張 昊，謝 強(qiáng)，2

(1.同濟(jì)大學(xué)建筑工程系，上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

電氣化鐵路接觸網(wǎng)風(fēng)致舞動(dòng)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

張 昊1，謝 強(qiáng)1，2

(1.同濟(jì)大學(xué)建筑工程系，上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

為了應(yīng)對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)風(fēng)致舞動(dòng)災(zāi)害對(duì)我國鐵路交通運(yùn)輸造成的不利影響，總結(jié)一系列國內(nèi)外接觸網(wǎng)舞動(dòng)相關(guān)的文獻(xiàn)。舞動(dòng)現(xiàn)象內(nèi)在原因復(fù)雜，當(dāng)前舞動(dòng)機(jī)理性研究中的鄧哈托判定以及尼格爾判定都對(duì)實(shí)際情況作出較大簡化，現(xiàn)有的舞動(dòng)理論并不能準(zhǔn)確的定量分析接觸網(wǎng)舞動(dòng)現(xiàn)象；通過研發(fā)防舞裝置來抑制接觸網(wǎng)舞動(dòng)發(fā)生是一種可行的方法；有限元模擬分析可以為研究舞動(dòng)開辟新的思路。最后對(duì)接觸網(wǎng)舞動(dòng)研究中的有待解決的問題進(jìn)行歸納，并提出需進(jìn)一步研究的內(nèi)容和方法。

電氣化鐵路；接觸網(wǎng)；舞動(dòng)；風(fēng)；試驗(yàn)研究

電氣化鐵路是指依靠電能牽引的鐵路，世界上大多數(shù)國家的高速鐵路都是采用電氣化鐵路。高速鐵路就是我們常說的高鐵，高速鐵路的定義是指時(shí)速在200 km及其以上的鐵路[1]。我國當(dāng)前的鐵路運(yùn)輸主要以電氣化鐵路為主，高速電氣化鐵路和普速電氣化鐵路一起支撐起了我國鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)。接觸網(wǎng)在電氣化鐵路運(yùn)行中扮演著重要的作用，擔(dān)負(fù)著把從牽引變電所獲得的電能直接傳送給列車使用的重要任務(wù)。接觸網(wǎng)由接觸線、吊弦、承力索、彈性吊索、支柱、回流線、正饋線組成。接觸線通過吊弦懸吊在承力索之上，接觸線直接與受電弓相接觸，傳送電能至列車，保證列車的高速、平穩(wěn)運(yùn)營[2]。接觸網(wǎng)的大幅垂直振動(dòng)會(huì)影響接觸線與受電弓之間電能的傳輸，導(dǎo)致列車無法正常運(yùn)營，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致接觸線偏離受電區(qū)域，產(chǎn)生刮弓乃至列車傾覆的重大安全事故，對(duì)乘客的人生財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

舞動(dòng)是一種產(chǎn)生在露天導(dǎo)線等懸索結(jié)構(gòu)中風(fēng)致形成的豎向大振幅、低頻率的振動(dòng)，其特點(diǎn)是觸發(fā)風(fēng)速低，且持續(xù)時(shí)間長、振幅遠(yuǎn)大于導(dǎo)線自身直徑(為導(dǎo)線的5～300倍)、振動(dòng)頻率較低(頻率為0.1～3 Hz)[3]。電氣化鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)災(zāi)害是我國近年來電氣化鐵路運(yùn)營中觀測(cè)到的一種嚴(yán)重的風(fēng)致災(zāi)害。例如2011年洛襄線構(gòu)林至鄧州段內(nèi)接觸網(wǎng)覆冰后發(fā)生劇烈舞動(dòng)，接觸網(wǎng)上下振幅約500 mm，水平振幅約200 mm，覆冰厚度為3～5 mm。災(zāi)害導(dǎo)致該段接觸網(wǎng)損毀嚴(yán)重，兩輛列車被迫停運(yùn)[4]。

雖然接觸網(wǎng)舞動(dòng)問題已經(jīng)引起了國內(nèi)外不少學(xué)者的關(guān)注，但由于接觸網(wǎng)舞動(dòng)問題自身的復(fù)雜性，當(dāng)前仍有許多問題沒有得到解決。

1 接觸網(wǎng)舞動(dòng)形成的因素

1.1 接觸線截面影響

為了懸掛方便，接觸線采用八字形的獨(dú)特截面形式，截面上的凹槽對(duì)其所受氣動(dòng)力特性影響較大所表現(xiàn)出的氣動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象也最為典型[5]；另外，長期與受電弓相接觸，會(huì)導(dǎo)致接觸線不同磨損[6]，由此產(chǎn)生的截面形狀改變都對(duì)接觸網(wǎng)舞動(dòng)形成產(chǎn)生不同程度的影響。

1.2 覆冰影響

接觸網(wǎng)舞動(dòng)記錄表明[4,7-8]：舞動(dòng)易發(fā)生在覆冰后的線路上，接觸網(wǎng)產(chǎn)生舞動(dòng)時(shí)，其覆冰厚度為3～5 mm。為了研究覆冰對(duì)舞動(dòng)的影響，已經(jīng)有許多學(xué)者模擬導(dǎo)線的凝冰機(jī)理，得到典型的覆冰截面形狀(新月形、扇形、D形、水滴形)[3]。

1.3 線路結(jié)構(gòu)與參數(shù)的影響

接觸網(wǎng)有簡單鏈型、彈性鏈型、復(fù)鏈型三種懸掛方式。復(fù)鏈型懸掛結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，我國現(xiàn)有電氣化鐵路未采用該種懸掛類型[2]。

接觸網(wǎng)懸掛類型、接觸線預(yù)加張力、柱距、吊弦間距等參數(shù)對(duì)接觸網(wǎng)舞動(dòng)是否會(huì)產(chǎn)生影響以及影響程度都有待進(jìn)一步研究。

2 舞動(dòng)的機(jī)理研究

在舞動(dòng)機(jī)理研究中主要考慮的幾個(gè)重要問題：計(jì)算模型的建立；計(jì)算模型的簡化以及自由度的選擇；阻尼模型的選?。粚?duì)所建立方程的求解。舞動(dòng)機(jī)理研究是一個(gè)不斷發(fā)展的進(jìn)程，從一開始的單自由度模型到后來的多自由度模型，目前舞動(dòng)研究中比較常用的還是使用集中質(zhì)量法將細(xì)長導(dǎo)線簡化為單質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型的鄧哈托垂直激發(fā)理論和尼格爾扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論。

2.1 鄧哈托垂直激發(fā)理論[9]

美國的鄧哈托在1932年首先在理論上闡述了導(dǎo)線舞動(dòng)發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理。他提出，覆冰輸電線在強(qiáng)風(fēng)中會(huì)發(fā)生低頻率、大振幅的舞動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與高頻率小振幅的微風(fēng)振動(dòng)現(xiàn)象有著本質(zhì)上的不同。并且證明了舞動(dòng)是由氣動(dòng)力不穩(wěn)定性所引起，當(dāng)升力曲線的負(fù)斜率比阻力曲線的幅值大時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定性。鄧哈托通過集中質(zhì)量法將大跨度單導(dǎo)線簡化為單自由度集中質(zhì)量模型。建立了氣動(dòng)力方程[9]

(1)

其中系統(tǒng)的總阻尼由機(jī)械阻尼項(xiàng)和氣動(dòng)阻尼項(xiàng)所組成

(2)

根據(jù)鄧哈托理論，當(dāng)

(3)

結(jié)構(gòu)總阻尼有小于0的可能，即結(jié)構(gòu)有產(chǎn)生舞動(dòng)的可能，因此鄧哈托判定可作為舞動(dòng)的必要條件。

在鄧哈托理論的構(gòu)架下，式(3)只是舞動(dòng)產(chǎn)生的必要條件，并不能作為充分條件，其原因是因?yàn)榭傋枘犴?xiàng)中機(jī)械阻尼項(xiàng)的不明，因而無法確定總阻尼是否小于0。并且，由于鄧哈托理論完全是建立在單自由度運(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)之上，對(duì)實(shí)際情況做了較大的簡化，會(huì)產(chǎn)生與實(shí)際不符的計(jì)算結(jié)果。因此，嚴(yán)格意義上講鄧哈托垂直激發(fā)理論只能對(duì)舞動(dòng)現(xiàn)象做出定性的描述，不能做定量的分析。

2.2 尼格爾扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論[10-11]

1979年，加拿大的尼格爾在進(jìn)行了大量風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推出了覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)扭轉(zhuǎn)激勵(lì)理論，對(duì)鄧哈托判定作出了有效補(bǔ)充。通過理論推導(dǎo)結(jié)合試驗(yàn)分析得出結(jié)論：導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)方程中扭轉(zhuǎn)方向的氣動(dòng)阻尼小于0且絕對(duì)值大于扭轉(zhuǎn)方向的機(jī)械阻尼時(shí)，系統(tǒng)在扭轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)方向的扭轉(zhuǎn)持振，且當(dāng)導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)自振頻率與垂直方向自振頻率近似吻合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致舞動(dòng)現(xiàn)象。

同鄧哈托一樣，尼格爾仍然采用集中質(zhì)量法建立單根導(dǎo)線的氣動(dòng)力方程[11]

(4)

不同的是，尼格爾將鄧哈托方程中的未知量補(bǔ)充加入了沿導(dǎo)線徑向的扭轉(zhuǎn)角。尼格爾扭轉(zhuǎn)振動(dòng)理論是對(duì)鄧哈托垂直激發(fā)理論很好的補(bǔ)充，但其局限是其計(jì)算模型仍然對(duì)實(shí)際情況做了很大的簡化處理。

3 電氣化鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)的研究

3.1 國外接觸網(wǎng)舞動(dòng)研究

2003年，英國的M.T.Stickland等從鄧哈托理論中的氣動(dòng)阻尼和機(jī)械阻尼分別入手研究發(fā)生在蘇格蘭的接觸網(wǎng)舞動(dòng)現(xiàn)象[6,12]。在氣動(dòng)阻尼研究中，他們利用高頻測(cè)力天平對(duì)一系列的接觸線截面形狀(包括接觸線頂部有凹槽沒有凹槽、接觸線底部有無磨損等)的導(dǎo)線模型進(jìn)行風(fēng)洞剛體測(cè)力試驗(yàn)，測(cè)量計(jì)算出了一系列對(duì)應(yīng)的鄧哈托系數(shù)，并且假設(shè)了接觸網(wǎng)系統(tǒng)的阻尼比為0.1，變換了鄧哈托方程中的阻尼項(xiàng)，得出了臨界風(fēng)速計(jì)算公式[6]

(5)

在設(shè)定式(5)中系統(tǒng)總阻尼d為0(d<0時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生不收斂的簡諧振動(dòng)，即舞動(dòng))作為臨界值后，計(jì)算出了系統(tǒng)的舞動(dòng)臨界風(fēng)速。

在機(jī)械阻尼的研究中，他們對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行了縮尺模型試驗(yàn)，成功通過設(shè)置在接觸網(wǎng)模型上的電壓裝置測(cè)量出接觸線模型自由振動(dòng)后的豎向位移的變化，進(jìn)而利用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中自由衰減振動(dòng)阻尼比計(jì)算的公式算出了接觸線上5個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均阻尼比為0.05。在接觸網(wǎng)模型上設(shè)置了人造阻尼器后，運(yùn)用同樣的試驗(yàn)方法測(cè)出了接觸網(wǎng)模型的平均阻尼比接近0.1。根據(jù)鄧哈托判定臨界風(fēng)速計(jì)算式，加設(shè)阻尼器裝置后的接觸網(wǎng)模型的起舞臨界風(fēng)速為自然狀況下的2倍。并且將此阻尼器加設(shè)到一組現(xiàn)場測(cè)試的接觸網(wǎng)上，通過1年的觀測(cè)，未觀測(cè)到任何舞動(dòng)現(xiàn)象。

M.T.Stickland的研究著重對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)這一特殊索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的舞動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了深入的研究。其成功之處在于，首先通過變換了鄧哈托動(dòng)力方程結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量出系統(tǒng)阻尼比的方法，成功計(jì)算出系統(tǒng)的舞動(dòng)臨界風(fēng)速，在鄧哈托判定的框架下將其從舞動(dòng)的必要條件轉(zhuǎn)變?yōu)槲鑴?dòng)的充要條件；其次從調(diào)整系統(tǒng)機(jī)械阻尼入手，增大了接觸網(wǎng)舞動(dòng)的臨界風(fēng)速，大大提高了系統(tǒng)氣動(dòng)力穩(wěn)定性，減少了舞動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，為接觸網(wǎng)舞動(dòng)災(zāi)害防治提供了很好的解決辦法。但他們的風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)中沒有考慮到雷諾數(shù)的相似原理，且沒有對(duì)覆冰條件下接觸網(wǎng)舞動(dòng)展開研究。并且他們的研究仍然是建立在傳統(tǒng)舞動(dòng)理論即鄧哈托判定之上的，對(duì)實(shí)際接觸網(wǎng)舞動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)復(fù)雜的力學(xué)狀況沒有給出更進(jìn)一步的解釋。

3.2 國內(nèi)接觸網(wǎng)舞動(dòng)研究

班瑞平[8]記載了我國電氣化鐵路京廣線上發(fā)生的兩次接觸網(wǎng)舞動(dòng)現(xiàn)象，并且結(jié)合工程實(shí)踐，提出了鐵路沿線種植防護(hù)林防治接觸網(wǎng)舞動(dòng)的措施。曹樹森、孫立金等[13-14]通過數(shù)值模擬的方法，利用通用有限元軟件ANSYS對(duì)我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)的風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。李榮帥等[15]對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)自振特性及橫向風(fēng)振動(dòng)力在通用有限元ABAQUS軟件中進(jìn)行了有限元計(jì)算分析。

2012年，謝強(qiáng)等[5,16]結(jié)合我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)實(shí)際情況，開展了一系列的舞動(dòng)研究。他們利用高頻測(cè)力天平對(duì)無覆冰與覆冰情況下接觸線截面按2∶1的縮尺模型進(jìn)行剛體測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)，完整地測(cè)出了-90°～90°風(fēng)攻角下的氣動(dòng)力三分量系數(shù)；并利用鄧哈托判定分析了接觸線模型的舞動(dòng)穩(wěn)定性，得出了八字形接觸線截面上部的凹槽對(duì)氣動(dòng)力系數(shù)影響明顯，易導(dǎo)致氣動(dòng)力失穩(wěn)，產(chǎn)生舞動(dòng)的結(jié)論。

3.3 接觸網(wǎng)防舞措施的研究進(jìn)展

前已述及，M.T.Stickland等[12]結(jié)合蘇格蘭鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)出了一種以加大接觸網(wǎng)體系機(jī)械阻尼為原理來防治接觸網(wǎng)舞動(dòng)的裝置。該裝置附加在接觸網(wǎng)的支架腕臂上，以增加接觸網(wǎng)機(jī)械阻尼為原理，提高舞動(dòng)發(fā)生的臨界風(fēng)速，試驗(yàn)表明，該阻尼器可以有效地增加接觸網(wǎng)的機(jī)械阻尼(增幅近2倍)，并通過加設(shè)在試驗(yàn)接觸網(wǎng)線路上進(jìn)行一年的測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)舞動(dòng)現(xiàn)象，取得了成功，值得國內(nèi)廣大致力于接觸網(wǎng)舞動(dòng)的研究人員借鑒。

張寶奇[17]結(jié)合實(shí)際舞動(dòng)現(xiàn)場防治經(jīng)驗(yàn)，提出了一種以限制接觸網(wǎng)扭轉(zhuǎn)為目的的附加懸掛加裝防振錘的防舞方法，但該方法還需要進(jìn)一步在實(shí)際接觸網(wǎng)舞動(dòng)現(xiàn)場中驗(yàn)證。謝強(qiáng)等[18-19]結(jié)合我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)施工條件，開發(fā)出彈性吊弦阻尼器和接觸網(wǎng)自張力抗風(fēng)裝置的兩種防治接觸網(wǎng)舞動(dòng)的設(shè)備。彈性阻尼吊弦阻尼器的原理是增加吊弦阻尼，而吊弦連接著接觸線和承力索，從而增加了整個(gè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的機(jī)械阻尼，起到抑制接觸網(wǎng)舞動(dòng)發(fā)生的作用；接觸網(wǎng)自張力抗風(fēng)裝置以斜向交叉張拉的形式加設(shè)在上下行接觸網(wǎng)之間，通過交叉中心點(diǎn)處的自張力阻尼器限制上下行接觸網(wǎng)的相對(duì)位移，從而達(dá)到抑制接觸網(wǎng)舞動(dòng)產(chǎn)生的目的。但由于種種原因，目前這兩項(xiàng)專利都未能在實(shí)際電氣化鐵路工程中推廣。

4 存在的問題及研究方向

當(dāng)前電氣化鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)研究方面主要存在以下問題有待研究解決。

第一，現(xiàn)有的舞動(dòng)理論大多對(duì)實(shí)際情況作了不可忽視的簡化，其計(jì)算結(jié)果尚且不能滿足工程精度的需要，對(duì)舞動(dòng)機(jī)理性的研究有待進(jìn)一步深入。

第二，接觸網(wǎng)作為一種特殊的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其舞動(dòng)與一般單根導(dǎo)線有所不同?，F(xiàn)有國內(nèi)外的接觸網(wǎng)舞動(dòng)研究大多研究對(duì)象只針對(duì)單根接觸線，而忽視了接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中吊弦、承力索等對(duì)舞動(dòng)的影響。

第三，考慮到當(dāng)前接觸網(wǎng)舞動(dòng)記錄的局限以及現(xiàn)場舞動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的匱乏，通過風(fēng)洞氣彈性試驗(yàn)對(duì)接觸網(wǎng)縮尺模型進(jìn)行舞動(dòng)研究較為可行。

第四，當(dāng)前接觸網(wǎng)防舞裝置的研究還不能滿足工程需要，亟待研究人員結(jié)合我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)實(shí)際情況進(jìn)行研究，針對(duì)性地開發(fā)防舞裝置并進(jìn)行測(cè)試以最終投入使用。

第五，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益強(qiáng)大和大型通用有限元軟件的不斷發(fā)展，利用有限元計(jì)算模擬接觸網(wǎng)舞動(dòng)及防治措施的研究工作已經(jīng)全面深入展開，考慮到現(xiàn)有舞動(dòng)理論的缺陷，數(shù)值計(jì)算的結(jié)果值得期待。

5 結(jié)論

當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)的研究尚不成熟，舞動(dòng)機(jī)理的研究工作雖已經(jīng)形成了一些有著實(shí)際意義的理論，但這些理論大多對(duì)實(shí)際情況作出了不可忽視的簡化，并不能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)舞動(dòng)的發(fā)生。然而，這些理論對(duì)舞動(dòng)現(xiàn)象的定性意義重大，在這些理論的基礎(chǔ)上，大量防舞措施有待在鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行中付諸實(shí)際，在鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)災(zāi)害的防治中擔(dān)當(dāng)重任。此外，目前已經(jīng)對(duì)接觸網(wǎng)舞動(dòng)的數(shù)值計(jì)算模擬展開了廣泛的研究，相較于已經(jīng)形成的作出較大簡化的舞動(dòng)理論，數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展值得期待。

隨著我國當(dāng)前電氣化鐵路建設(shè)的蓬勃發(fā)展以及電氣化鐵路技術(shù)走出國門、走向世界的巨大成就，近年來電氣化鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)出現(xiàn)的頻率越來越高，需要引起社會(huì)各方各面大力關(guān)注，共同防治接觸網(wǎng)舞動(dòng)災(zāi)害，為電氣化鐵路安全、穩(wěn)定運(yùn)營提供保障。鑒于當(dāng)前電氣化鐵路接觸網(wǎng)舞動(dòng)理論和防舞設(shè)備都還不夠成熟，因此，還需要研究人員進(jìn)一步深入的探討和研究，以確保電氣化鐵路運(yùn)營的安全穩(wěn)定。

[1]劉建國.高速鐵路概論[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[2]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2003.

[3]郭應(yīng)龍,李國興,尤傳勇.輸電線路舞動(dòng)[M].北京:中國電力出版社,2002.

[4]鄭州鐵路局.洛襄2月10日(鄧州-局界)風(fēng)雪災(zāi)害處理情況及建議[R].鄭州：鄭州鐵路局,2011.

[5]謝強(qiáng),王巍,張昊,等.高速鐵路接觸線覆冰后氣動(dòng)力特性的風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J].中國鐵道科學(xué),2014(1):78-85.

[6]Stickland M T, Scanlon T J. An investigation into the aerodynamic characteristics of catenary contact wires in a cross-wind[J]. Proceedings Of The Institution of Mechanical Engineers Part F-Journal of Rail and Rapid Transit, 2001,215(4):311-318.

[7]中國鐵路建設(shè)集團(tuán)有限公司.中鐵建關(guān)于南陽風(fēng)雪災(zāi)害氣象條件及情況匯報(bào)[R].北京：中國鐵路建設(shè)集團(tuán)有限公司,2011.

[8]班瑞平.接觸網(wǎng)線索舞動(dòng)現(xiàn)象的研究[J].鐵道機(jī)車車輛,2004(1):64-66.

[9]Den Hartog J P. Transmission line vibration due to sleet[J]. American Institute of Electrical Engineers, Transactions of the, 1932,51(4):1074-1086.

[10]Nigol O, Buchan P G. Conductor Galloping-Part II Torsional Mechanism[J]. Power Apparatus and Systems, IEEE Transactions on, 1981,PAS-100(2):708-720.

[11]Nigol O, Buchan P G. Conductor Galloping Part I-Den Hartog Mechanism[J]. Power Apparatus and Systems, IEEE Transactions on, 1981,PAS-100(2):699-707.

[12]Stickland M T, Scanlon T J, Craighead I A, et al. An investigation into the mechanical damping characteristics of catenary contact wires and their effect on aerodynamic galloping instability[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F-Journal of Rail and Rapid Transit, 2003,217(2):63-71.

[13]曹樹森,柯堅(jiān),鄧斌,等.強(qiáng)風(fēng)地區(qū)接觸網(wǎng)動(dòng)力穩(wěn)定性分析[J].中國鐵道科學(xué),2010(4):79-84.

[14]孫立金.考慮風(fēng)載的接觸網(wǎng)支持懸掛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2010(6):119-121.

[15]李榮帥,謝強(qiáng),周鋒,等.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)自振特性及橫向風(fēng)振動(dòng)力分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009(1):98-100.

[16]謝強(qiáng),王巍,李海若.高速鐵路接觸線氣動(dòng)力特性的風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J].中國鐵道科學(xué),2012(6):75-82.

[17]張寶奇.接觸網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生舞動(dòng)的原因及對(duì)策[J].西鐵科技,2000(2):38-39.

[18]謝強(qiáng),李榮帥.電氣化鐵路接觸網(wǎng)彈性吊弦阻尼器及其制造方法:中國,ZL 200910051677.7[P].2011-04-06.

[19]謝強(qiáng),李榮帥.電氣化鐵路接觸網(wǎng)自張力抗風(fēng)裝置及其使用方法:中國,ZL 200910051678.1 [P].2011-04-06.

Researches on Wind-induced Galloping of Electric Railway Catenary

ZHANG Hao1， XIE Qiang2

(1.Department of Structural Engineering， Tongji University， Shanghai 20092， China;2.State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 20092， China)

In order to deal with the disaster-prone wind-induced electric railways catenary galloping， a series of domestic and international literature about catenary galloping are summarized. Some results are as follows. The underlying causes of galloping are so complicated that the existing galloping theories can not be used to for accurate and quantitative analysis of catenary galloping. The development of anti-galloping devices to suppress catenary galloping is a feasible way. Finite element simulation analysis may provide a new approach for the study of catenary galloping. Finally， the remaining problems about catenary galloping are addressed and further research details and methods are proposed.

Electric railway; Catenary; Galloping; Wind; Experimental investigation

2014-11-17；

2014-12-21

鐵道部科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(J2011J006)； 中央高?；A(chǔ)研究資助項(xiàng)目(2011TJ11021)

張 昊(1987—)，男，碩士研究生，E-mail：dj0520@yeah.net。

1004-2954(2015)09-0145-04

U225

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.09.032