[发明专利]高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法

权利要求书

1.高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：根据相似比原则设计模型：

根据接触网风场及风洞最大试验风速确定风速缩尺比；建立接触网系统结构有限元模型，得到接触网设计参数对其静动力特性的影响规律；由风速比获得适宜模型制作和试验的几何缩尺比，进而获得质量、刚度、张力缩尺比，设计接触网气弹模型；

步骤二：风洞边界层模拟：

根据实际接触网缩尺风场环境及接触网几何缩尺比，确定目标风谱；测试并调整风洞的边界层，使其平均风剖面、紊流强度剖面、紊流风谱与目标风谱一致；

步骤三：利用接触网系统结构有限元模型进行计算分析，获得接触网的弹性、频率及对应振型；

步骤四：制作和安装接触网风洞气弹模型，并对模型的弹性、频率和对应振型进行检验；

步骤五：分别在均匀流场和紊流场中进行接触网气弹模型风洞试验，通过攻角板或以线路为轴向旋转模型，来模拟风攻角，两种流场中风致响应的叠加获得总风致响应。

2.根据权利要求1所述的高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法，其特征在于：

步骤一中，接触网设计参数包括跨数、边界条件、接触线和承力索的弹性模量。

3.根据权利要求1或2所述的高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法，其特征在于：

步骤一中，由风速比获得适宜模型制作和试验的几何缩尺比，是在满足或放弃重力参数相似原则的两种条件下进行的。

4.根据权利要求3所述的高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法，其特征在于：

步骤四中，制作和安装接触网风洞气弹模型包括：

1）支柱模型制作和安装：立柱上的定位器底座与定位管之间铰接，使定位器能在竖直面内旋转；平臂腕和斜臂腕与立柱铰接，是它们能在水平面内转动；立柱底座与地面固结；

2）张拉装置的设计和安装：使用弹簧秤作为张拉装置，装置包括弹簧秤，长螺杆，螺母，一端固结在地面的带孔立柱，宽度略大于螺杆截面直径；安装时，弹簧秤的一端扣在长螺杆的一端上，长螺杆穿过立柱上的孔，在另一端套上外径大于立柱孔的螺母；张拉时，弹簧秤的另一端扣在接触线或承力索上，通过调节长螺杆上的螺母，可以控制螺杆在边界立柱孔一侧的长度，以此来张紧和放松接触线或承力索，张力可由弹簧秤上读取；

3）接触线和承力索制作和安装：接触线和承力索穿过定位器上定位点，在接触网模型两端分别用弹簧秤连接，来调节张力；安装完吊弦并调节好张力后，承力索与立柱连接处固结，定位点固结。

5.根据权利要求4所述的高速铁路接触网风致响应风洞的试验方法，其特征在于：

步骤四中，对模型的弹性、频率和对应振型进行检验过程是：通过在接触线上定位点和跨中施加竖直向上的力，测定其位移量可计算获得这些点处弹性；通过施加竖向和横向激励，可测定对应振型的一阶固有频率；将测试的弹性及对应振型的频率与有限元模型计算对比，检查调整气弹模型，直至有有限元模型计算结果吻合。