(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210627775.6 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市金牛区二环路 北一段111号 (72)发明人 刘志刚　徐钊　宋洋　段甫川　 (74)专利代理 机构 成都信博专利代理有限责任 公司 5120 0 专利代理师 秦立飞　舒启龙 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种小结构高度接 触网系统仿真 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种小结构高度接触网系统 仿真建模方法， 在接触网结构高度降低的情况 下， 基于短吊弦压缩试验结果， 建立反映短吊弦 压缩特性的吊弦拉压非线性模型， 以此建立用于 小结构高度弓网动态特性仿真的接触网系统仿 真模型。 本发明考虑了短吊弦压缩对弓 ‑网受流 质量的影响， 弥补了传统弓 ‑网模型中由于吊弦 只受拉不受压无法反映小结构高度接触网动态 特性的不足， 是研究小结构高度接触网受流质量 的先决条件。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115099010 A 2022.09.23 CN 115099010 A 1.一种小结构高度接触网系统仿真建模方法， 其特征在于， 在接触网结构高度降低的 情况下， 基于试验数据总 结建立反 映短吊弦压缩特性的吊弦拉压非线性模型， 以此建立用 于小结构高度弓网动态特性仿真的接触网系统仿真模型， 具体包括以下步骤： 步骤1： 去 除吊弦中的线鼻子、 载流环和鸡心环部分， 仅保留吊弦绞线和两端的压接套 管， 制作小结构高度接触网的短吊弦试件； 步骤2： 选用电动伺服作动器为吊弦压缩试验的做动单元和位移采集器， 轮辐式力传感 器作为载荷采集器， 球铰模拟吊弦与线夹的连接方式， 并由4080铝合金型材搭建框架组合 成为吊弦压缩试验 装置； 步骤3： 采用匀速压缩工况进行吊弦压缩试验， 获取吊弦 的压缩刚度和不同长度吊弦 的 最大压缩力， 并进行拟合； 步骤4： 吊弦在拉伸情况下吊弦处于线性状态， 其关键参数为拉伸刚度。 在压缩情况下， 当吊弦压缩力不超过最大压缩力时吊弦处于线性压缩状态， 达到最大压缩力后继续压缩则 压缩力恒定， 因此， 建立吊弦的拉压非线性模型： 式中， Fd表示吊弦上的力， 拉伸时为正， 压缩为负； Kt为吊弦的拉伸刚度， Kc为吊弦的压 缩刚度， 根据吊弦压缩试验获取； Δd为吊弦拉伸量， 当其大于零时， 代表吊弦处于拉伸状 态， 当其小于零时， 代 表吊弦处于压缩状态； Fm为吊弦的最大压缩力， 与吊弦初始长度相关； 步骤5： 建立小结构高度双弓 ‑网耦合模型， 选用欧拉 ‑伯努利梁单元来模拟接触线、 承 力索以及定位器， 选用步骤4中建立的吊弦拉压非线性模型来模拟吊弦， 选用质量单元来模 拟所有的线夹， 选用归算质量模型模拟受电弓， 采用罚函数法实现弓网接触 计算。 2.根据权利要求1所述的一种 小结构高度接触网系统仿真建模方法， 其特征在于， 所述 吊弦的拉伸刚度Kt取值为1×105N/m。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115099010 A 2一种小结构高度接 触网系统仿真建模方 法 技术领域 [0001]本发明属于接触网架空线及其所用附件的技术领域， 尤其涉及 一种小结构高度 接 触网系统仿真 建模方法。 背景技术 [0002]目前， 我国高速铁路总里程稳居世界第一， 高速铁路已成为人民群众出行的热门 选项。 接触网系统主要由接触线、 承力索、 吊弦、 腕臂支撑及其他附加设备组成， 腕臂支撑处 接触线和承力索的高差称为结构高度。 接触网的结构高度会直接决定隧道断面大小， 若采 用小结构高度接触网设计， 可减小隧道断面， 进而减少施工对环境的影响、 降低施工成本。 然而， 现有标准对吊弦的最短长度要求限制 了接触网结构高度的进一步压缩， 现有仿真模 型中忽略吊弦压缩行为的建模方法无法反 映小结构 高度接触网与常规接触网动态特性的 区别。 当吊弦长度较低时， 其压缩刚度将不可忽略， 势必会 对双弓网系统 受流产生影响。 发明内容 [0003]本发明的目的： 通过试验研究短吊弦压缩特性， 建立吊弦拉压非线性模型并纳入 弓‑网动力学仿真模型中， 能够用于小结构高度弓网系统的动力学仿真。 为此， 本发明提供 一种小结构高度接触网系统仿真 建模方法。 [0004]本发明的一种小结构高度接触网系统仿真建模方法， 在接触网结构高度降低的情 况下， 基于试验数据总 结建立反映短吊弦压缩特性的吊弦拉压非线性模型， 以此建立用于 小结构高度弓网动态特性仿真的接触网系统仿真模型， 具体包括以下步骤： [0005]步骤1： 去除吊弦中的线鼻子、 载流环和鸡心环部分， 仅保留吊弦绞线和两端的压 接套管， 制作小结构高度接触网的短吊弦试件。 [0006]步骤2： 选用电动伺服作动器为吊弦压缩试验的做动单元和位移采集器， 轮辐式力 传感器作为载荷采集器， 球铰模拟吊弦与线夹的连接方式， 并由4080铝合金型材搭建框架 组合成为吊弦压缩试验 装置。 [0007]步骤3： 采用匀速压缩工况进行吊弦压缩试验， 获取吊弦的压缩刚度和不同长度吊 弦的最大压缩力， 并进行拟合。 [0008]步骤4： 吊弦在拉伸情况下吊弦处于线性状态， 其关键参数为拉伸刚度。 在压缩情 况下， 当吊弦压缩力不超过最大压缩力时吊弦处于线性压缩状态， 达到最大压缩力后 继续 压缩则压缩力恒定 。 因此， 建立吊弦的拉压非线性模型： [0009] [0010]式中， Fd表示吊弦上的力， 拉伸时为正， 压缩 为负； Kt为吊弦的拉伸刚度(取值为1 × 105N/m。 )， Kc为吊弦的压缩刚度， 根据吊弦压缩试验获取； Δd为吊弦拉伸量， 当其大于 零时， 代表吊弦处于拉伸状态， 当其小于零时， 代表吊弦处于压缩状态； Fm为吊弦的最大压缩力，说　明　书 1/3 页 3 CN 115099010 A 3