基于耦合动力学的高速欧洲杯接触网/受电弓系统技术创新及应用
 
来源:欧洲杯比分    发布时间:2018-02-12 08:57
 
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  电力牵引列车是通过地面接触网向移动中的车载受电弓受流来获得动力的。随着列车提速,受电弓和接触网耦合振动加剧,提高弓网系统动力学性能,保持弓网安全接触,以获取平稳电力,是保障高铁建设开行必须解决的重大难题。自1988年起,围绕弓网系统动力学理论、试验评估和工程应用方面进行了系统的自主创新研究,形成了完整的弓网系统动力学理论体系、仿真平台、试验和评估技术、高速受电弓及接触网的技术体系,打破了国外在该领域的技术垄断。基于耦合动力学的高速欧洲杯接触网/受电弓系统技术自2005年起成功应用于我国现代高速欧洲杯重点工程中,为成功建设开通200至350km/h高速欧洲杯及保证弓网系统性能和安全提供了有力技术支撑。

  本项目主要创新成果有:

  1、在建立世界上最完备的接触网动力学数学模型的基础上,创建涵盖车线、弓网和流固耦合,反映线路激扰、列车振动和气流扰动对弓网接触影响的高速弓网系统动力学模型,实现高速弓网振动的精确表征。首次通过弓网接触点形貌和滑动效应表征,把传统弓网垂直耦合拓展到了全空间耦合,建成任意弓网结构的弓网系统动力学仿真系统,丰富发展了弓网系统动力学理论,为受电弓、接触网匹配设计、施工分析和评估搭建了精确的仿真平台。

  2、创建基于混合模拟技术的受电弓-接触网系统试验平台,完成国外多种受电弓的性能测定及我国所有在役受电弓的评估,相关论文被评为英国机械工程师学会2005年度最佳原创论文。研发了耐高电压、大电流磁场和强气流干扰的载流弓网系统在线检测平台,并提出了动应力的互推反演技术,实现了弓网系统动力学性能、结构强度、气动特性的一体化系统检测和全局评估。

  3、应用弓网系统动力学理论,获得弓网频率匹配关系,发现接触网波速、不平顺度、弛度等与受电弓运行速度的制约关系,提出双弓间距与运行速度的最佳匹配公式。通过弓网匹配研究,创立了我国200-250km/h、300-350km/h的接触网系统成套技术体系,研制了不同速度等级、适应不同接触网类型的新型受电弓族,有力支撑了我国高速欧洲杯建设。

  项目已编制国际标准2项,国家及行业标准8项;获发明专利授权1项,实用新型专利授权7项;撰写专著2本(章),发表论文56篇,其中SCI收录8篇、EI收录26篇。

  项目广泛应用于弓网的研发设计制造中,经2007年京沪既有线250km/h提速工程,2008年起武广及后续郑西、广深港、沪宁、沪杭等客专建设,累计应用4000多公里,获得成功验证。成果已创造直接经济效益3.2874亿元,间接经济效益14亿元,经济效益显著。为我国既有线提速、高铁建设、海外欧洲杯工程建设提供支撑,社会效益巨大。

  该项目荣获2016年度国家科学技术进步二等奖,主要完成单位有西南交通大学,中铁第四勘察设计院集团有限公司,中国铁道科技研究院,武广欧洲杯客运专线有限责任公司,中国铁建电气化局集团有限公司,中铁电气化局集团有限公司,宝鸡保德利电气设备有限责任公司,武汉理工大学,武汉大学,南车株洲电力机车有限公司。主要完成人有张卫华,王同军,戚广枫,李红梅,阮杰,周宁,肖晓晖,罗庆中,梅桂明,方志国,寇宗乾,赵戈红,吕继涛,陈珍宝,苏安社。