基于耦合動力學的高速鐵路接觸網(wǎng)/受電弓系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新及應用
電力牽引列車是通過地面接觸網(wǎng)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(wǎng)耦合振動加劇，提高弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學性能，保持弓網(wǎng)安全接觸，以獲取平穩(wěn)電力，是保障高鐵建設(shè)開行必須解決的重大難題。自1988 年起，課題組圍繞弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學理論、試驗評估和工程應用方面進行了系統(tǒng)的自主創(chuàng)新研究，形成了完整的弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學理論體系、仿真平臺、試驗和評估技術(shù)、高速受電弓及接觸網(wǎng)的技術(shù)體系，打破了國外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。成果自2005 年起成功應用于我國現(xiàn)代高速鐵路重點工程中，為成功建設(shè)開通200 至350km/h 高速鐵路及保證弓網(wǎng)系統(tǒng)性能和安全提供了有力技術(shù)支撐。
（一）主要技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容
1、在建立世界上最完備的接觸網(wǎng)動力學數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建涵蓋車線、弓網(wǎng)和流固耦合，反映線路激擾、列車振動和氣流擾動對弓網(wǎng)接觸影響的高速弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學模型，實現(xiàn)高速弓網(wǎng)振動的精確表征。首次通過弓網(wǎng)接觸點形貌和滑動效應表征，把傳統(tǒng)弓網(wǎng)垂直耦合拓展到了全空間耦合，建成任意弓網(wǎng)結(jié)構(gòu)的弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學仿真系統(tǒng)，豐富發(fā)展了弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學理論，為受電弓、接觸網(wǎng)匹配設(shè)計、施工分析和評估搭建了精確的仿真平臺。
2、創(chuàng)建基于混合模擬技術(shù)的受電弓－接觸網(wǎng)系統(tǒng)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(guān)論文被評為英國機械工程師學會2005 年度最佳原創(chuàng)論文。研發(fā)了耐高電壓、大電流磁場和強氣流干擾的載流弓網(wǎng)系統(tǒng)在線檢測平臺，并提出了動應力的互推反演技術(shù)，實現(xiàn)了弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學性能、結(jié)構(gòu)強度、氣動特性的一體化系統(tǒng)檢測和全局評估。
3、應用弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學理論，獲得弓網(wǎng)頻率匹配關(guān)系，發(fā)現(xiàn)接觸網(wǎng)波速、不平順度、弛度等與受電弓運行速度的制約關(guān)系,提出雙弓間距與運行速度的最佳匹配公式。通過弓網(wǎng)匹配研究，創(chuàng)立了我國200-250km/h、300-350km/h 的接觸網(wǎng)系統(tǒng)成套技術(shù)體系，研制了不同速度等級、適應不同接觸網(wǎng)類型的新型受電弓族，有力支撐了我國高速鐵路建設(shè)。
（二）論著與專利
編制國際標準2 項，國家及行業(yè)標準8 項；獲發(fā)明專利授權(quán)1 項，實用新型專利授權(quán)7項；撰寫專著2 本（章），發(fā)表論文56 篇，其中SCI 收錄8 篇、EI 收錄26 篇。
（三）技術(shù)性能指標
1、相關(guān)成果鑒定意見評價“該成果總體上達到國際先進水平，在受電弓-接觸網(wǎng)混合系統(tǒng)建模、弓網(wǎng)混合模擬技術(shù)方面的研究成果處于國際領(lǐng)先水平”、“達到國際350km/h 接觸網(wǎng)技術(shù)研究的先進水平”。
2、本成果支撐我國200～350km/h 鐵路建設(shè)，最高試驗時速從既有線提速250 公里、武廣試驗段350 公里、武廣客專394.2 公里、滬杭高鐵416.8 公里到京滬高鐵的486 公里，均屬國際上首次實現(xiàn)雙弓受流的實車試驗。
（四）應用推廣與效益
本成果廣泛應用于弓網(wǎng)的研發(fā)設(shè)計制造中，經(jīng)2007 年京滬既有線250km/h 提速工程，2008 年起武廣及后續(xù)鄭西、廣深港、滬寧、滬杭等客專建設(shè)，累計應用4000 多公里，獲得成功驗證。成果已創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益3.2874 億元，間接經(jīng)濟效益14 億元，經(jīng)濟效益顯著。為我國既有線提速、高鐵建設(shè)、海外鐵路工程建設(shè)提供支撐，社會效益巨大。
|
|
京公網(wǎng)安備 11040102700028號
