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基于负弛度法的接触网建模与仿真

周宁 李瑞平 张卫华

周宁, 李瑞平, 张卫华. 基于负弛度法的接触网建模与仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(4): 28-32. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.04.006
引用本文: 周宁, 李瑞平, 张卫华. 基于负弛度法的接触网建模与仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(4): 28-32. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.04.006
ZHOU Ning, LI Rui-ping, ZHANG Wei-hua. Modeling and simulation of catenary based on negative sag method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(4): 28-32. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.04.006
Citation: ZHOU Ning, LI Rui-ping, ZHANG Wei-hua. Modeling and simulation of catenary based on negative sag method[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(4): 28-32. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.04.006

基于负弛度法的接触网建模与仿真

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.04.006
基金项目: 

国家自然科学杰出青年基金项目 50525518

高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目 705044

国家973计划项目 2007CB714700

详细信息
    作者简介:

    周宁(1977-), 男, 四川宜宾人, 西南交通大学工学博士研究生, 从事弓网动力学研究

    张卫华(1961-), 男, 江苏宜兴人, 西南交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U225.1

Modeling and simulation of catenary based on negative sag method

More Information
  • 摘要: 基于整体求解的思想, 通过接触网在张力和自重作用下的垂向位移, 对接触网模型进行重构, 并给接触线预留一定的负弛度, 以保证经过几次负弛度计算后, 接触线到达初始平衡位置时保持水平, 由此得到满足初始平衡条件的吊弦长度, 确定了接触网在初始平衡位置的几何参数和应力分布, 同时将负弛度法和传统方法进行对比研究。对比结果表明: 用负弛度法得到的吊弦长度比传统方法略长, 吊弦长度最大相对偏差为0.75%;用负弛度法计算的接触网单元应力随单元几何位置的不同而变化, 而传统方法得到的单元应力是恒定的, 单元应力最大相对偏差为0.55%。可见, 两种方法得到的吊弦长度和应力分布有很好的一致性, 负弛度法更有利于后续的弓网系统动力学计算, 而且对于多跨的复杂接触网模型, 负弛度法也同样有效。

     

  • 图  1  分模法计算步骤

    Figure  1.  Calculation steps of separate model method

    图  2  负弛度法计算流程

    Figure  2.  Calculation process of negative sag method

    图  3  负弛度法计算步骤

    Figure  3.  Calculation steps of negative sag method

    图  4  接触网单元坐标系

    Figure  4.  Element coordinate systems of catenary

    图  5  接触网吊弦编号

    Figure  5.  Dropper numbers of catenary

    图  6  承力索和接触线单元编号

    Figure  6.  Element numbers of support wires and contact wires

    图  7  受电弓物理模型

    Figure  7.  Physical model of pantograph

    图  8  抬升位移

    Figure  8.  Lifted displacement

    图  9  接触压力

    Figure  9.  Contact forcre

    表  1  接触网参数

    Table  1.   Parameters of catenary

    参数 材料名称 弹性模量/GPa 密度/(kg·m-1) 张力/kN 截面面积/mm2
    承力索 GLJC120/35 81.7 0.602 17 153
    接触线 RiS120 130 1.07 13 120
    跨数 3 接触网总长度/m 195
    接触网高度/m 1.5 支撑弹簧刚度/(N·m-1) 2.5×107
    定位杆(锚段处)等效质量/kg 0.530(1.873) 单跨吊弦数目 7
    单跨吊弦间距/m 4.0 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5
    单跨吊弦刚度/(N·m-1) 1.21×106 1.37×106 1.52×106 1.57×106 1.52×106 1.37×106 1.21×106
    单跨吊弦质量/kg 0.151 0.093 0.084 0.081 0.084 0.093 0.151
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    表  2  吊弦长度计算结果

    Table  2.   Results of dropper lengthes  m

    吊弦 分模法 负弛度法 绝对偏差 吊弦 分模法 负弛度法 绝对偏差
    1 1.380 4 1.382 5 0.002 1 7 1.375 5 1.378 9 0.003 4
    2 1.159 7 1.164 8 0.005 1 8 1.375 2 1.378 0 0.002 9
    3 1.027 0 1.033 9 0.006 9 9 1.155 3 1.159 7 0.004 4
    4 0.982 3 0.989 8 0.007 5 10 1.023 5 1.028 7 0.005 2
    5 1.025 4 1.032 6 0.007 2 11 0.979 5 0.985 0 0.005 5
    6 1.156 5 1.162 3 0.005 8
    注: 吊弦的编号见图 5
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    表  3  单元应力计算结果

    Table  3.   Results of element stresses  MPa

    承力索 分模法 负弛度法 接触线 分模法 负弛度法
    1 111.11 111.16 13 108.33 108.33
    2 111.11 111.13 14 108.33 108.34
    3 111.11 111.10 15 108.33 108.36
    4 111.11 111.08 16 108.33 108.38
    5 111.11 111.07 17 108.33 108.39
    6 111.11 111.07 18 108.33 108.40
    7 111.11 111.08 19 108.33 108.40
    8 111.11 111.10 20 108.33 108.41
    9 111.11 110.57 21 108.33 108.41
    10 111.11 110.54 22 108.33 108.41
    11 111.11 110.52 23 108.33 108.42
    12 111.11 110.50 24 108.33 108.42
    注: 单元的编号见图 6
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    表  4  受电弓参数

    Table  4.   Parameters of pantograph

    m1/kg 6 d2/(N·s·m-1) 50
    d1/(N·s·m-1) 50 k2/(N·m-1) 0
    k1/(N·m-1) 6 000 F0/N 90
    m2/kg 20
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-03-12
  • 刊出日期:  2009-08-25

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