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我國八縱八橫鐵路網已基本形成，電氣化鐵路運營里程突破12萬km，鐵路建設向西南、西北等艱險山區推進，牽引供電系統的安全性更加受到關注。接觸網系統作為牽引供電系統的重要組成部分，是為電力機車提供能量的惟一通道，其動態特性是確保機車穩定受流的關鍵之一。

然而，這些地區氣候環境復雜多變，接觸網系統面臨環境風、地震等外界環境激擾影響。腕臂結構是用于固定承力索和接觸線的裝置，通過設置合理的拉出值，使接觸線在受電弓碳滑板運行軌跡范圍內，并將接觸線的載荷傳給支柱。因此，接觸網腕臂系統不僅持續受線索張力作用，而且同時受環境風等影響，其受力特性更需引起重視。

目前針對腕臂力學特性的研究工作主要集中在靜力學分析、動力學分析及疲勞特性分析上，考慮側風作用下的腕臂氣動特性的研究相對較少。腕臂結構的安全可靠是保障接觸網系統穩定運行的必要條件之一，在西南、西北等復雜艱險風區，強風對腕臂系統及接觸網系統的影響不可忽略。

四川鐵道職業學院楊紅梅講師在2022年第9期《電氣技術》上撰文，系統研究側風環境下腕臂系統的定常氣動特性，采用計算流體動力學方法，建立腕臂空氣動力學模型；采用雷諾時均方法對不同風速下的腕臂氣動特性進行模擬，獲得腕臂氣動力系數值；詳細分析不同腕臂結構、不同載荷疊加類型下各關鍵構件的最大應力、最大位移和最大變形情況，得到不同載荷疊加類型下的系統關鍵受力位置。

圖1 正定位腕臂裝置靜態求解

根據仿真數據和實測數據均可以看出，三種載荷下的最大應力均發生在定位器處，正定位腕臂的定位器和反定位腕臂的定位管產生了最大變形。因此，在外界風載荷作用下，腕臂系統的定位結構是薄弱環節，為了提高其可靠性，作者建議定位器與定位支座連接處采用銷軸形式，可以避免定位器在外界風載影響下，受壓產生不均勻磨損。同時，應適當增加定位管壁厚，提高定位器材質強度，特別是在側風影響較大的地區。

本課題得到國家自然科學基金青年基金項目、四川鐵道職業學院重點項目的支持，研究成果可為接觸網腕臂選型和結構參數優化提供參考，為復雜艱險風區大規模接觸網系統的安全可靠運行提供技術支撐。

本文編自2022年第9期《電氣技術》，論文標題為“側風環境下高速鐵路接觸網腕臂系統受力特性研究”。