机械振动对接触网覆冰的影响研究

• 作 者: 高晓杰
• 机 构: 西南交通大学
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 电气化铁路 机械式除冰 有限元模拟 脱冰 接触网覆冰

接触网覆冰是一种普遍的自然现象,长久以来都威胁着电气化铁路的安全运行。随着我国电气化铁路的不断延伸和发展,该问题更加日益突出。尤其是遭遇冻雨天气时,接触网极易覆冰,可能导致受电弓无法取流,进而中断线路的正常运营,引起严重的经济损失。目前,针对接触网防冰融冰技术研究颇多,机械式除冰技术研究较少,而机械式除冰技术的能耗小,成本低廉,且易操作,具有一定的应用前景。本文研究机械振动对接触网覆冰的影响可以为机械式除冰装置的研发提供一些理论参考。首先,论文以简单链型悬挂接触网为研究对象,借助ANSYS有限元软件对接触网的各个组成部分进行离散化,再选取合适的单元进行模拟,建立了接触网有限元模型,然后采用负弛度法求解得到接触网的初始平衡状态。论文选择对接触网危害最大的雨凇为研究对象,构建其本构模型,采用附加冰单元法进行模拟,从而建立了覆冰后的接触网有限元模型,为研究接触网机械式除冰模拟研究奠定基础。其次,在国家轨道交通实验室150米接触网试验平台上,利用集中质量法实现接触网覆冰状态的模拟,采用脱冰控制装置完成接触网脱冰模拟,研究了覆冰脱落瞬间接触网的脱冰动态响应,并将其与有限元模拟结果进行对比分析,从而证明有限元模拟方法的适用性。最后,论文进行了覆冰接触网机械式除冰模拟研究。论文采用各向同性弹性模型描述雨凇力学行为,并引入最大拉应力理论作为覆冰单元失效判断准则,模拟研究了机械冲击作用下接触网除冰过程,进而研究了载荷类型、载荷幅值以及载荷作用位置等参数作用下的接触网除冰效果。同时,将受电弓低速运行时弓网接触力作为移动载荷加载到接触线上,模拟研究了弓网冲击作用下接触网除冰情况。通过仿真分析,验证了机械式除冰可以有效地解决接触网覆冰问题。