[发明专利]全频域高速铁路接触网反射系数和张力确定方法

说明书

本发明公开了一种全频域高速铁路接触网反射系数和张力确定方法，考虑不同的波动频率，确定振动波在高铁接触网吊弦处的反射系数，从而根据设计标准确定接触线和承力索的张力，加强行车安全。本发明相比于传统的反射系数计算方法，能够考虑波动频率对反射系数的影响，弥补了传统设计方法的不足，提高了设计参数的安全性，对于列车安全运行具有实际意义。

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网设计技术领域，具体为一种全频域高速铁路接触网反射系数和张力确定方法。

背景技术

高速铁路接触网设计复杂，其波动特性对弓网受流质量的影响十分显著，尤其是吊弦点的反射波直接影响受电弓与接触网的平稳接触。文献《最新电气化铁道接触网规划、设计、施工实用全书》中1047-1056页指出，吊弦点反射波的强度通常由反射系数决定，反射系数应当越小越好，通常应为0.4左右可满足要求。并给出了反射系数的计算公式：

从式(1)中可以看出，反射系数是确定接触网张力的重要指标。然而，所有频率的振动波在吊弦处的反射率都是一样的。但实际上，不同频率的振动波具有不同的反射系数。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于一种考虑波动频率对反射系数的影响，提供一种全频域高速铁路接触网反射系数和张力确定方法，以指导接触网张力的设计，提高行车安全。技术方案如下：

一种全频域高速铁路接触网反射系数和张力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：将接触线和承力索等效为张力索，根据给定的接触线和承力索张力、线密度，计算接触线和承力索的波动速度：

其中，c_mw和c_cw分别为承力索和接触线的波动速度，T_mw和T_cw分别为承力索和接触线的张力，ρ_mw和ρ_cw分别为承力索和接触线的线密度；

步骤B：根据接触网吊弦处的约束条件，计算在单位幅值、零相角的振动波激励下接触网的波动系数矩阵G：

其中，i为虚数单位，ω为角频率，m_d和k_d分别为吊弦质量和刚度；将波动系数矩阵G表示为：

其中，A_m1为单位幅值、零相角的振动波激励下承力索上产生的左行波，为单位幅值、零相角的振动波激励下承力索上产生的右行波，B_m1为单位幅值、零相角的振动波激励下接触线上产生的左行波，为单位幅值、零相角的振动波激励下接触线上产生的右行波；

步骤C：提取接触线上产生的左行波B_m1，即反射波，计算接触网反射系数C_r：

C_r＝|B_m1|；

步骤D：由于受电弓-接触网系统的多普勒系数α为：

其中，v为受电弓运行速度，即车速；

则放大系数γ为：

若放大系数γ小于2，则判定设计的反射系数符合标准要求；否则依据工况，调整接触线和承力索张力后，返回步骤A重新计算，直到符合要求为止。