车弓网受流特性,考虑受电弓平均稳态与非稳态气动力影响,基于受电弓的非稳态空气动力学模型,采用均匀来流假设,运用计算流体力学(CFD)方法得到受电弓各部件的气动升阻力.将非稳态气动力时间平均,得到平均稳态气动力,并将... 为了研究高速列车弓网受流特性,考虑受电弓平均稳态与非稳态气动力影响,基于受电弓的非稳态空气动力学模型,采用均匀来流假设,运用计算流体力学(CFD)方法得到受电弓各部件的气动升阻力.将非稳态气动力时间平均,得到平均稳态气动力,并将具有一定脉动的受电弓非稳态气动力及平均稳态气动力分别加载至弓网动力学模型中,对比了2种气动力加载情形下弓网动力学.仿真结果表明:在受电弓三质量块模型下,受电弓平均稳态与非稳态空气动力学对弓网受流的影响差别不大.进一步从受电弓非稳态气动力激励的振幅与频率两方面研究了其对弓网受流的影响,当外部激励振幅较大或频率与弓网系统频率接近时,弓网受流特性会受到显著影响.研究结果为将来考虑非均匀来流、横风等复杂气动条件下的弓网受流特性研究提供了基础. 展开更多
关键词 非定常空气动力学 计算流体力学 高速列车 弓网动力学
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电力机车受电弓的三维多体动力学模型研究 被引量：5
3
作者 陈康 《机车电传动》 2006年第5期11-14,共4页
利用多体动力学软件Simpack建立了受电弓的三维动力学模型,并对受电弓的弓头轨迹、升弓力矩、自振频率和频率特性进行了分析研究。该模型适用于任何工作高度,能够作为子结构由Simpack方便地调用,为利用Simpack进行弓网动力学研究打下了... 利用多体动力学软件Simpack建立了受电弓的三维动力学模型,并对受电弓的弓头轨迹、升弓力矩、自振频率和频率特性进行了分析研究。该模型适用于任何工作高度,能够作为子结构由Simpack方便地调用,为利用Simpack进行弓网动力学研究打下了基础。 展开更多
关键词 受电弓 三维模型 多体动力学 弓网动力学 电力机车
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车体振动对刚性接触网-受电弓系统受流性能的影响
4
作者 张程政 祁文延 +4 位作者 陈珍宝 巩译泽 张巍 陈阳 梅桂明 《电力机车与城轨车辆》 2025年第2期69-75,共7页
在城市轨道交通弓网系统关键动力学问题的研究中,车体振动及线路条件对弓网系统受流性能有重要影响。为此,文章基于有限元理论建立刚性接触网有限元模型,基于多体动力学理论和有限元仿真技术建立受电弓、车辆-轨道系统多刚体模型,并在... 在城市轨道交通弓网系统关键动力学问题的研究中,车体振动及线路条件对弓网系统受流性能有重要影响。为此,文章基于有限元理论建立刚性接触网有限元模型,基于多体动力学理论和有限元仿真技术建立受电弓、车辆-轨道系统多刚体模型,并在此基础上搭建完整的车-弓-网耦合动力学模型,研究车体振动对不同运行速度下刚性接触网-受电弓系统受流性能的影响,并对不同线路状态下车-弓-网系统受流性能进行研究分析。结果表明:在刚性接触网条件下,当列车运行速度较低时,由轨道激励引起的车体振动对弓网系统动力学性能产生一定的影响;而当列车运行速度较高时,车体振动对弓网系统动力学性能的影响更加明显,在仿真计算中不可忽略。线路条件对弓网系统受流质量的影响显著,尤其是列车运行速度较低时,恶劣的线路条件对弓网系统动力学性能的影响更为明显。 展开更多
关键词 车-弓-网耦合动力学模型 刚性接触网 车体振动 线路条件 受流性能
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计及接触网空气动力的高速弓网动态受流特性研究 被引量：9
5
作者 宋洋 刘志刚 +2 位作者 鲁小兵 汪宏睿 张静 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期48-58,共11页
环境风作用在接触网上的空气动力主要表现为2种形式,一种是线索在平均风下表现出的空气阻尼特性;另一种是在脉动风作用下的外界激励。本文研究这2种空气动力表现形式对弓网受流的影响,分别推导了作用在接触网上的空气阻尼和脉动风气动载... 环境风作用在接触网上的空气动力主要表现为2种形式,一种是线索在平均风下表现出的空气阻尼特性;另一种是在脉动风作用下的外界激励。本文研究这2种空气动力表现形式对弓网受流的影响,分别推导了作用在接触网上的空气阻尼和脉动风气动载荷,并基于模态叠加法在弓网动力学方程中添加空气动力项进行修正。首先通过CFD（Computational Fluid Dynamics）绕流仿真计算了接触线和承力索的气动力系数,通过仿真求解表明：作用在接触线上的空气阻尼很小,且大多为正阻尼,在不导致刮弓事故的情况下不会对弓网受流产生较大危害。然后,基于AR模型和接触网结构特性通过反演Davenport顺向风速谱和Panosfsky垂向风速谱,建立了具有时间和空间相关的接触网脉动风场,通过求解分析了脉动风风速、攻角对弓网间接触压力的影响。结果表明：强脉动风场对弓网受流影响十分显著,脉动风激励主要影响接触压力的高频区域,在研究过程中不宜对接触压力进行滤波处理,风速的增加会导致接触压力谱幅值的整体增大;风速一定时,风攻角是影响受流的重要因素,流风越偏于水平方向,越有利于弓网受流,在本文所采用的京津城际铁路算例中,0～20°是对受流最有利的理想风攻角。本文从理论推导角度修正了计及接触网空气动力的弓网动力学方程,可为进一步研究接触网风振提供借鉴。仿真结论可为接触网防风设计提供参考。 展开更多
关键词 空气阻尼 脉动风 弓网受流 弓网动力学方程 气动力参数 计算流体力学 接触压力
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环境温度对地铁刚性接触网弹性与弓网受流质量影响研究 被引量：2
6
作者 杨岗 吕琨 +2 位作者 孔国伟 沈鑫 李芾 《机车电传动》 2024年第1期152-165,共14页
近年来全国地铁大面积发生弓网异常磨耗事件,特别是冬季异常磨耗已然成为常态,2022年全国有30余条地铁线路出现此现象,经济损失达数亿元。为了研究环境温度对弓网关系的影响,文章首先建立了某地铁线路刚性接触网有限元模型,计算得到环... 近年来全国地铁大面积发生弓网异常磨耗事件,特别是冬季异常磨耗已然成为常态,2022年全国有30余条地铁线路出现此现象,经济损失达数亿元。为了研究环境温度对弓网关系的影响,文章首先建立了某地铁线路刚性接触网有限元模型,计算得到环境温度-20~20℃下接触网刚度曲线,并分析了环境温度对接触网刚度影响规律;然后,构建地铁变刚度弓网耦合动力学模型,依据EN 50119等标准验证了其准确性,并计算了环境温度(-20~20℃)、列车运行速度(40~90 km/h)、受电弓静抬升力(70~160 N)、定位线夹卡滞工况下的弓网接触力,着重分析了环境温度对弓网接触力、弓网受流质量的影响规律。结果表明:环境温度与弓网接触力、受流质量具有强正相关性,当环境温度低于0℃时,弓网受流指标将严重恶化;线夹卡滞会对弓网接触力、受流质量带来恶劣影响,而且行车速度越高影响越大。 展开更多
关键词 刚性接触网 环境温度 接触网刚度曲线 弓网接触力 受流质量 弓网耦合动力学
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弓网相互作用时受电弓关键部件动载荷研究 被引量：16
7
作者 王江文 梅桂明 +3 位作者 李瑞平 邹栋 周宁 李锐峰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期68-75,共8页
为研究弓网相互作用时受电弓各部件承受的主要载荷,基于相对坐标方法建立受电弓多刚体动力学方程,采用模态叠加原理建立接触网动力学方程,应用赫兹接触理论构建弓网接触模型,通过四阶龙格库塔法和中心差分法求解运动微分方程。分析速度... 为研究弓网相互作用时受电弓各部件承受的主要载荷,基于相对坐标方法建立受电弓多刚体动力学方程,采用模态叠加原理建立接触网动力学方程,应用赫兹接触理论构建弓网接触模型,通过四阶龙格库塔法和中心差分法求解运动微分方程。分析速度影响下弓网接触力、弓头悬挂力及受电弓各部件的运动状态,在频域和时域上分析受电弓各部件载荷动态特性。结果表明:接触压力低阶部分透过弓头及其悬挂系统传递至上臂杆,但其高阶部分被弓头弹性悬挂系统吸振而耗散;上臂杆弯矩、拉杆轴向力和下臂杆轴向力的主频基本相同,且与弓头悬挂力频率成分保持一致;相比下臂杆轴向力,其弯矩载荷含有更多的频率成分。 展开更多
关键词 相对坐标系 多刚体 动载荷传递 弓网动力学
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时速400km高速铁路弓网参数优化设计 被引量：5
8
作者 孙传铭 陈星 +4 位作者 杨泽锋 张作钦 黄桂灶 魏文赋 吴广宁 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第6期172-179,共8页
时速400 km高速铁路技术的研发是我国加快建设交通强国的重要环节。国内尚未有适用于400 km下弓网参数评判标准,且现有弓网结构参数无法满足该速度下列车的稳定受流。在建立弓网动力学模型的基础上,基于高速铁路设计规范,尝试建立适用... 时速400 km高速铁路技术的研发是我国加快建设交通强国的重要环节。国内尚未有适用于400 km下弓网参数评判标准,且现有弓网结构参数无法满足该速度下列车的稳定受流。在建立弓网动力学模型的基础上,基于高速铁路设计规范,尝试建立适用于时速400 km下弓网接触力和离线率的评判标准,并提出400 km/h下弓网各结构参数优化设计方案。结果表明,选用接触线张力35 kN、承力索张力21 kN、接触网弛度0.2‰、弓头悬挂刚度9000 N/m、弓头悬挂质量6.0 kg、弓头悬挂阻尼80 N·s/m的参数值时,可将弓网接触力最大值、平均值、标准偏差分别由318.04,241.34,58.91 N减小到280.51,220.59,50.87 N,减小了11.80%、8.60%、13.65%,将离线率由4.33%减小到0.94%。优化后的弓网结构参数可以优化接触网弹性均匀程度、增强受电弓与接触网间的跟随性,从而改善弓网匹配效果,提高列车受流质量。研究成果可对400 km/h弓网参数评判标准的制定提供理论支撑。 展开更多
关键词 高速铁路 弓网动力学模型 评判标准 结构优化 跟随性
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基于有限元法的弓网过渡段处动态性能仿真分析 被引量：12
9
作者 杨艺 周宁 +1 位作者 李瑞平 张卫华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期71-75,116,共6页
针对城市轨道交通铁路中采用的接触网锚段关节、刚柔过渡段及CED125D受电弓结构,基于ANSYS有限元软件,采用广州地铁实际接触网线路的基本参数,建立包含刚性接触网、柔性接触网及刚柔过渡段的接触网模型以及简化为弹簧阻尼机构的CED125D... 针对城市轨道交通铁路中采用的接触网锚段关节、刚柔过渡段及CED125D受电弓结构,基于ANSYS有限元软件,采用广州地铁实际接触网线路的基本参数,建立包含刚性接触网、柔性接触网及刚柔过渡段的接触网模型以及简化为弹簧阻尼机构的CED125D受电弓归算质量模型。通过动力学仿真分析得到反映弓网系统动态性能的接触压力与抬升位移等数据,进而对受电弓在通过锚段关节、刚柔过渡段时的动力学行为及规律进行探讨与研究。与实测结果比较,所建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。 展开更多
关键词 锚段关节 刚柔过渡段 弓网耦合动力学 接触压力 抬升位移
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350 km/h及以上高速受电弓气动抬升力研究 被引量：2
10
作者 宋诗扬 孔龙飞 韩通新 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3673-3684,共12页
以350 km/h及以上速度级的高速受电弓为研究目标,为400 km/h高速动车组受电弓气动抬升力仿真提供精准计算方法。通过计算流体力学软件ANSYS FLUENT对高速受电弓进行仿真建模,分别基于可压缩和不可压缩Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模... 以350 km/h及以上速度级的高速受电弓为研究目标,为400 km/h高速动车组受电弓气动抬升力仿真提供精准计算方法。通过计算流体力学软件ANSYS FLUENT对高速受电弓进行仿真建模,分别基于可压缩和不可压缩Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型,对350,380和420 km/h 3个速度级的高速受电弓气动抬升力进行仿真计算,发现相比使用可压缩流方法,3个速度级下使用不可压缩流计算得到的气动抬升力在开口方向和闭口方向运行时分别提升了8.2%,9.6%,11.8%和8.9%,10.6%,13.0%。为验证仿真结果,对京沪先导段线路进行高速弓网受流性能综合测试。研究结果表明:使用可压缩流进行仿真的准确性更高,3个速度级下的偏差在开口方向和闭口方向上分别为3.3%,3.1%,2.7%和3.1%,2.5%,1.7%。相较之下,使用不可压缩流的偏差在开口方向和闭口方向运行时分别为5.3%,7.3%,10.2%和6.5%,9.0%,13.0%。在特殊工况和狭窄环境中,采用可压缩流方法,420 km/h开口方向运行时,气动抬升力基于温度的提升为7.7%(0℃)和18.2%(−25℃),基于壁面横截面积的提升分别为19.0%(60 m^(2)),16.7%(70 m^(2)),14.5%(80 m^(2))和13.3%(90 m^(2))。因此,对400 km/h速度级及以上的高速动车组,建议采用可压缩流进行仿真以获得更精确的预测结果。对于现有350 km/h速度级的高速动车组,需考虑特殊工况和狭窄环境下气动抬升力的升高,通过合理优化措施提高列车运行的安全性和稳定性。 展开更多
关键词 弓网空气动力学 气动抬升力 流体可压缩性 仿真计算 高速受电弓
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