【正文】 點(diǎn)在單位靜態(tài)抬升力單獨(dú)作用下形成的抬升量/抬升力的曲線。從而得到不同情況下接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性以及彈性不均勻度。輸入?yún)?shù)如表42表42 輸入?yún)?shù)數(shù)值單位HmL65ma5mbmm7N/mN/m27kN21kN模型找形后，如圖42所示：圖42三跨簡單鏈形懸掛位移圖通過圖42可以看出，接觸線的位移已經(jīng)在2到3毫米之間了，接觸線以及接近水平，通過讀出承力索上每根吊弦處的UY坐標(biāo)即可得到每根吊弦的長度，見表43表 43 三跨簡鏈中跨各根吊弦長度(m)吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)中跨根據(jù)上文所述建立三跨簡鏈參數(shù)化模型，加載邊界條件后就可以研究其中跨的彈性了，本文通過在中跨的接觸線上每根吊弦的節(jié)點(diǎn)處分別施加一個(gè)垂直向上的靜態(tài)抬升力，然后通過計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)在UY方向上的位移量就是靜態(tài)抬升量，進(jìn)而根據(jù)42式計(jì)算彈性。按照這個(gè)公式算4號(hào)吊弦處的彈性，與表44中算的還是比較接近的。在設(shè)置模型中一直保持1號(hào)吊弦和7號(hào)吊弦跟各自附近的懸掛點(diǎn)距離都是5米，即參數(shù)中的a始終為5，改變其跨距L，改變3次L參數(shù)，分別為50m、65m、80m。本小節(jié)研究吊弦間距對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響，改變吊弦之間的間距，這里保持跨距不變，通過改變吊弦數(shù)目，來改變吊弦之間的間距。這里我們可以看出德國鐵路公式總結(jié)的跨中彈性經(jīng)驗(yàn)公式是有其局限性的，因?yàn)檫@里我們一直保持這接觸線和承力索的張力不變，按照經(jīng)驗(yàn)公式來看，其跨中的彈性應(yīng)該不變，這里的跨中彈性跟吊弦的數(shù)目有關(guān)。分別改變接觸線張力為10KN、15KN、27KN計(jì)算各自接觸線張力條件下各節(jié)點(diǎn)的抬升量。保持接觸線張力不變?yōu)?7kN，三次改變承力索張力分別為：27kN、18KN、15KN。具體的幾何模型如圖48所示：圖48三跨彈性鏈形懸掛幾何模型對(duì)其中跨的模型結(jié)構(gòu)定義一下幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)見圖49。的計(jì)算公式見式（411），其中代表中跨模型的第一根吊弦懸掛接觸線的重力。并與沒有加抬升力時(shí)候的節(jié)點(diǎn)位置比較，計(jì)算其差值即為抬升量。跟簡鏈的彈性均勻度相比較，可以看出彈鏈的彈性不均勻度明顯大大的降低了，這是因?yàn)樵黾恿藦椥缘跛?，增加了定位點(diǎn)附近的彈性。施加140N的靜態(tài)抬升力，得到的抬升量和彈性如表411所示：表411不同跨距彈性鏈型懸掛的彈性吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)L1=50抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(biāo)(m)52545L2=65抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(biāo)(m)560L3=80抬升量（mm）彈性(mm/N)吊弦橫坐標(biāo)(m)54075 計(jì)算3種情況下的彈性不均勻度，如下：其彈性曲線如圖414所示：圖414 不同跨距的彈鏈接觸線彈性曲線由以上數(shù)據(jù)和靜態(tài)彈性曲線可以看出，隨著跨距增加，其系統(tǒng)內(nèi)的彈性不均勻度也在變大。 吊弦數(shù)目對(duì)彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響本小節(jié)通過改變吊弦數(shù)目來研究彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性，分別設(shè)置8根吊弦。綜合看來吊弦數(shù)目為7的時(shí)候其接觸網(wǎng)的彈性性能要好些。所以適當(dāng)增加接觸線張力可以提高接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性性能。保持其他參數(shù)（吊弦數(shù)目、跨距、結(jié)構(gòu)高度等）不變，研究隨著承力所張力變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)彈性和彈性不均勻度的影響。隨著承力索張力的加大，其定位點(diǎn)附近的彈性增加的幅度越來越大，要選擇合適的承力索張力，否則其張力過大會(huì)導(dǎo)致定位點(diǎn)處的彈性偏大甚至大于跨中彈性，從而引起打弓事故。仍然施加140N的抬升力。所以適當(dāng)增加吊索的長度有利于改善接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性性能。并且在相同跨距的情況下對(duì)比兩種接觸懸掛的各吊弦處的彈性可見，彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)彈性要略高于簡鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)，變化不大，彈性吊索對(duì)跨中彈性影響不大，但是卻大大降低了系統(tǒng)的彈性不均勻度。彈鏈的彈性不均勻比簡鏈的彈性不均勻度要明顯降低。隨著承力索張力的增加，簡鏈和彈鏈的跨中彈性均減小了，兩種接觸懸掛的彈性均勻度變化都不是很明顯。然后在接觸線上對(duì)應(yīng)的吊弦節(jié)點(diǎn)處施加一恒定的靜態(tài)抬升力，可以得出該力作用下的新狀態(tài),對(duì)比不加抬升力的初始狀態(tài)就可以得出接觸線上各節(jié)點(diǎn)的位移變化量即靜態(tài)抬升量。在論文的最后又縱向?qū)Ρ攘藘煞N接觸懸掛在不同設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下對(duì)其彈性性能的影響。設(shè)計(jì)更加全面更符合實(shí)際的接觸網(wǎng)模型，為接觸網(wǎng)彈性仿真研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在方老師的細(xì)心教導(dǎo)下，我克服了重重困難，努力完成方老師給我布置的任務(wù)。還要感謝吳積欽老師，曾明老師，韓峰老師，感謝他們對(duì)我學(xué)業(yè)的指導(dǎo)。同時(shí)感謝閱讀并批閱本文的各位老師。最后我要感謝電氣學(xué)院的老師和同學(xué)們，是你們的關(guān)心和幫助讓我覺得大學(xué)時(shí)光是幸?？鞓返?。在此，我對(duì)方巖老師對(duì)我的培養(yǎng)、教育、關(guān)心和幫助表示深深的謝意。首先我要感謝西南交大對(duì)我的培養(yǎng)，感謝交大可以我這樣一個(gè)機(jī)會(huì)來給自己的大學(xué)時(shí)代畫一個(gè)圓滿的句號(hào)。下一步工作是建立含有定位器的接觸網(wǎng)系統(tǒng)，用彈簧單元來模擬定位器，并在吊弦處添加線夾。 接著縱向研究每種接觸懸掛的彈性。結(jié)論本論文首先建立了簡單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛兩種接觸網(wǎng)參數(shù)化有限元模型?？梢妼?duì)于彈鏈，適當(dāng)增加接觸線可以減小彈性不均勻度，而對(duì)于簡單鏈形懸掛來說，增加接觸線張力只是減小其彈性，對(duì)一個(gè)其跨距內(nèi)的彈性不均勻度影響不明顯。其系統(tǒng)跨中的彈性以及系統(tǒng)的彈性不均勻度都要小于吊弦根數(shù)為6和8的情況。當(dāng)改變跨距時(shí)，對(duì)比表45和表415，可以看出在隨著跨距由50m到65m再到80m。得到的靜態(tài)抬升量和彈性見表415吊弦編號(hào)1234567S=16m抬升量mm彈性（mm/N）S=18m抬升量mm彈性（mm/N）S=20m抬升量mm彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)（m）560表415 不同彈性吊索長度的接觸網(wǎng)彈性圖417 不同彈性吊索長度的接觸網(wǎng)彈性曲線由以上數(shù)據(jù)和彈性曲線圖可以看出，彈性吊索的長度對(duì)跨中附近的彈性影響非常小。分別設(shè)置彈性吊索的長度為1120米。但是跨中彈性幅度減少的幅度要偏大，可見承力索張力對(duì)跨中彈性的影響最明顯。本節(jié)研究承力索張力改變時(shí)，其吊弦處各節(jié)點(diǎn)的彈性。分別改變接觸線張力為10KN、15KN、27KN計(jì)算各自接觸線張力條件下各節(jié)點(diǎn)的抬升量。其他參數(shù)均不變。但是跨距不是越小越好，可以看出在跨距為50米的時(shí)候，其靠近支柱處的彈性會(huì)大于跨中的彈性大小，這樣容易引起打弓事故。 跨距對(duì)彈鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的影響本小節(jié)研究改變跨距的情況下接觸網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的彈性變化。在中跨的1到7號(hào)吊弦在接觸線的節(jié)點(diǎn)處施加一個(gè)垂直向上大小為140N的力，求得的抬升量如表410：表410彈鏈懸掛中跨接觸線上各吊弦處的彈性吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)中跨抬升量X軸坐標(biāo)（m）560彈性mm/N計(jì)算其彈性不均勻度：。 (411)這里對(duì)彈性吊索的幾何結(jié)構(gòu)處理利用了一些近似，與實(shí)際情況下的接觸網(wǎng)系統(tǒng)有些不同。本文近似把變形后彈性吊索的兩側(cè)橫向間距看作等于彈性吊索的長度。求得的各節(jié)點(diǎn)彈性如表48：表48不同承力索張力作用下簡鏈彈性吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)抬升量（mm）彈性（mm/N）抬升量（mm）彈性（mm/N）抬升量（mm）彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)（m）560其靜態(tài)彈性曲線如圖47圖47 不同承力索張力的簡鏈彈性曲線分析上表數(shù)據(jù)和觀察彈性曲線圖可以看出，隨著承力索張力的增加，系統(tǒng)內(nèi)各吊弦處節(jié)點(diǎn)的彈性隨之減小，彈性不均勻度略有增加但是基本變化不大，可見承力索張力對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的彈性不均勻度影響很小。可見接觸線張力對(duì)彈性的影響較大，對(duì)一個(gè)跨距內(nèi)的彈性不均勻度影響較小。由上面數(shù)據(jù)可以看出布置7根吊弦的彈性性能比較好，有較低的彈性跟彈性不均勻度。求得的一個(gè)跨距內(nèi)各點(diǎn)的抬升量和彈性如表46表46不同吊弦數(shù)目的簡鏈彈性吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)跨中4號(hào)5號(hào)6號(hào)m=6抬升量(mm)彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)51627384960m=7吊弦編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)抬升量(mm)彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)560m=81號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)跨中5號(hào)6號(hào)7號(hào)8號(hào)抬升量(mm)彈性（mm/N）吊弦橫坐標(biāo)560計(jì)算三種情況的彈性不均勻度如下；靜態(tài)彈性曲線見圖45圖45不同吊弦間距的簡鏈彈性曲線由上面計(jì)算和彈性曲線圖可以看出，吊弦數(shù)目為8的時(shí)候，%、%、%。分別計(jì)算三種跨距下的接觸線上1到7號(hào)吊弦處節(jié)點(diǎn)的彈性，數(shù)據(jù)詳見表45。由上圖43可以看出跨中彈性最大，彈性由跨中向兩側(cè)方向遞減。并與沒有加抬升力時(shí)候的節(jié)點(diǎn)位置比較，計(jì)算其差值即為抬升量。圖41 簡鏈接觸網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)化模型介紹一些該參數(shù)化模型的各字符含義，詳見表41所示：表41參數(shù)的物理含義H結(jié)構(gòu)的高度單位mL單跨簡鏈模型的跨距單位mm單跨中吊弦數(shù)目（除了靠近懸掛點(diǎn)的吊弦其他吊弦均勻分布）單位ma第一根吊弦距離懸掛點(diǎn)的水平距離單位mb其他吊弦的間距單位m承力索張力單位N接觸線張力單位NF弛度單位m承力索單位長度重量單位N/m接觸線單位長度重量單位N/m吊弦單位長度重量,單位N/m其中弛度的計(jì)算按照下式計(jì)算： (43) (44)由圖42寫出架空導(dǎo)線的力學(xué)平衡和力矩平衡方程式，化簡后可以得到架空承力索的曲線方程： （45）圖42簡單懸掛受力分析圖帶入架空承力索的曲線方程，可以計(jì)算出承力索上各位置的弛度大小 ： （46）設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)為單跨中接觸線的最左端，正方向?yàn)榻佑|線水平向右的方向。該值越小，就代表接觸網(wǎng)系統(tǒng)的彈性越均勻，即彈性性能越優(yōu)良。接觸網(wǎng)系統(tǒng)彈性的定義是單位作用力即靜態(tài)抬升力(單位N)作用下，節(jié)點(diǎn)位移變化量也就是文中說的抬升量（單位mm），進(jìn)一步計(jì)算整個(gè)跨內(nèi)的彈性不均勻度。其實(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)高度，吊弦跨距不一致的接觸網(wǎng)系統(tǒng)模型，也是可以通過ANSYS編程求解的，只是設(shè)置不同的參數(shù)而已，用于實(shí)際接觸網(wǎng)施工問題的計(jì)算研究，在本論文中不做討論。因?yàn)閺椥缘跛髯陨砭哂幸欢ǖ膹埩?，具有初始?yīng)變。所以首跨中彈性吊索附近的吊弦7的線長小于6號(hào)吊弦。該模型具體的輸入?yún)?shù)見表34.表34 基本輸入?yún)?shù)資料接觸線承力索吊弦彈性吊索線性材料CTMH150JTMH120JTMH10JTMH35截面積(mm)15035線材密度(kg/m)彈性模量(Pa)泊松比線索張力(kN)2721初始應(yīng)力吊弦根數(shù)(根)7第一吊弦間距(m)5結(jié)構(gòu)高度(m)跨距(m)65彈性吊索長度（m）18初始建立模型時(shí)，接觸線、承力索水平放置，彈性吊索水平懸掛在支柱兩側(cè)，吊弦初始高度為結(jié)構(gòu)高度。跟簡單鏈型懸掛方式不同，彈性鏈型懸掛在每個(gè)支柱處的兩側(cè)添加了彈性吊索，彈性吊索也是一種柔性索結(jié)構(gòu)，跟前面幾種線索一樣僅受拉力。圖34單跨簡鏈有限元求解后的各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)所以得出單跨簡單鏈型懸掛的各吊弦長度如下表33所示：表33 單跨簡鏈懸掛的吊弦長度（m）吊弦位置1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)吊弦