Создание динамических конечноэлементных моделей контактной подвески. Моделирование процесса взаимодействия с токоприемниками электроподвижного состава

Целями совершенствования контактной сети и токоприемников является повышение надежности их работы обеспечение качества токосъема при заданных скоростях движения. Для объективной оценки качества токосъема необходимо определить силу контактного нажатия – ее среднее значение и величину статистического отклонения от среднего. Сделать это можно экспериментально, однако испытания на железнодорожных линиях – очень дорогостоящие мероприятия. Поэтому чрезвычайно актуальна разработка математических моделей, позволяющих имитировать процесс динамического взаимодействия контактной подвески и токоприемников на компьютере.

Контактная подвеска представляет собой сложную колебательную систему с распределенными параметрами, а токоприемник – колебательную систему с условно сосредоточенными параметрами. При высоких скоростях движения процесс взаимодействия этих двух систем зависит от многочисленных особенностей конструкции их узлов. Динамические процессы, которые происходят при движении токоприемника по контактному проводу, достаточно сложны и не могут быть описаны обычными дифференциальными уравнениями. В соответствии с мировым опытом, для достижения приемлемой адекватности динамических моделей, контактная подвеска должна моделироваться методом конечных элементов (МКЭ), а токоприемник – как многокомпонентная (multibody) динамическая система.

УКС разработаны и продолжают совершенствоваться динамические конечноэлементные модели контактной подвески и модели взаимодействия подвески с токоприемниками. Построение таких моделей сопряжено с решением ряда сложных математических проблем, поэтому их разработку УКС ведет в сотрудничестве с кафедрой «Прикладная математика» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбГПУ).