[发明专利]一种风致铁路接触网姿态解耦的风载识别方法

说明书

本发明公开了一种风致铁路接触网姿态解耦的风载识别方法，包括以下步骤：利用现场设备检测接触网定位点的实际风致位移，建立风载矢量分解下接触网定位点的二维风致位移与风载的数学关系式；建立与接触网结构一致的接触网有限元模型，对接触网有限元模型施加载荷，记录施加载荷后接触网有限元模型定位点的位移，求解数学关系式中的接触网风载‑位移仿真系数；将检测的接触网定位点的实际风致位移和求解的接触网风载‑位移仿真系数代入数学关系式中，求得此时接触网定位点风载。该风载识别方法克服了传统随机脉动风模拟方法在表征复杂线路接触网作用风载时的局限性，可直接通过观测的定位点风致位移得到该位移对应的实际环境风载。

技术领域

本发明涉及铁路接触网技术领域，具体而言，涉及一种风致铁路接触网姿态解耦的风载识别方法。

背景技术

因大风危害引发的铁路设备故障停运或行车安全事故常见报道。因此，科学准确地评估和预测铁路行车设备的疲劳寿命，提高恶劣行车环境下的设备服役能力具有重大的战略意义。

首先，由于运营线路极端恶劣的现场环境，为避免行车安全隐患，难以在接触网悬挂位置安装风速仪捕捉服役风载，在零部件薄弱点测量结构动应力也难以实施。

随机脉动风的模拟法是目前接触网受风载荷下疲劳特性研究的主流方法。该方法主要采用功率谱模拟接触网系统的水平和竖直方向的脉动风时程，分析单锚段多跨接触网悬挂、定位器的结构应力响应。

基于随机脉动风模拟的接触网疲劳研究，结合了风区历史风速的概率分布统计，但风区铁路沿线地形复杂、防风设施多样，风速监测站的气象数据并不能完全表征铁路接触网的真实风致受载，采用随机脉动风模拟方法评价风区接触网结构的疲劳特性具有一定的局限性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风致铁路接触网姿态解耦的风载识别方法，以解决现有技术中的随机脉动风模拟方法无法完全表征接触网真实风致受载的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种风致铁路接触网姿态解耦的风载识别方法，包括以下步骤：

利用现场设备检测接触网定位点的实际风致位移，建立风载矢量分解下接触网定位点的二维风致位移与风载的数学关系式；

建立与接触网结构一致的接触网有限元模型，对接触网有限元模型施加载荷，记录施加载荷后接触网有限元模型定位点的位移，求解数学关系式中的接触网风载-位移仿真系数；

将检测所得的接触网定位点的实际风致位移和求解的接触网风载-位移仿真系数代入到数学关系式中，求得此时接触网定位点的风载。

进一步地，利用现场设备检测接触网定位点的实际风致位移，包括：

将接触网定位点设置为位移检测的目标，以接触网定位点为原点，沿铁路线路架设方向且与轨面平行的轴为X轴、沿铁路线路高度方向且垂直轨面的轴为Y轴建立坐标系，通过安装于接触网附近的检测设备检测接触网定位点的X、Y方向的实际风致位移。

进一步地，风载矢量分解下接触网定位点的二维风致位移与风载的数学关系式，具体如下：

式中，Fx为接触网定位点沿X轴方向的横向风载；Fy为接触网定位点沿Y轴方向的垂向风载；a、b、c、d、e为接触网风载-位移仿真系数；X为接触网定位点沿X轴方向的风致位移；Y为接触网定位点沿Y轴方向的风致位移。

进一步地，对接触网有限元模型施加载荷，记录施加载荷后接触网有限元模型定位点的位移，求解数学关系式中的接触网风载-位移仿真系数，包括：