DSA250受电弓动力学稳定性分析

中南大学本科生毕业论文第1章绪论1摘要受电弓接触网系统是牵引供电系统的核心，直接影响列车的运行速度和安全性能，而受电弓良好的动力学特性是保证弓网系统良好的接触质量与受流特性的必要条件。建立DSA250高速受电弓的非线性动力学模型，并在一定工作高度进行线性化处理，得到其线性的质量块-弹簧-阻尼器数学模型。最后利用MATLAB/Simulink对其进行动力学仿真：通过频域分析得到DSA250受电弓的固有频率，并进一步分析各归算参数对受电弓频率特性的影响；通过时域分析了解DSA250型受电弓的动力学稳定性，并进一步分析了各归算参数对受电弓稳定性的影响。关键词：受电弓DSA250动力学仿真Simulink三质量块模型中南大学本科生毕业论文第1章绪论2AbstractPantograph-catenarysystemisthekeypartofconnectedtractionpowersupplysystemandelectricpowerlocomotiveengine,whichaffectsthehigh-speedtrain'sspeedandoperationalqualitydirectly.Gooddynamicsperformanceofthepantographisnecessarytoguaranteethecurrent-collectionquality.thenonlinearmathematicalmodelofDSA250pantographisbuilt,andbylinearizingthismodelataspecificheight,thepantographissimplifiedasamulti-bodysystemwithmass,stiffnessanddampingandthedynamicsmodeloftheDSA250pantographisdescribed.ThenthedynamicscharacteristicsoftheDSA250pantographisanalyzedusingMATLAB/Simulink.Thenaturalfrequencyofthepantographwasobtainedbyfrequency-domainanalysis,furthermore,theeffectsofthepantograph’sparametersonitsdynamicsperformanceisanalyzed.Attheendofthepaper,theeffectsofthepantograph’sparametersonitsdynamicsstabilityisanalyzedbytime-domainanalysis.KEYWORDS:pantographDSA250dynamicssimulationSimulinkmodelofthreemasses中南大学本科生毕业论文第1章绪论3目录中文摘要.........................................................................................................................1Abstract........................................................................................................................2第1章绪论...................................................................................................................51.1研究背景..........................................................................................................51.2国内外高速受电弓发展....................................................................................61.3国内外受电弓动力学研究现状.........................................................................61.4本论文的主要工作...........................................................................................7第2章基础理论...........................................................................................................72.1MATLAB/Simulink简介................................................................................72.2机械系统动力学理论........................................................................................82.3受电弓动力学研究...........................................................................................8第3章建立DSA250高速受电弓的数学模型..............................................................93.1DSA250型受电弓...........................................................................................93.2受电弓动力学模型的种类................................................................................93.2.1两质量块模型..................................................................................103.2.2三质量块模型....................................................................................103.3DSA250型受电弓非线性数学模型的建立....................................................11中南大学本科生毕业论文第1章绪论43.3.1DSA250受电弓的计算模型.............................................................113.3.2第二类拉格朗日方程.........................................................................133.3.3建立DSA250受电弓非线性模型.....................................................133.4建立DSA250受电弓线性模型.....................................................................17第4章受电弓垂向振动频率特性分析........................................................................204.1不同升弓高度下受电弓的频率特性...............................................................234.2受电弓归算刚度对受电弓频率特性的影响.....................................................244.2.1下框架归算刚度对受电弓频率特性的影响..........................................244.2.2上框架归算刚度对受电弓频率特性的影响..........................................254.2.3弓头弹簧刚度值对受电弓频率特性的影响..........................................26第5章受电弓动力学稳定性分析................................................................................265.1用MATLAB求解受电弓数学模型的数值解..................................................275.2用Simulink进行受电弓动力学仿真.............................................................295.3弓头归算质量对受电弓动力学稳定性的影响.................................................315.4下框架归算阻尼对受电弓动力学稳定性的影响.............................................315.5弓网动态接触力值对受电弓稳定性的影响.....................................................32结论..............................................................................................................................33致谢..............................................................................................................................34参考文献......................................................................................................................35中南大学本科生毕业论文第1章绪论5中南大学本科生毕业论文第1章绪论6第1章绪论1.1研究背景1897年，第一台电力机车在柏林世博会上问世，相比于内燃机车，电力机车节约能量、绿色环保、牵引力大、过载能力强而且维修量少，在许多发达国家得到了广泛使用。一个多世纪以来，世界各国的电气化铁路取得了突飞猛进的发展。时至今日，全世界的高速电气列车毫无例外采用弓网系统获取电能。动车组受电弓需要在高速运行的条件下从接触网获取电能，并确保良好的受流特性，以保证列车安全平稳运行。只有保持受电弓与接触网间的可靠接触，才能保证弓网系统良好的受流特性。否则，可能发生离线现象，产生以下不良后果[1]：1.对列车的通讯线路造成噪声干扰。2.影响电力机车的正常供电，甚至可能导致车内产生过