高速列車受電弓雙擺模型及非線性動(dòng)力學(xué)特性分析.pdf

1、受電弓是列車獲得電能的重要裝置。隨著列車速度不斷提高,受電弓的實(shí)際工況更加復(fù)雜。為了保證受流穩(wěn)定性,需要建立合理的受電弓動(dòng)力學(xué)模型并分析其動(dòng)力學(xué)特性。由于受電弓存在結(jié)構(gòu)非線性、摩擦及接觸網(wǎng)特殊激勵(lì),受電弓非線性動(dòng)力學(xué)特性成為值得研究的問題。本文以單臂受電弓為研究對(duì)象,采用變剛度彈簧來模擬接觸網(wǎng)和受電弓間的相互作用,并將液壓阻尼器對(duì)下臂桿的非線性作用等效為平方非線性的液壓阻尼力矩,建立了受電弓的雙擺模型;在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了其運(yùn)動(dòng)微分方程,分

2、析了高速列車受電弓的非線性動(dòng)力學(xué)特性。主要工作包括:
　　1.對(duì)接觸網(wǎng)和受電弓的結(jié)構(gòu)和工作特性進(jìn)行了簡單介紹,綜述了受電弓動(dòng)力學(xué)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并重點(diǎn)介紹了受電弓和接觸網(wǎng)模型;簡單介紹了非線性動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展。
　　2.以單臂受電弓為研究對(duì)象,考慮了弓頭與接觸網(wǎng)間相互作用和液壓阻尼器對(duì)下臂桿的非線性作用,建立了受電弓的雙擺模型;應(yīng)用拉格朗日第二方程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)微分方程的推導(dǎo),并采用泰勒公式對(duì)該方程進(jìn)行了化簡和無量綱化。

3、>　　3.采用多尺度法對(duì)無量綱后的方程進(jìn)行攝動(dòng)求解,求出系統(tǒng)的一階近似解;研究了系統(tǒng)的1:1內(nèi)共振,得到了系統(tǒng)的平均方程。通過數(shù)值方法分析了1:1內(nèi)共振時(shí),系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性。發(fā)現(xiàn)所取參數(shù)下,該系統(tǒng)處于概周期或混沌運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以在設(shè)計(jì)受電弓時(shí)應(yīng)盡量避免系統(tǒng)固有頻率間形成1:1的關(guān)系。
　　4.采用數(shù)值方法求解動(dòng)力學(xué)方程,分別考慮擺長比和列車運(yùn)行速度的影響,分析了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。分別得到了以擺長比和列車運(yùn)行速度為分岔參數(shù)的分岔圖,以及