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弓网垂向振动半主动和主动控制仿真

罗仁 曾京

罗仁, 曾京. 弓网垂向振动半主动和主动控制仿真[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 1-6.
引用本文: 罗仁, 曾京. 弓网垂向振动半主动和主动控制仿真[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 1-6.
LUO Ren, CENG Jing. Simulation of semi-active and active controls for pantograph-catenary vertical vibrations[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 1-6.
Citation: LUO Ren, CENG Jing. Simulation of semi-active and active controls for pantograph-catenary vertical vibrations[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 1-6.

弓网垂向振动半主动和主动控制仿真

基金项目: 

国家自然科学基金项目 50675182

国家973计划项目 2007CB714700

详细信息
    作者简介:

    罗仁(1979-), 男, 四川德阳人, 西南交通大学讲师, 工学博士, 从事车辆动力学与控制研究

  • 中图分类号: U264.34

Simulation of semi-active and active controls for pantograph-catenary vertical vibrations

More Information
  • 摘要: 为了改善高速列车受电弓垂向动力学性能, 建立了受电弓非线性垂向动力学模型、弹性悬挂接触网垂向有限元动力学模型和车辆动力学模型。考虑弓网耦合振动和轨道激扰, 采用受电弓框架顶点或弓头的垂向位移和速度反馈, 将半主动控制减振器或主动控制作动器安装在受电弓基座和框架之间。应用数值仿真方法, 研究了受电弓接触网垂向耦合振动的半主动和主动控制, 并对其控制性能进行了比较。比较结果表明: 与无控制时相比, 在车速为250 km·h-1时, 弓网接触压力方差最小减小值为26.84%, 在车速为300 km·h-1时, 最小减小值为20.88%, 因此, 采用半主动和主动控制能明显减小弓网振动和接触压力的低频波动, 改善了受流质量, 且半主动控制系统结构简单, 易于实现, 在不动作时不会改变受电弓本身的动力学性能。

     

  • 图  1  受电弓垂向动力学模型

    Figure  1.  Vertical dynamics models of pantograph

    图  2  接触网

    Figure  2.  Catenary

    图  3  半主动控制E点反馈Con对弓网振动的影响

    Figure  3.  Influence of semi-active control with feedback Con at point E on pantograph-catenary vibration

    图  4  半主动控制弓头反馈Con对弓网振动的影响

    Figure  4.  Influence of semi-active control with feedback Con at head point on pantograph-catenary vibration

    图  5  半主动控制接触压力

    Figure  5.  Contact forces of semi-active control

    图  6  Con为5 kN·s·m-1时的弓网振动

    Figure  6.  Pantograph-catenary vibrations with Con=5 kN·s·m-1

    图  7  延时5 ms半主动控制接触压力

    Figure  7.  Contact forces of semi-active control with delay 5 ms

    图  8  主动控制接触压力

    Figure  8.  Contact forces of active control

    图  9  主动控制时的弓网振动

    Figure  9.  Pantograph-catenary vibrations under active control

    图  10  运行速度为300 km·h-1时的接触压力

    Figure  10.  Contact forces at 300 km·h-1

    图  11  运行速度为300 km·h-1时的弓网振动

    Figure  11.  Pantograph-catenary vibrations at 300 km·h-1

    表  1  接触压力统计值

    Table  1.   Statistic values of contact forces

    车速/(km·h-1) 控制方法 Con/(kN·s·m-1) 平均值/N 最大值/N 最小值/N 方差/N
    250 无控制 83.7 224.7 0.0 38.0
    半主动, 弓头反馈 2.0 76.1 200.0 2.2 25.5
    5.0 72.8 189.3 2.0 24.6
    半主动, E点反馈 2.0 73.9 203.5 2.2 26.0
    5.0 68.1 192.6 2.0 25.1
    主动 75.5 199.4 2.4 27.8
    300 无控制 84.6 288.7 0.0 40.7
    半主动, E点反馈 2.0 81.6 263.0 1.0 31.7
    主动 75.9 249.6 0.6 32.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-03-12
  • 刊出日期:  2008-08-25

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