[发明专利]一种城市轨道车辆受电弓结构参数的优化方法

说明书

本发明公开了一种城市轨道车辆受电弓结构参数的优化方法，分析受电弓的组成结构，构建其运动学模型，获得各部件之间的相对运动关系和其位置坐标方程；在受电弓运动方程的基础上，通过MATLAB中运行程序获得升弓过程中升弓高度与弓头横向偏移、平衡臂转角等之间的运动图形仿真，分析影响受电弓横向偏移和平衡臂转角的主要参数，利用MATLAB中的函数优化工具箱对相关参数进行优化并将优化前后结果进行对比，得到了一组使受电弓性能达到最优的设计参数；最后，利用所获得的优化解在SOLIDWORKS中进行简单的受电弓各部件的绘制并进行装配，将受电弓模型导入有限元分析软件中进行加载，调出受电弓弓头的位移云图，与理论值进行对比，验证优化结果。

技术领域

本发明涉及城市轨道车辆受电弓技术领域，具体地说是一种城市轨道车辆受电弓结构参数的优化方法。

背景技术

轨道线路上，由于受线路条件影响，接触网的架设高度往往不一致。同时，列车行进过程中还伴有横向、纵向冲击，因此，接触网与受电弓之间的接触压力是动态变化的。而受电弓作为车辆受流的关键设备之一，要使列车有良好的受流性能，一般需要将弓网之间的接触压力控制在120N左右，且正负偏差不能超过10N，因此，需要对弓网之间的接触压力进行一定的控制。经过分析，要维持一定的接触压力，应使弓头平衡臂转角尽可能小，使弓头近乎平动状态，同时要降低弓头横向偏移量和弓头的摆动程度。

发明内容

本发明的目的是公开了一种城市轨道车辆受电弓结构参数的优化方法，具体包括以下步骤：

S1：分析受电弓的组成结构，构建受电弓运动学模型，获得各部件之间的相对运动关系和各部件位置坐标方程；

S2：在运动学模型的基础上，模拟受电弓升弓过程，通过分析受电弓升弓高度与弓头横向偏移、平衡臂转角之间的关系，确定优化目标、约束条件及其相关结构参数；

S3：对结构参数进行优化，通过对比优化前后结果，对优化正确性进行判断，并得到一组使受电弓各性能达到最优的结构参数；

S4：将优化后的结构参数进行建模，将建模实体进行有限元静力分析，调出受电弓弓头的位移云图，与理论值进行对比，验证优化结果的正确性。

进一步的，所述S1具体包括以下步骤：

S1-1：计算受电弓的运动模型自由度，确定受电弓的主动运动部件，；

S1-2：选取参考点，建立坐标系，得到各部件之间的相对运动关系和各部件位置坐标方程。

进一步的，所述优化目标为降低弓头平衡臂转角和弓头横向偏移量。

进一步的，所述S3中采用序列二次规划法进行结构参数优化。

进一步的，所述S3中采用优化函数工具箱进行结构参数优化。

有益效果：通过本发明的优化，使弓头平衡臂转角尽可能小，使弓头近乎平动状态，降低了弓头横向偏移量和弓头的摆动程度。

附图说明

图1为受电弓数学模型；

图2为SQP算法的具体流程图；

图3为优化前后弓头横向偏移量对比图；

图4为平衡臂转角的对比图；

图5为优化前后升弓角对比图；

图6为优化前后升弓角-平衡臂转角对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。