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摘要我国高铁建设虽进步较晚，但近年来，高铁迅猛发展，不仅形成了国内“四横四纵”的高速铁路网格局，还远销国外，在世界高铁建设的大家庭中充当重要的角色。
我国的高铁建设团队以其高效的建设速度、出众的建设质量、低廉的建设成本、稳定可靠的线路运输世界闻名。
高铁是高速运输铁路的统称，他有着高效的运输能力，快速便捷的特点，方便国民的交通出行，也为国家的经济建设起到促进的作用。
随着高铁需求的日益增加，高速铁路的建设也在快速的进行，伴随而来的安全问题也接踵而来。
弓网系统作为高铁动力的唯一来源，为了避免故障的发生，防患于未然，对于弓网实时监测系统的建立和改进措施的研究也十分重要。
本文通过阅读相关的文献资料，对我国的高铁受电弓和接触网建立动力学模型，通过采用ANSYS软件进行仿真计算，对受电弓的结构、受力、噪声、材料等多方面进行研究分析。
并以仿真结果为原型，对受电弓进行改进措施的论证，实现一套比较完整的检测系统框架及解决办法对比分析，最终达到提高高铁受电弓的安全性和可靠性，为高铁出行安全提供理论保证和改进措施分析。
关键词：受电弓；故障检测；改进措施目录第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的和意义 (3)1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势 (4)1.2.1国内外研究现状 (4)1.2.2未来的发展趋势 (6)1.3 课题研究的主要工作 (7)1.4 本章小结 (7)第2章受电弓接触网的主要结构及主要技术参数分析 (8)2.1 接触网的结构分类简介 (8)2.1.1 直接提供 (8)2.1.2 直供、回流提供 (9)2.1.3 BT供电 (9)2.1.4 AT供电 (10)2.2 受电弓结构和使用简介 (10)2.2.1 双臂式 (11)2.2.2 字母式 (11)2.2.3 T形 (11)2.2.4 单臂式 (12)2.2.5 运行示意图 (12)2.2.6 升降弓原理 (13)2.2.7 单臂受电弓部件描述 (13)2.3 弓网的动力学参数 (16)2.3.1 接触网动力学参数 (16)2.3.2 单臂式受电弓的结构参数介绍 (19)2.4本章小结 (20)第3章受电弓的故障检测分析 (20)3.1受电弓故障案例分析 (20)3.1.1 降弓故障分析 (20)3.1.2 受电弓框架裂纹故障分析 (21)3.1.3 受电弓电磁阀烧损分析 (21)3.1.4受电弓系统常见故障分析 (21)3.2受电弓故障检测系统分析 (22)3.2.1 特征需求 (22)3.2.2 用途分析 (23)3.2.3 功能分析 (23)3.3本章小结 (23)第4章改进措施仿真分析 (24)4.1 ANSYS软件的简介 (24)4.2软件的使用步骤 (24)4.3 仿真结果展示 (25)4.3.1 受电弓弓头框架杆件建模仿真分析 (25)4.3.2 接触网的静态力仿真分析 (30)4.3.3 弓网系统的仿真静态力分析 (32)4.4 仿真结果的分析 (34)4.4.1 当受到相同力的作用下（350N） (34)4.4.2 不同压力接触网静态力分析（200N或30N） (34)4.4.3 不同材料的弓网模型静态力分析 (34)4.5 本章总结 (34)第5章对受电弓故障的分析及改进措施的研究总结 (35)5.1 故障分析及改进措施分析总结 (35)5.1.1 升弓故障或者异常降弓 (35)5.1.2 升弓放电或降弓拉弧 (36)5.1.3 弓头滑块磨损严重 (36)5.1.4 行驶途中受电弓破损或有异物进入 (37)5.1.5 受电弓正常工作但是显示异常 (37)5.1.6 弓头滑块偏磨 (38)5.1.7 受电弓组件损坏 (38)5.1.8 受电弓无法完成升弓操作 (39)5.1.9 气动装置故障 (40)5.2 本章小结 (41)参考文献 (41)第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义铁路，是一个国家的运输大动脉，他因载荷大、时速快、可靠、便宜、方便、可全天候运行而出名。
Equipment Manufacturing Technology No.02，20190引言弓网系统是高速铁路牵引供电系统的关键组成部分，弓网之间的受流质量直接决定着列车运行的安全性、稳定性、可靠性及速度。
但由于弓网之间存在复杂的力学和电气作用交互影响，其故障率一直较高，严重影响高速列车的安全运行。
随着我国电力机车运行速度的日益提高、高速铁路的快速发展和运营品质需求的提高，对于高速铁路弓网系统的安全运行提出了更高的要求。
高速列车弓网状态监测对于保证弓网系统安全运行具有重要的意义。
铁路总公司提出的“高速铁路供电安全检测系统（6C 系统）总体技术规范”要求对高速铁路牵引供电系统进行全方位、全覆盖的综合检测监测，其核心思想是设计标准规范的检测装置、拍摄海量的照片和视频、对关键的弓网参数及故障进行检测监测。
1弓网检测技术的发展弓网系统作为高速铁路的重要子系统之一，随着列车运行速度的提升，弓网检测要求也更高，检测方式逐步向快速化、自动化、智能化和综合化方向发展。
目前，弓网检测采用的主要技术手段有：人工检测、接触式弓网检测、非接触式测距技术弓网检测、非接触式图像处理技术弓网检测。
人工检测是传统的弓网检测技术，主要是人工作业效率低，安全性差，干扰行车，且对检测人员的工作经验要求较高。
因此，已逐渐被替换。
接触式弓网检测主要采用各种传感器来测量几何参数，如在受电弓上安装电阻传感器测量导高、利用压力传感器测量拉出值等。
文献[1]在受电弓滑板上安装接近传感器检测接触线拉出值。
任世光将光纤内埋式磨耗传感器嵌入滑板内，设计了滑板磨耗检测及自动降弓装置。
由于激光、超声波等测距技术的发展，其在弓网系统检测方面得到了广泛的应用。
日本和德国都开发了超声波检测系统及仪器，可以有效的检测弓网几何参数[2-3]。
文献[4]设计了利用超声波传感器作为检测元件的受电弓磨耗检测装置。
20世纪90年代起，随着计算机视觉技术和图像处理技术的蓬勃发展，采用光学测量原理的非接触式图像检测技术越来越受到研究人员的重视，其在弓网检测中的应用也越来越多，相关研究也愈加深入。
弓网动态检测系统及其应用黄国策发布时间：2021-09-08T04:34:57.617Z 来源：《探索科学》2021年8月上15期作者：黄国策[导读] 为了及时检测到弓网系统故障，采用弓网状态动态检测系统来监测弓网系统的运行参数，实现实时发现具体故障位置并报警的功能，为列车的安全运行及维修人员的及时维修提供依据和保障。
佛山市轨道交通有限公司黄国策广东佛山 528200摘要：为了及时检测到弓网系统故障，采用弓网状态动态检测系统来监测弓网系统的运行参数，实现实时发现具体故障位置并报警的功能，为列车的安全运行及维修人员的及时维修提供依据和保障。
关键字：弓网系统;动态检测；应用分析受电弓与接触网构成的弓网关系是运营电客车与接触网相互作用的复杂系统，其健康状况对城市轨道交通的安全运营产生直接影响。
接触网主要为电客车提供牵引供电，它的可靠性影响着电客车的运行安全。
受电弓是电客车获取接触网电能的设备，它与接触网的良好接触，是接触网向电客车提供能量的关键。
弓网系统中的任何一个环节出现问题，都会影响受流质量，严重时会导致行车事故的发生。
近年来，随着城市轨道交通的不断发展和壮大，运营车辆和时间不断增加，维修的间隙缩短，运营维护部门的维修时间大量减少，导致弓网系统运行检修的问题日益严重。
1 弓网动态检测系统介绍弓网在线监测系统采用非接触式检测方案，用于测量电气化线路刚性、柔性接触线的拉出值、导线高度、接触线水平距离、接触线高差等动态几何参数，具备对接触线硬点、网压、网流、接触线磨耗等的实时检测与数据处理能力，可对弓网燃弧、温度进行检测，同时对受电弓形态姿态、接触网定位悬挂装置进行高清成像。
弓网动态检测系统由车顶采集单元、车内处理单元、车下辅助单元、地面服务器组成。
车顶采集单元主要包括：接触网几何参数检测、弓网燃弧检测、弓网温度检测、弓网硬点/冲击检测等功能。
为提高接触网几何参数检测精度，车底安装有振动补偿设备，修正接触网几何参数检测误差，从而提高检测精度。
![毕业设计方案---接触网弓网故障分析[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/3c6393067c1cfad6185fa77e.png)
毕业设计方案---接触网弓网故障分析毕业设计(论文)中文题目:接触网弓网故障分析专业:电气工程系姓名:侯迪学号:090130421指导教师:年月日电气工程系摘要设计题目:接触网弓网故障分析本论文阐述弓网故障所影响接触网安全运营的主要原因。
主要分析接触网弓网故障产生的原因,并根据多年学习经验,从加强接触网日常检测的角度,提出预防弓网故障的措施。
本论文共包括五章内容:绪论、弓网概述、弓网原理及故障原理、弓网故障分析、弓网故障预防与措施。
1、绪论:接触网弓网故障影响。
2、弓网概述:接触网组成,接触网弓网作用。
3、弓网原理及故障原理:工作原理,故障原理。
4、弓网故障分析:引起弓网故障原因,解决方法。
5、弓网故障预防与措施。
三、重点研究问题:接触网弓网。
四、参考文献:有关国家、部设计规范及标准;电气化铁道设计手册;铁路电力设计手册;《交流电气化铁道接触网设计基础》;《接触网设计及检测原理》。
本毕业设计其目的是通过设计实践,综合运用所学知识,理论联系实际,锻炼独立分析和解决接触网弓网故障的能力,为以后的工作奠定坚实的基础。
关键词:接触网弓网;故障;预防;措施……目录第一章绪论第二章弓网概述接触网组成受电弓组成弓网故障及其表现形式打弓剐弓剐网第三章弓网原理与故障分析弓网原理动作原理受流质量弓网故障原因工务方面原因供电方面原因机务方面原因运输方面原因其他方面原因受电弓故障分析第四章弓网故障预防与预防措施弓网故障预防弓网故障预防措施结论谢辞文献第一章绪论随着我国铁路的几次大提速,对电气化铁路的质量提出了更高的要求,而随着既有线路提速,特别是相关设备的老化,电气化铁路弓网故障的问题日益突显。
如何提高接触网运行质量,消灭弓网故障,是相关单位面临的一个重要课题。
接触网弓网故障的发生,根本原因是接触网自身技术参不符合标准造成。
由于弓网运行状态不良发的事故占有相当的比例。
弓网故障是长期困扰电气化铁路的一个难题。
它发生率高,中断供电和行车时间长,而且不易查找,不利防范,不便组织抢修,给铁路运输安全造成了严重影响,是电气化铁路面临的一个非常突出的问题。
高速铁路受电弓概况
刘永红;何友全;肖建
【期刊名称】《电力自动化设备》
【年(卷),期】2002(22)11
【摘要】通过对国内外现有受电弓性能的分析,提出了应开发主动受电弓.为改善弓网动态特性,使受电弓对于接触网具有良好的跟随性,减少离线和拉弧,必须减少弓网间接触力的波动,使之在一定的范围内变化.提出在受电弓集电头和底座上安装执行机构,通过传感器返回弓网接触力,与估计力的差值作为控制的输入去控制受电弓的位移.同时也介绍了受电弓主动控制的思想、模型及弓网接触力的受力方案.弓网间受力一般设定为力作用在受电弓集电头上,与执行机构配合作用去控制受电弓,达到主动控制的目的.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】刘永红;何友全;肖建
【作者单位】西南交通大学,电气工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学,电气工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学,电气工程学院,四川,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】U264.3+4
【相关文献】
1.高速铁路受电弓主动控制算法适用性研究 [J], 鲁小兵;刘志刚
2.高速铁路受电弓摩擦学的最近研究动向 [J], 池田充;蔡千华
3.高速铁路受电弓—接触网系统动态性能仿真研究 [J], 朱跃
4.基于SAPSO的高速铁路受电弓型面优化 [J], 刘仕兵;张怡欣;李思明
5.计及作动器时滞的高速铁路受电弓最优控制 [J], 谢松霖;张静;宋宝林;刘志刚;高仕斌
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第３４卷第８期２ ０ １ ２年８月铁 道 学 报ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＯＣＩＥＴＹＶｏｌ．３４ Ｎｏ．８Ａｕｇｕｓｔ ２０１２收稿日期：２０１１－０５－０６；修回日期：２０１１－１２－２２基金项目：国家自然科学基金（Ｕ１１３４２０５，５１００７０７４）；教育部新世纪优秀人才支持计划项目（ＮＥＣＴ－０８－０８２５）；铁道部科技研究开发计划（２０１１Ｊ０１６－Ｂ）；中央高校基本科研业务专项基金资助项目（ＳＷＪＴＵ１１ＣＸ１４１）第一作者：赵 飞（１９８６—），男，四川资阳人，硕士研究生。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｙｅｎｇｅｌ＿６５＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：刘志刚（１９７５—），男，河南巩义人，教授、博士。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｇ＿ｃｄ＠１２６．ｃｏｍ文章编号：１００１－８３６０（２０１２）０８－００３３－０６基于有限元的高速弓网系统动态性能仿真研究赵 飞，刘志刚，张晓晓（西南交通大学电气工程学院，四川成都 ６１００３１）摘 要：针对简单链形悬挂接触网与ＤＳＡ３８０型受电弓的仿真问题，基于ＭＳＣ－ＭＡＲＣ有限元软件，采用京津城际铁路实际参数建立接触网和考虑弹性变形的受电弓模型，对受电弓－接触网动态性能进行仿真分析。
在建模过程中采用欧拉－伯努利梁模型来模拟接触线和承力索；考虑弓头和上框架的弹性变形及其侧滚运动、垂向运动等，并通过非线性弹簧进行链接；受电弓和接触网模型之间通过接触实现耦合，将弓网作为一个整体进行研究。
仿真结果表明：ＤＳＡ３８０型受电弓以３５０ｋｍ／ｈ速度通过简单链形悬挂时，其平均接触力为１９０．３５Ｎ，接触线的动态抬升量在１８．１～７３．７ｍｍ之间。
通过与西门子公司提供的结果及实测结果比较，可以看出本文建立的弓网系统有限元模型是正确和有效的。
关键词：接触网；受电弓；动态接触；有限元中图分类号：Ｕ２６４．３４ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１２．０８．００６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ ＤｙｎａｍｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ ＭｏｄｅｌＺＨＡＯ Ｆｅｉ，ＬＩＵ Ｚｈｉ－ｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｘｉａｏ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｔｃｈｅｄ ｃａｔｅｎａｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ＤＳＡ３８０ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎＭＳＣ－ＭＡＲＣ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔｅｎａｒｙ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ－Ｔｉａｎｊｉｎ Ｉｎ－ｔｅｒｃｉｔｙ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ，ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ｃａｔｅｎａｒｙ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅｍｏｄｅｌｓ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｍｅｓｓｅｎｇｅｒ ｗｉｒｅｓ ａｎｄ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｒｅｓ ｗｅｒｅ ｍｏｄｅｌｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒ－ｎｏｕｌｌｉ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｂｅａｍ；ｔｈｅ ｐａｎ－ｈｅａｄ ａｎｄ ｔｏｐ ｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ｗｅｒｅ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ａｎ ｅｌａｓｔｉｃ ｂｏｄｙ ｗｈｉｃｈ ｉｎ－ｃｌｕｄｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ｗａｓ ｍｏｄｅｌｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｐｒｉｎｇｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ｃａｔｅｎａｒｙｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｓ ａ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ－ｃａｔｅｎａｒｙｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ １９０．３５Ｎａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｕｐｌｉｆｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ １８．１ｍｍ ａｎｄ ７３．７ｍｍ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｂｙ Ｓｉｅｍｅｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｐｒｏｖｅｓ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔａｃｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ；ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ＦＥＭ 在高速受电弓－接触网的研究中，弓网系统的动态性能决定着高速受流的质量。
由于用实物或者物理样机需要耗费大量的人力、精力，而计算机仿真方法直观易行，成为目前研究高速弓网系统动态性能的主要途径。
近年来，国内外的诸多学者在大量研究的基础上提出了一些弓网系统的数学模型，并建立了相关的模型。
文献［１］建立从轨道、机车、受电弓到接触网的三维仿真模型，把虚拟样机技术运用到受电弓－接触网系统的研究中。
文献［２］对弓网系统各种模型的建立进铁 道 学 报第３４卷行详细阐述，建立了各类接触网和受电弓系统的动力学分析模型，在模型的建立过程中考虑到弓头弹簧的垂直运动和中底部连接的扭转运动，计算精度较高。
文献［３］分别建立了接触网、受电弓的三维模型，采用ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡＮ软件仿真弓网的动态相互作用，并对弓网系统进行灵敏度分析，其仿真结果与线路试验实测结果相吻合。
文献［４－５］分别建立了受电弓－接触网动态相互作用模型，从弓网垂向耦合振动等方面对弓网系统动态进行研究。
文献［６］在试验的基础上测得高于常规频率段的中高频接触力。
文献［７－１０］建立了各类接触网的有限元模型，计算主要结构参数对静态刚度等的影响。
文献［１１－１２］基于ＭＳＣ－ＭＡＲＣ有限元软件建立了弓网系统模型，对受电弓接触网动态振动性能进行仿真分析。
文献［１３］建立接触网模型和考虑受电弓弓头弹性变形的模型，并对弓网系统的动力学性能进行分析。
以上文献虽然对弓网系统建立了有限元模型，但是通过相关文献的比较分析，对于复杂的受电弓－接触网系统来说，模型中施加的各种边界条件及约束条件不能更好地逼近工程实际［１４］。
本文基于ＭＳＣ－ＭＡＲＣ有限元软件，根据京津城际铁路的实际参数建立通过正反定位器来定位的接触网系统模型，对于分析运动载荷等各种复杂边界条件，准确性得到显著提高。
本文在建立ＤＳＡ３８０型受电弓模型的过程中，考虑了滑板和弓头处的高频振动及上框架和下框架有角度的运动，还考虑了弓头和上框架的弹性变形及侧滚运动、垂向运动等，这种方式可以减少仿真中受电弓各主要部件在运动中造成的分析误差。
仿真过程中弓网系统通过接触实现耦合，并作为一个整体进行分析。
本文通过对弓网系统的动态仿真，利用软件的后处理器显示弓网系统运行过程，并计算影响弓网系统动态性能的接触力、接触网的抬升量及弓头的加速度等重要指标。
最后将仿真结果与西门子计算的结果进行比较，并研究了受电弓以不同的速度通过接触网时接触力的变化规律，验证了本文建立的高速弓网系统模型的准确性和有效性。
１ 弓网系统的仿真模型高速弓网系统通过不间断的电气和机械接触给机车供电，而要向机车提供不间断的电流就需要良好的弓网动态性能。
但由于机车在高速运行过程中，弓网耦合系统的相互作用不能保证接触的稳定，有的时候甚至会脱离。
为了使高速弓网系统更好地匹配，就要对其动态性能进行研究。
本文研究将受电弓－接触网通过接触来实现耦合的动力学问题。
相对以前的弓网模型，在根据京津城际铁路实际参数建立接触网模型时，通过欧拉－伯努利梁来模拟接触线和承力索单元，并通过正反定位器将接触线的拉出值定位为３００ｍｍ；在建立受电弓模型时，考虑受电弓的侧滚运动、垂向运动［１５］等因素，建立用非线性弹簧和梁单元耦合的受电弓的多体模型。
图１为采用ＭＳＣ－ＭＡＲＣ软件建立的受电弓－接触网系统的耦合模型。
第８期基于有限元的高速弓网系统动态性能仿真研究料特性见表１。
表１ 弓网仿真模型中接触网的主要参数部件杨氏模量／ＧＰａ泊松比质量密度／（ｋｇ·ｍ－３）截面面积／ｍｍ２材料接触线１２０ ０．３３ ８ ９００ １２０银铜承力索１２０ ０．３３ ８ ９００ １２０青铜吊弦１２０ ０．３３ ８ ９００ １０青铜定位器２１０ ０．３０ ２ ７００ ２ ７００铝定位管２１０ ０．３０ ２ ７００ ２ ７００铝斜腕臂２１０ ０．３０ ７ ８５０ ５ ０６２钢１．２ 受电弓模型受电弓是安装在车辆的顶部，由上、下框架、弓头、弓头弹簧、滑板、上升或下降弹簧及阻尼器、推杆和平衡杆组成的空间结构。
以往的研究中，通常是将受电弓简化为质量块的线性模型，但是这种模型往往不能更好地逼近工程实际。
本文根据ＤＳＡ３８０型受电弓本身结构的实际尺寸、几何形状以及材质等建立了受电弓的多体模型。
在模型的建立过程中，对实际模型进行了一些简化，简化后的有限元模型主要由上下框架、推杆、弓头及弓头弹簧、滑板和升弓弹簧组成。
在建模中由于受电弓的下臂杆刚度很大，把它当作刚体可以保证足够的精度；受电弓的拉杆仅承受拉力，也可以看作刚体；可以直接测定它们的质量、质心和转动惯量。
上框架和弓头考虑为弹性体，其中弓头宽度为０．６ｍ［１５］。
受电弓质量加载在划分的有限单元上；为保证俯仰及侧滚运动，将弓头和上框架通过弓头弹簧相连；上下框架连接处通过铰链连接，下部是通过升弓弹簧来进行控制的。
通过边界条件对弓头进行了约束，但未约束弓头弹簧的垂直、水平及俯仰运动，这保证了受电弓的侧滚运动、垂向运动等。
受电弓的弓头上滑板通过移动ｚ轴负方向上推杆的末端进行推动，并在升弓弹簧处施加了静态抬升力的边界条件。
因此，受电弓模型是非线性的，这种模型也比较直观，并且相对以往分析时采用的归算质量模型更加精确。
模型建立后，给定受电弓初始运行速度为３５０ｋｍ／ｈ。
图３为用ＭＳＣ－ＭＡＲＣ软件建立的ＤＳＡ３８０型受电弓有限元模型。
铁 道 学 报第３４卷标本文结果西门子结果实测结果平均接触力／Ｎ １９０．３５ １８９．１９ １８７最大抬升量／ｍｍ ７３．７约８７—最小抬升量／ｍｍ １８．１约１５— 由表２可以看出：本文仿真过程中，ＤＳＡ３８０型受电弓在运行速度达到３５０ｋｍ／ｈ时，弓网系统的平均接触力为１９０．３５Ｎ，动态抬升量在１８．１～７３．７ｍｍ之间波动。
