[发明专利]一种提升接触网计算应用效率的有限元拓扑结构构建方法

说明书

本发明提供了一种提升接触网计算应用效率的有限元拓扑结构构建方法，包括以下步骤：S1：获取悬挂节点的种类、数量和位置；S2：根据悬挂节点的种类、数量和位置确定连接节点的数量和位置；S3：所述悬挂节点与连接节点之间、连接节点与连接节点之间通过受载微分单元连接，形成多个闭环，构建成接触网拓扑结构。本发明适应范围从单接触线单承力索链型悬挂拓展到单接触线简单悬挂、双承力索双接触线链型悬挂、复链型悬挂等复杂多变结构，降低现场人员工作量，极大减少错误发生率，计算应用耗时明显减少；同时对接触网混合形式悬挂的工况适配性更加优良，在更加贴近实际的拓扑结构中，预配计算更加精准。

技术领域

本发明属于轨道交通接触网有限元计算应用领域，特别涉及一种提升接触网计算应用效率的有限元拓扑结构构建方法。

背景技术

基于在利用有限元单元法进行接触网计算越来越深入的研究，轨道交通领域的施工和运维强度逐步降低，效率逐步提升，目前接触网领域计算的应用方法已经开始从商用软件的二次开发向自主构建有限元计算应用方向转变，因此，对有限元单元法工程化应用提出了更为细致和系统性的要求。

有限元单元法应用的核心除了微分单元类型构建外，还有实际工程模型的数字化构建，在《整锚段接触网吊弦长度的三维计算》一文中已有相应的单承力索单接触线的链型模型搭建应用研究，但在地铁、市域轨道、轻轨交通系统和 GB/T 32591-2016 《轨道交通受流系统 受电弓与接触网动态相互作用仿真的验证》中，实际线路中的接触网组成丰富多变，原有的单接触线单承力索无法满足现有计算应用需求，缺乏有效的系统化拓扑结构构建方法。

发明内容

本发明针对现有技术应用的提升和系统性拓展，利用总线拓扑技术应用的方式与接触网系统沿线路分布特征，提供一种提升接触网计算应用效率的有限元拓扑结构构建方法，适应范围从单接触线单承力索链型悬挂拓展到单接触线简单悬挂、双承力索双接触线链型悬挂、复链型悬挂等复杂多变结构，降低现场人员工作量，极大减少错误发生率，计算应用耗时明显减少；同时对接触网混合形式悬挂的工况适配性更加优良，在更加贴近实际的拓扑结构中，预配计算更加精准。

本发明采用的技术方案是：一种提升接触网计算应用效率的有限元拓扑结构构建方法，包括以下步骤：

S1：获取悬挂节点的种类、数量和位置；悬挂节点的种类分为三种，包括接触线悬挂节点、承力索悬挂节点和吊索悬挂节点；

S2：根据悬挂节点的种类、数量和位置确定连接节点的数量和位置；

S3：所述悬挂节点与连接节点之间、连接节点与连接节点之间通过受载微分单元连接，形成多个闭环，构建成接触网拓扑结构。

进一步的，简单悬挂的接触网拓扑结构中：所述悬挂节点包括接触线悬挂节点和吊索悬挂节点，所述连接节点包括接触线-吊索连接节点，所述受载微分单元包括接触线受载微分单元和吊索受载微分单元；接触线悬挂节点、接触线-吊索连接节点将接触线划分为多个接触线受载微分单元，接触线-吊索连接节点与吊索悬挂节点间通过吊索受载微分单元连接。

进一步的，链型悬挂的接触网拓扑结构中：所述悬挂节点包括接触线悬挂节点和承力索悬挂节点，所述连接节点包括接触线-吊弦连接节点、吊弦-承力索连接节点、吊弦-吊索连接节点和吊索-承力索连接节点，所述受载微分单元包括接触线受载微分单元、承力索受载微分单元、吊索受载微分单元和吊弦受载微分单元；接触线悬挂节点、接触线-吊弦连接节点将接触线划分为多个接触线受载微分单元，承力索悬挂节点、吊弦-承力索连接节点、吊索-承力索连接节点将承力索划分为多个承力索受载微分单元，吊弦-吊索连接节点、吊索-承力索连接节点将吊索划分为多个吊索受载微分单元，接触线-吊弦连接节点与吊弦-承力索连接节点之间、接触线-吊弦连接节点与吊弦-吊索连接节点之间通过吊弦受载微分单元连接。