[发明专利]一种基于灵敏度分析的高速受电弓关键参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于灵敏度分析的高速受电弓关键参数辨识方法，采用Sobol’全局灵敏度分析方法，推导计算高速受电弓结构参数对弓头运动轨迹的一阶灵敏度值、二阶灵敏度值和总灵敏度值，并分析不同高速受电弓结构参数对高速受电弓动态抬升位移的影响，从而确定影响高速弓网受流质量的关键结构参数；进而确定调整何种设计参数最为有效，合理地选择设计参数。本发明同传统高速受电弓优化设计方法相比，可大大简化优化设计过程，以最大限度改善高速弓网的滑动接触特性。

技术领域

本发明涉及高速受电弓参数辨识技术领域，具体为一种基于灵敏度分析的高速受电弓关键参数辨识方法。

背景技术

高速铁路弓网关系是影响铁路安全可靠运行的重要因素之一，而接触网和高速受电弓参数优化设计一直是高速弓网关系的研究重点。为提高高速弓网受流质量，部分文献提出了接触网设计参数的优化方案，如宋洋等提出一种接触网三维模型建立方法，在考虑风偏条件下的非线性求解。然而，这些方案在实施上大多需要重建接触网，需要消耗较高成本。同接触网参数优化方案相比，高速受电弓参数设计优化方案更便于实施，因此具有更高的可行性和现实意义。如周宁等采用多质量模型，研究了单个参数变化，分析了高速受电弓结构参数对弓网接触力的影响；马果垒等采用多体系统动力学软件Simpack建立了高速受电弓-接触网耦合仿真模型，利用高速受电弓质量块模型参数研究了其对弓网动态特性的影响。但在现存的高速受电弓参数优化方案中，在分析时均未考虑高速受电弓不同设计参数对弓网滑动接触特性的影响程度。在参数优化设计过程中，对高速受电弓整体参数进行优化设计固然可使高速弓网系统受流质量得到一定改善，但此种方案优化目标过于笼统，在实施过程中易增加成本，且无法使高速受电弓性能优化程度达到最佳。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以提高高速受电弓的运动精度；同时考虑各个参数的影响以及参数之间的相互影响，使高速受电弓结构优化设计准确性和可靠性更佳的基于灵敏度分析的高速受电弓关键参数的辨识研究方法。技术方案如下：

一种基于灵敏度分析的高速受电弓关键参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将高速受电弓运动副间隙的随机误差计入，建立高速受电弓的弓头运动非线性模型，根据高速受电弓的框架模型推导弓头运动轨迹方程；

步骤2：采用Latin超立方抽样法，对高速受电弓的设计变量随机样本进行模拟；

步骤3：采用Sobol’全局灵敏度分析方法，推导并计算高速受电弓设计变量对弓头运动轨迹的一阶灵敏度值、二阶灵敏度值和总灵敏度值；

步骤4：推导高速受电弓归算质量模型，计算不同设计变量影响下的框架质量和框架阻尼；

步骤5：将推导所得不同高速受电弓框架质量和框架阻尼代入仿真模型，分析不同设计变量影响下的高速弓网接触压力变化，验证高速受电弓关键设计变量的灵敏度分析结果。

进一步的，所述高速受电弓的弓头运动非线性模型中弓头平衡杆与水平方向夹角β为：

其中，(E_x，E_y)、(H_x，H_y)分别为弓头平衡杆x，y坐标分量；

所述弓头运动轨迹为：