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      基于耦合動力學的高速鐵路接觸網/受電弓系統技術創新及應用
       
      來源:國家鐵路局    發布時間:2018-02-12 08:57
       
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        電力牽引列車是通過地面接觸網向移動中的車載受電弓受流來獲得動力的。隨著列車提速,受電弓和接觸網耦合振動加劇,提高弓網系統動力學性能,保持弓網安全接觸,以獲取平穩電力,是保障高鐵建設開行必須解決的重大難題。自1988年起,圍繞弓網系統動力學理論、試驗評估和工程應用方面進行了系統的自主創新研究,形成了完整的弓網系統動力學理論體系、仿真平臺、試驗和評估技術、高速受電弓及接觸網的技術體系,打破了國外在該領域的技術壟斷。基于耦合動力學的高速鐵路接觸網/受電弓系統技術自2005年起成功應用于我國現代高速鐵路重點工程中,為成功建設開通200至350km/h高速鐵路及保證弓網系統性能和安全提供了有力技術支撐。

        本項目主要創新成果有:

        1、在建立世界上最完備的接觸網動力學數學模型的基礎上,創建涵蓋車線、弓網和流固耦合,反映線路激擾、列車振動和氣流擾動對弓網接觸影響的高速弓網系統動力學模型,實現高速弓網振動的精確表征。首次通過弓網接觸點形貌和滑動效應表征,把傳統弓網垂直耦合拓展到了全空間耦合,建成任意弓網結構的弓網系統動力學仿真系統,豐富發展了弓網系統動力學理論,為受電弓、接觸網匹配設計、施工分析和評估搭建了精確的仿真平臺。

        2、創建基于混合模擬技術的受電弓-接觸網系統試驗平臺,完成國外多種受電弓的性能測定及我國所有在役受電弓的評估,相關論文被評為英國機械工程師學會2005年度最佳原創論文。研發了耐高電壓、大電流磁場和強氣流干擾的載流弓網系統在線檢測平臺,并提出了動應力的互推反演技術,實現了弓網系統動力學性能、結構強度、氣動特性的一體化系統檢測和全局評估。

        3、應用弓網系統動力學理論,獲得弓網頻率匹配關系,發現接觸網波速、不平順度、弛度等與受電弓運行速度的制約關系,提出雙弓間距與運行速度的最佳匹配公式。通過弓網匹配研究,創立了我國200-250km/h、300-350km/h的接觸網系統成套技術體系,研制了不同速度等級、適應不同接觸網類型的新型受電弓族,有力支撐了我國高速鐵路建設。

        項目已編制國際標準2項,國家及行業標準8項;獲發明專利授權1項,實用新型專利授權7項;撰寫專著2本(章),發表論文56篇,其中SCI收錄8篇、EI收錄26篇。

        項目廣泛應用于弓網的研發設計制造中,經2007年京滬既有線250km/h提速工程,2008年起武廣及后續鄭西、廣深港、滬寧、滬杭等客專建設,累計應用4000多公里,獲得成功驗證。成果已創造直接經濟效益3.2874億元,間接經濟效益14億元,經濟效益顯著。為我國既有線提速、高鐵建設、海外鐵路工程建設提供支撐,社會效益巨大。

        該項目榮獲2016年度國家科學技術進步二等獎,主要完成單位有西南交通大學,中鐵第四勘察設計院集團有限公司,中國鐵道科技研究院,武廣鐵路客運專線有限責任公司,中國鐵建電氣化局集團有限公司,中鐵電氣化局集團有限公司,寶雞保德利電氣設備有限責任公司,武漢理工大學,武漢大學,南車株洲電力機車有限公司。主要完成人有張衛華,王同軍,戚廣楓,李紅梅,阮杰,周寧,肖曉暉,羅慶中,梅桂明,方志國,寇宗乾,趙戈紅,呂繼濤,陳珍寶,蘇安社。

       
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