高速列車受電弓雙擺模型及非線性動力學特性分析.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,受電弓的實際工況更加復雜。為了保證受流穩(wěn)定性,需要建立合理的受電弓動力學模型并分析其動力學特性。由于受電弓存在結構非線性、摩擦及接觸網(wǎng)特殊激勵,受電弓非線性動力學特性成為值得研究的問題。本文以單臂受電弓為研究對象,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;在此基礎上推導了其運動微分方程,分

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

3、>　　3.采用多尺度法對無量綱后的方程進行攝動求解,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,系統(tǒng)的運動特性。發(fā)現(xiàn)所取參數(shù)下,該系統(tǒng)處于概周期或混沌運動狀態(tài),所以在設計受電弓時應盡量避免系統(tǒng)固有頻率間形成1:1的關系。
　　4.采用數(shù)值方法求解動力學方程,分別考慮擺長比和列車運行速度的影響,分析了系統(tǒng)的動力學特性。分別得到了以擺長比和列車運行速度為分岔參數(shù)的分岔圖,以及