摘要：建立摆式列车多刚体系统动力学模型、受电弓非线性动力学模型和接触网有限元动力学模型。将受电弓基座通过滚轮安装在车顶的导轨上,使用伺服电动机驱动受电弓框架在导轨上横向运动,实现受电弓横向主动控制。当列车在直线轨道上运行时,利用受电弓的横向主动控制,根据导轨形状约束使受电弓框架同时垂向移动,从而减小弓网接触压力波动。在曲线轨道上,受电弓需要相对车体反向倾摆,使弓网接触点在弓头上的横向位置满足受电弓工作范围要求。并且使受电弓框架垂向位移和侧滚角度足够小,弓网接触压力达到车辆正常曲线通过时的水平。设计两种受电弓导轨外形。采用数值仿真方法,比较分析两种导轨下的控制效果和弓网振动。计算结果表明,直线轨道上和曲线轨道上的受电弓横向主动控制效果明显,能有效提高弓网接触压力最小值,减少离线发生次数,同时不会改变弓网接触压力的平均值。

摘要：虚拟样机技术的核心是参数化、可视化设计和综合性能分析。本文结合我国250km/h高速受电弓设计,应用虚拟样机技术,对铁路接触网-受电弓系统进行系统研究。在进行受电弓可视化三维实体设计的基础上,应用多体系统动力学软件SIMPACK和有限元计算软件ANSYS,进行了受电弓的几何分析及受电弓零部件的强度和刚度校核,计算了接触网振动模态和自振频率;运用结构子结构方法,建立了受电弓-接触网耦合系统模型,计算了不同模拟运行速度下的弓网振动和接触压力响应,以及机车运行振动对受流的影响;最后为了考核接触网的疲劳可靠性,进行了在运行条件下的接触网动应力研究。

摘要：在建立高速受电弓框架结构的几何关系模型的基础上 ,根据列车平稳受流对受电弓机构提出的具体要求 ,以弓头平衡杆的平动为目标 ,以受电弓机构正常工作所要满足的条件为约束 ,运用单目标优化技术 ,以Schunk型受电弓为例对受电弓机构进行了优化 ,得到了使受电弓性能达到最优的几何参数 ,并对优化结果进行了深入的分析 ,从而进一步明确了优化方法在受电弓设计中的作用。

摘要：受电弓整体结构分析对于改进受电弓的设计,提高受电弓的性能,具有重要意义。为保证良好的受流质量,新型高速受电弓大量采用轻型合金材料制作,这可能导致机械强度和刚度的不足。在满足强度与刚度的前提下,最大限度减小受电弓归算质量,以改善弓—网动态性能是受电弓设计的关键问题。文中结合受电弓的开发过程,建立三维仿真模型,利用有限元计算软件Ansys,进行受电弓的强度和刚度校核以及动力特性分析。研究受电弓动力特性的目的在于优化其结构,以控制其模态频率与模态振型,对受电弓的设计具有指导意义。通过对受电弓有限元分析,进行虚拟设计,首次进行高速受电弓的整体结构特性分析。

摘要：建立线性化的受电弓模型和接触网的有限元模型、以及它们的耦合系统动力学模型,分析接触网的刚度变化,利用最优控制理论对主动控制式受电弓进行了理论上的研究。根据高速铁路对受电弓和接触网动力学性能的要求,从降低接触压力的波动以改善受流质量着手,针对弓网关系的特点,建立了受电弓主动控制系统模型,采用全状态反馈设计并利用线性二次型最优控制策略设计了受电弓主动控制的控制器,并求得了控制器参数。对控制系统进行仿真验证和研究。结果表明,采用主动控制式受电弓,能够降低接触压力的波动,提高弓网系统的动态性能,改善受流质量。

摘要：基于绝对节点坐标法描述的多柔体动力学理论,提出了一种接触网找形方法。考虑到接触网大变形的非线性问题,采用基于绝对节点坐标法(ANCF)描述的变长度索单元对接触网进行离散,通过多柔体动力学理论对变长度索单元的动力学方程进行推导;根据静力平衡条件对动力学模型进行退化处理,推导了张紧索单元的找形方程。同时考虑接触线的预驰度问题,根据推导的找形方程分别分离出接触线模型和定位器模型进行静态求解;对吊弦力进行更新用于承力索和吊弦模型的静态计算,得到接触网的静态构型。通过3个算例验证了该文提出的找形方法能够准确计算接触网的稳态构型,并作为动力学模型的初始条件进行验证计算。所得结果最大的相对误差不超过2%,符合工程应用的要求,能够指导接触网的设计和施工。

摘要：在建立受电弓 /接触网系统仿真计算模型 ,进行受电弓在接触网下运行动态仿真计算的基础上 ,探讨接触网弛度对弓网接触受流的影响 ,研究合理弛度的设计。本文提出接触线表面不平顺的新概念 ,研究因接触线表面不平顺对接触压力的影响 ,并就如何通过改变受电弓的动力参数来减小接触线表面不平顺对受流的影响进行分析。

摘要：在分析采用机电作动器作为摆式列车倾摆驱动优点的基础上 ,介绍了国外机电作动器的研制和应用情况。研究了机电作动器总体设计方案 ,并分析两种方案优缺点 ,设计出我国摆式列车用机电作动器。介绍了机电作动器的技术设计情况 ,对丝杠进行了选型分析 ,对丝杠的受力分析和设计 。

摘要：基于AR模型和接触网结构特性,建立了具有时间和空间相关的接触网脉动风场,由模拟的风速时程获得作用于接触网的风荷载;建立接触网三维有限元模型,研究了其模态、静态风偏和风振响应,并对位移响应进行了频谱分析。分析结果表明:垂向风速相对顺风向风速较小,采用Davenport风速谱可建立接触网脉动风场;接触网在30m·s-1的横向平均风和自然风作用时,接触线跨中节点横向位移的最大值分别为109.11mm和312.49mm,平均风荷载下计算得到的接触线横向位移减小了186.40%;接触网在横向自然风作用时,接触线横向和垂向振动位移同时产生,接触网第1阶垂向和横向振动频率分别为0.973Hz和1.384Hz,在这2阶频率处产生了接触网结构与风荷载的峰值共振;接触网在30m·s-1的自然风作用时,由风荷载引起的应力分别占接触线和承力索总应力的10.77%和27.40%,因此,需采用脉动风荷载进行接触网的风偏和强度设计。

摘要：以铁路基础设施和车辆为主要研究对象,结合智能制造涉及的前沿技术和方法,阐述了合理利用工业4.0的内涵要素进行中国下一代智能铁路数字化建设、改造与升级的重要性和必要性;按照工业4.0的基本概念、技术内涵、系统模型和技术框架的影响效果,对比分析了智能基础设施、智慧列车、智能运维及相关技术的实施过程和存在问题,并在此基础上分析了以智慧列车为核心的智能铁路数字化平台建设关键技术;概括了铁路传统制造向智能制造数字化建设的具体技术要求,整理了利用工业4.0六维模型解决人工智能、大数据、云计算和数字孪生等前沿技术与铁路传统制造业的融合问题,包括数据传输与共享、信息通信与安全技术的潜力挖掘、智能管理、技术应用、信息安全、状态智能感知等各个方面。研究结果表明:中国铁路数字信息技术和智能技术与传统制造过程存在融合不足的问题;智能制造的核心技术储备不足,状态智能感知、数据在线分析、工业控制系统等软硬件技术自主性不强;铁路系统大数据建设的数据传输和标准体系也不够完善;未来智能铁路应该加强工业4.0下铁路传统制造的标准化管理系统与数据信息安全系统的数字化设计、升级与改造;需要深刻思考和分析人工智能和大数据驱动等前沿技术与铁路的融合与实施,通过工业4.0涵盖的各项关键技术的实施和准确评估真正有效推动中国智能铁路先进数字化平台的建设和发展。