弓网耦合力对接触网覆冰的影响分析

• 作 者: 余文洋
• 机 构: 西南交通大学
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 电气化铁路 接触网覆冰 覆冰数值模型 弓网耦合力 脱冰

接触网覆冰严重影响电气化铁路的安全可靠运行,会导致一系列安全事故,造成人身和财产损失。研究接触网覆冰机理,确定不同环境条件下的覆冰情况,能为防冰除冰措施提供决策依据。接触网覆冰后,受电弓与接触网之间的接触力对已形成的覆冰有一定的冲击作用。在覆冰强度较低,行车密度较大的区间,弓网耦合力的除冰效率高,能减小除冰经济投入。本文研究弓网耦合力在不同环境条件和不同工况下的除冰效率及可行性,对保证电气化铁路的安全可靠运行以及经济性具有一定指导意义。首先,本文基于Makkonen覆冰数值模型,根据覆冰热平衡方程推导计算了不同环境条件下接触线的覆冰强度,通过覆冰实验模拟数据验证了覆冰强度的适用性,分析了不同环境因素对覆冰强度、覆冰增长类型的影响。其次,对接触网实际模型进行了简化,基于ANSYS有限元分析,通过负弛度法建立了接触网初始平衡状态有限元模型,并通过弛度、吊弦初长度和模态振型验证了模型的正确性;在此基础上通过覆冰单元耦合法建立了覆冰接触网模型,分析了覆冰对接触网静、动态参数的影响。最后,在轨道交通实验室平台上,通过接触网脱冰实验分析了不同工况下接触网的脱冰跳跃,并通过对比验证了仿真模拟的适用性,进而分析了不同覆冰条件和工况下列车的运行状态以及弓网耦合力的除冰效率。通过仿真模拟,从接触力波动和除冰率两个方面分析了弓网耦合力除冰的可行性,确定了接触网最大容忍覆冰厚度,并进一步确定不同气象区的最大容忍覆冰时间。