接触网线夹脱落故障的仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种接触网线夹脱落故障的仿真方法及系统。对接触网线夹脱落故障的定位及诊断多依靠人工巡检的方式进行，在有效性、及时性和准确性上都以无法满足目前的运管需求。本方法包括：建立接触网三维可视化模型；利用接触网三维可视化模型的节点信息，建立接触网有限元模型，在接触网有限元模型中添加线夹脱落故障；完成有限元动态仿真求解。本发明专利技术将线夹脱落，等效为有限元模型中相关单元的删除，并将线索的重量转移到未脱落的线夹一端，能以更加直观、便捷的方式反应线夹故障发生时接触网各参数以及形态的变化，为接触网故障的定位诊断提供了有力支撑。诊断提供了有力支撑。诊断提供了有力支撑。

Simulation method and system of catenary clamp falling off fault

【技术实现步骤摘要】
接触网线夹脱落故障的仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及接触网故障数字仿真
，具体涉及一种接触网线夹脱落故障的仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]电气列车能够到达的地方就是受电弓需要到达的地方，接触线在充当配电线路的同时又是受电弓的滑道，弓网系统的动态性能以及零部件服役情况直接影响受流质量的好坏。近年来，电气化铁路发生接触网故障的频率逐渐增多，接触网故障主要是由外部环境和零部件松脱造成的。其中，线夹脱落问题尤为明显。
[0003]在工程实践中，接触网的线夹脱落时有发生，包括:中心锚结绳线夹脱落、吊弦线夹脱落、电连接线夹脱落等。该故障是电气化铁路系统中广泛存在的问题，线夹脱落会引起接触网的几何形态发生变化，从而影响弓网接触，使接触网硬点增加，增加了弓网电弧，加速受电弓滑板磨耗，线夹脱落严重时，线索悬吊在空中，受电弓通过时与之剐蹭，发生打弓事故，受电弓遭损毁会引起车辆无法取得电能，造成列车停车，影响严重。
[0004]目前，为保证电气列车的安全运营，对接触网线夹脱落故障的定位及诊断多依靠人工巡检的方式进行，在有效性、及时性和准确性上都以无法满足目前的运管需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种接触网线夹脱落故障的仿真方法及系统，以至少解决目前人工方式定位诊断接触网线夹脱落故障存在的有效性、及时性和准确性问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]接触网线夹脱落故障的仿真方法，所述方法包括：
[0008]建立接触网三维可视化模型；
[0009]利用接触网三维可视化模型的节点信息，建立接触网有限元模型，在接触网有限元模型中添加线夹脱落故障，进一步地，添加线夹脱落故障的等效方法：
[0010]将线夹脱落故障，等效为将线夹脱落处的有限元模型单元删除，并将线索的重量全部转移到未脱落的线夹一端；
[0011]完成有限元动态仿真求解。
[0012]进一步地，建立接触网三维可视化模型包括：
[0013]设定接触网几何参数，设定接触网材料参数，设定传感器的类型及安装位置；
[0014]对接触网进行静力学求解，建立接触网的静力学平衡数学模型；
[0015]求解承力索上节点的三维坐标,生成接触网三维可视化模型。
[0016]进一步地，接触网几何参数包括接触网基本几何参数、锚段关节几何参数、电分相几何参数；
[0017]所述接触网基本几何参数包括跨距、拉出值、吊弦数量、中间跨数、接触线高度、结构高度、第一弹链吊弦距定位点距离、弹性吊索长度、第一简链吊弦距定位点距离、弹性吊
索张力；
[0018]所述锚段关节几何参数包括五跨锚段关节几何参数和四跨锚段关节几何参数；所述五跨锚段关节几何参数包括前支拉出值、屋脊点抬高、转换柱抬高及结构高度、后支拉出值及跨距；所述四跨锚段关节几何参数包括前支拉出值、腕臂间距、转换柱抬高及结构高度、后支拉出值及跨距；
[0019]所述电分相几何参数包括腕臂间距、过渡点抬高及结构高度、右支拉出值、三支柱抬高、左支拉出值、小锚柱抬高及跨距、转换柱是否为弹链、隔离开关承力索高差、转化柱抬高及结构高度；
[0020]所述接触网材料参数包括接触网零部件的尺寸、重量、张力、弹性模量、泊松比，以及接触网上附加设备的重量；
[0021]所述传感器的类型包括张力传感器、加速度传感器；所述传感器的安装位置包括接触线、承力索。
[0022]进一步地，对接触网进行静力学求解，建立接触网的静力学平衡数学模型包括：
[0023]S1021：根据接触线的高度信息，求解接触线对吊弦施加的荷载；
[0024]S1022：根据接触线对吊弦施加的荷载以及吊弦的长度，求解吊弦对承力索施加的荷载；
[0025]S1023：考虑承力索在不同位置所受的作用力，利用力矩平衡法或有限元法求解承力索的变形量；
[0026]S1024：根据承力索的变形量，修正吊弦的长度，当吊弦长度的修正量大于设定值时，重复步骤1022
‑
1024；
[0027]S1025：当吊弦长度的修正量小于设定值时，提取出承力索的变形量，接触网的静力学求解完成。
[0028]进一步地，求解承力索上节点的三维坐标,生成接触网三维可视化模型包括：
[0029]根据承力索的变形量，求解出承力索的三维坐标；
[0030]根据接触线的三维坐标以及承力索的三维坐标，连接对应的节点，生成吊弦以及弹性吊索的三维坐标；
[0031]在同一坐标系下按照三维节点进行参数化绘图，生成接触网的三维可视化模型。
[0032]进一步地，完成有限元动态仿真求解包括：
[0033]根据受电弓的参数建立受电弓的力学模型；
[0034]建立弓网接触耦合模型；
[0035]令受电弓在接触线上运动；
[0036]利用有限元法对运动过程进行仿真计算；
[0037]提取仿真数据。
[0038]接触网线夹脱落故障的仿真系统，所述系统用于完成上述的方法，包括：
[0039]接触网模型建立模块，用于建立接触网三维可视化模型；
[0040]故障添加模块，用于利用接触网三维可视化模型的节点信息，建立接触网有限元模型，在接触网有限元模型中添加线夹脱落故障；
[0041]仿真计算模块，用于完成有限元动态仿真求解。
[0042]接触网线夹脱落故障的仿真系统存储介质，所述存储介质包括存储的程序，程序
被处理器执行时实现上述的方法。
[0043]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0044]本专利技术的仿真方法，将线夹脱落故障，等效为有限元模型中相关单元的删除，并将线索的重量全部转移到未脱落的线夹一端。在接触网三维模型中利用上述等效策略，对线夹脱落故障进行仿真，能以更加直观、便捷的方式反应线夹脱落故障发生时接触网各参数以及形态的变化，为接触网故障的定位诊断提供了有力支撑。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0046]图1是本专利技术一个实施例的接触悬挂中设置传感器的位置示意图。
[0047]图2是本专利技术一个实施例中4号加速度传感器的输出数据。
[0048]图3是本专利技术一个实施例中1号张力传感器的输出数据。
具体实施方式
[0049]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.接触网线夹脱落故障的仿真方法，其特征在于：所述方法包括：建立接触网三维可视化模型；利用接触网三维可视化模型的节点信息，建立接触网有限元模型，在接触网有限元模型中添加线夹脱落故障，添加线夹脱落故障的等效方法：将线夹脱落故障，等效为将线夹脱落处的有限元模型单元删除，并将线索的重量全部转移到未脱落的线夹一端；完成有限元动态仿真求解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：建立接触网三维可视化模型包括：设定接触网几何参数，设定接触网材料参数，设定传感器的类型及安装位置；对接触网进行静力学求解，建立接触网的静力学平衡数学模型；求解承力索上节点的三维坐标,生成接触网三维可视化模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：接触网几何参数包括接触网基本几何参数、锚段关节几何参数、电分相几何参数；所述接触网基本几何参数包括跨距、拉出值、吊弦数量、中间跨数、接触线高度、结构高度、第一弹链吊弦距定位点距离、弹性吊索长度、第一简链吊弦距定位点距离、弹性吊索张力；所述锚段关节几何参数包括五跨锚段关节几何参数和四跨锚段关节几何参数；所述五跨锚段关节几何参数包括前支拉出值、屋脊点抬高、转换柱抬高及结构高度、后支拉出值及跨距；所述四跨锚段关节几何参数包括前支拉出值、腕臂间距、转换柱抬高及结构高度、后支拉出值及跨距；所述电分相几何参数包括腕臂间距、过渡点抬高及结构高度、右支拉出值、三支柱抬高、左支拉出值、小锚柱抬高及跨距、转换柱是否为弹链、隔离开关承力索高差、转化柱抬高及结构高度；所述接触网材料参数包括接触网零部件的尺寸、重量、张力、弹性模量、泊松比，以及接触网上附加设备的重量；所述传感器的类型包括张力传感器、加速度传感器；所述传感器的安装位置包括接触线、承力索。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对接触网进行静力学求解，建...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，张珹，田升平，张学武，聂晶鑫，范瑞栋，梁崇亮，梁英，王玉环，李银生，王小刚，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：