PDF《受电弓主动控制综述》

1 S t u d yf l o wc h a r to f a c t i v ec o n t r o l o fp a n t o g r a p h 本文从弓网建模、 控制算法、 控制结构等5个方 面对主动控制研究中的基本理论、 研究现状和存在 问题进行了综述, 并对其从理论探索到实际应用的 过程进行了总结, 以期为受电弓主动控制的研究提 出一些可行思路.

1 弓网系统建模 受电弓主动控制研究首先需建立适当的弓网系 统模型, 弓网模型的选择要考虑仿真过程的高效性 和对实际系统关键因素的有效反映, 要在准确表达 机车高速运行时受电弓和接触网的动态性能与简化 仿真步骤和算法复杂度之间做出折中.既不能为了 仿真的高效性忽略真实的系统结构, 也不能为了完 全反映实际系统, 造成仿真中不能克服的困难.受 电弓和接触网模型及其耦合方式经过多年研究, 已 经有了比较深入的发展[

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1 2 ] . 1.

1 受电弓建模 受电弓模型主要有4类: 归算质量模型、 多刚体 模型、 刚柔混合模型和全柔性模型.在受电弓主动 控制研究中, 经常使用归算质量模型, 将受电弓归算

0 5 第2期 鲁小兵, 等: 受电弓主动控制综述 为质量块、 阻尼和弹簧链接组成的结构形式, 根据质 量块数量可分为一元、 二元、 三元等模型, 其中一元 模型不能反映系统高频下的振动特性, 故最常使用 的是二元和三元模型, 见图2. 图2 质量块模型 F i g .

2 L u m p e dm a s sm o d e l s 受电 弓第2类模型是非线性多体模型[

1 3] , 见图3, 梅桂明对其进行了详细的动力学研究[

1 4] .多 刚体模型既考虑了列车垂向、 纵向振动及气动载荷 的影响, 又考虑了接触线与碳滑板间接触点横移的 影响, 突破了仅考虑垂向自由度和线性化的质量块 模型. 图3 多体模型 F i g .

3 M u l t i b o d ym o d e l 受电弓刚柔混合模型是将其等效为一种刚体和 柔体的混合结构, 其中弓头滑板被等效为柔性体, 其 余部分被等效为刚体[

1 5 ] .在柔性体建模后, 自由度 数急增, 动力学平衡方程为 ・ ・ ++ = (

1 ) 式中: 汀 谩 分别为受电弓质量、 阻尼和刚度矩阵;

诘阄灰;

为节点载荷矩阵. 受电弓的全柔性模型是基于有限元方法, 通过实 体和壳单元对结构进行离散, 并通过运动铰描述各个 部件之间的运动关系, 整个结构被等效为弹性体. 1.

2 接触网建模 弓网系统耦合振动的关键原因是接触网的刚度 变化和波动........