電氣化高速鐵路接觸網線譜研究

《電氣化高速鐵路接觸網線譜研究》是依託西南交通大學，由劉志剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電氣化高速鐵路接觸網線譜研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉志剛
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

針對我國電氣化高速鐵路中存在接觸線不平順狀態評價困難的關鍵問題，結合軌道交通電氣化與自動化關鍵技術、現代信號處理的理論知識和計算機仿真建模技術，通過系統研究影響電氣化高速鐵路接觸線不平順的因素，劃分接觸線不平順狀態，利用大量的電氣化高速鐵路接觸網實測數據和仿真模型，借鑑軌道譜經驗，嘗試構建電氣化高速鐵路接觸網線譜，並進行工程實測數據和仿真數據的相互驗證。進一步研究電氣化高速鐵路接觸網線譜與接觸線不平順的關係，以及接觸線不平順狀態對弓網受流質量的影響，為評估接觸線的不平順狀態和弓網關係提供一條有效的新思路，也為今後我國電氣化高速鐵路接觸網的安全運行和有效評價提供重要的技術支持。

結題摘要

針對我國電氣化高速鐵路中存在接觸線不平順狀態評價困難的關鍵問題，課題採用“弓網模型與仿真-風阻尼影響與實驗-弓網數據處理-接觸網線譜構造-弓網非接觸式檢測”的研究思路。首先，理論推導和有限元軟體建立了接觸網-受電弓系統動力學方程及有限元模型，計算並驗證了弓網耦合模型仿真結果的正確性。接著，推導並修正了計及空氣阻尼情況下的接觸線波動速度公式和弓網動力學方程；模擬接觸網空間隨機風場並將風載荷施加到弓網有限元模型中，分析了風載荷造成的接觸網振動及其對弓網動態特性的影響；使用計算流體力學軟體仿真了典型接觸線及其覆冰情況下的氣動力參數，通過風洞實驗測量了典型接觸線的氣動力參數，並對仿真結果進行了驗證；推導了考慮接觸線氣動力參數的接觸網風載荷模型，仿真了接觸線在覆冰及無覆冰情況下的風振回響。接著，提出了針對接觸壓力實測數據超標點的數據預處理方法，並使用實測數據及仿真數據分析了接觸壓力數據的平穩性，對比不同方法提取接觸壓力趨勢項的效果並提出使用二階差分標準差評估接觸壓力質量。然後，闡述並明確了接觸網線譜的含義，對比分析了接觸壓力AR譜對不同線路、車速、弓網匹配和風場影響的量化作用，進而提出了基於動態抬升譜的弓網匹配評估方法和接觸網線譜構造方法，採用實測及仿真數據驗證了方法的合理性和有效性。最後，對弓網非接觸式檢測結果，使用現代信號處理的方法提出了對受電弓滑板裂紋、接觸網絕緣子破損及片間夾雜異物情況下的故障識別方法；並利用QT及C++語言開發了弓網動態特性高級譜特性分析軟體。課題提出的接觸網線譜的構造及相關分析方法為評估接觸線不平順狀態和弓網關係提供了有效的新思路，也為今後我國電氣化高速鐵路接觸網的安全運行和有效評價提供重要的技術支持。