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京津城际高速铁路弓网动态系统有限元仿真

周东朋 吴俊勇 吴燕 郑积浩

周东朋, 吴俊勇, 吴燕, 郑积浩. 京津城际高速铁路弓网动态系统有限元仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(1): 25-28. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006
引用本文: 周东朋, 吴俊勇, 吴燕, 郑积浩. 京津城际高速铁路弓网动态系统有限元仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(1): 25-28. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006
ZHOU Dong-peng, WU Jun-yong, WU Yan, ZHENG Ji-hao. Finite element simulation on pantograph-catenary dynamic system for Beijing-Tianjin intercity high-speed railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(1): 25-28. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006
Citation: ZHOU Dong-peng, WU Jun-yong, WU Yan, ZHENG Ji-hao. Finite element simulation on pantograph-catenary dynamic system for Beijing-Tianjin intercity high-speed railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(1): 25-28. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006

京津城际高速铁路弓网动态系统有限元仿真

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.01.006
基金项目: 

国家自然科学基金项目 60674005

铁道部重点项目 E06D0020

北京交通大学校基金项目 EJ07001

详细信息
    作者简介:

    周东朋(1984-), 男, 山东临沂人, 北京交通大学工学硕士研究生, 从事高速铁路弓网动态受流系统研究

    吴俊勇(1966-), 男, 湖北武汉人, 北京交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U225;U264.34

Finite element simulation on pantograph-catenary dynamic system for Beijing-Tianjin intercity high-speed railway

More Information
  • 摘要: 基于非线性有限元理论, 建立了京津城际高速铁路弓网动态系统的有限元模型, 采用欧拉-伯努利直梁模拟接触网各部件, 采用铰链和非线性弹簧相互耦合模拟受电弓, 借助MARC软件, 对京津城际高速铁路弓网受流情况进行了动态仿真, 并利用MARC的后处理功能显示弓网运动过程中的三维动态情况。计算得到了京津城际弓网动态系统的平均接触压力为160.68N, 接触点动态抬升量变化范围为28.5~87.0mm。与西门子公司提供的仿真结果及京津城际现场的测试结果比较表明: 有限元模型是正确和有效的, 京津城际弓网动态系统具有良好的动态受流质量。

     

  • 图  1  接触网的有限元模型

    Figure  1.  Finite element model of catenary

    图  2  受电弓的有限元模型

    Figure  2.  Finite element model of pantograph

    图  3  弓网模型

    Figure  3.  Pantograph-catenary model

    图  4  弓网接触压力仿真曲线

    Figure  4.  Simulation curve of pantograph-catenary contact force

    图  5  接触点动态抬升量仿真曲线

    Figure  5.  Simulation curve of dynamic uplift of contact point

    图  6  弓网接触压力计算曲线

    Figure  6.  Computation curve of pantograph-catenary contact force

    图  7  接触点抬升量计算曲线

    Figure  7.  Computation curve of dynamic uplift of contact point

    表  1  接触网部件的几何参数和材料特性

    Table  1.   Geometry parameters and material properties of catenary components

    部件 杨氏模量/GPa 泊松比 质量密度/(kg·m-3) 截面面积/mm2 材料
    接触线 120 0.33 8 900 120 AgCu-120
    承力索 120 0.33 8 900 120 铜TJ-120
    吊弦 120 0.33 8 900 10 青铜铰线
    定位器 210 0.30 2 700 2 700
    斜腕臂 210 0.30 7 850 5 026
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    表  2  仿真与实测结果比较

    Table  2.   Comparison of simulation and experiment results

    指标 本文仿真结果 西门子计算结果 实测结果
    平均接触压力/N 160.68 148.00 142.00
    最大抬升量/mm 87.0 85.0
    最小抬升量/mm 28.5 14.8
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    表  3  弓网离线统计结果

    Table  3.   Off-line statistic of pantograph-catenary

    发生离线的次数/次 离线步数/步 离线时间/s
    1 3 0.035 72
    2 1 0.017 86
    3 2 0.017 86
    4 1 0.017 86
    5 5 0.071 43
    6 2 0.017 86
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-10-21
  • 刊出日期:  2009-02-25

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