接觸網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)處理

1、接觸網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)處理概述目前國內(nèi)主流使用的弓網(wǎng)動態(tài)仿真計算軟件， 可以評估接觸 線和受電弓之間的接觸壓力或受電弓彈簧和滑板之間的作用力、 描述受電弓的平移和旋轉(zhuǎn)運動、 仿真指定檢測點在弓網(wǎng)作用下的 動態(tài)情況以及仿真吊弦的擺動情況等， 并根據(jù)仿真計算結(jié)果生成 統(tǒng)計數(shù)據(jù)和圖表。但該軟件基于 dos 版的內(nèi)核，全英文版，數(shù)據(jù) 腳本完全靠人工以命令行的方式錄入，易出錯，難排查。同時沒 有適合中國國情的機車受電弓模型庫。 我們和上海錦申信息科技 XX公司合作開發(fā)了接觸網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)處理軟件JCI ink 系統(tǒng)。仿真軟件指令和數(shù)據(jù)分析輸入數(shù)據(jù)基本要求 在向仿真中的指令和參數(shù)文件輸入指令和數(shù)據(jù)時， 輸入格式 必須

2、嚴(yán)格滿足規(guī)定的要求：指令和數(shù)據(jù)行必須是連續(xù)的字符或空格，不能包含制表符； 各條指令的各個數(shù)據(jù)文本必須插入在指定的列范圍； 指令的編號內(nèi)容必須使用整數(shù)， 數(shù)字文本不以不能包含小數(shù) 點符號“ .” ；指令的數(shù)值內(nèi)容必須在小數(shù)位使用小數(shù)點符號“ . ”，如 “10”必須輸入為“ 10. ” 。弓網(wǎng)數(shù)據(jù)弓網(wǎng)數(shù)據(jù)中包含了用于描述接觸網(wǎng)系統(tǒng)的指令和參數(shù)， 主要 的指令和內(nèi)容如下表：仿真中使用的每一個受電弓(對應(yīng)于弓網(wǎng)數(shù)據(jù)中PANT指令) 使用一個數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)名稱的格式為PAN0_n.DAT其中n為受電弓編號( n=1,2,3,4,5,6 )。同時仿真將支持的受電弓分為 2、3和 5、4、6、7、8、9、

3、10型，參數(shù)輸入內(nèi)容需要根據(jù)受電 弓的類型來確定。仿真使用的難點需求分析由于仿真仿真軟件的輸入?yún)?shù)十分繁雜， 同時仿真軟件的仿 真計算和生成圖表是靠獨立的應(yīng)用程序來完成的， 增加了操作的 步驟，因此，需要設(shè)計一個接口程序以簡化仿真的操作，提高工 作效率。主要的需求如下：能夠提供一個統(tǒng)一的程序界面， 完成模型數(shù)據(jù)輸入、 進行仿 真計算、 生成仿真數(shù)據(jù)和圖表等工作， 讓用戶在一個集成的環(huán)境 中完成整個仿真內(nèi)容；能夠?qū)崿F(xiàn)一個仿真參數(shù)輸入接口，避免直接輸入仿真指令， 而直接輸入接觸網(wǎng)和受電弓的安裝或?qū)傩詤?shù)， 由程序自動完成 仿真參數(shù)的計算，并創(chuàng)建仿真輸入文件；能夠自動調(diào)用仿真程序， 自動進行仿真計算

4、， 并能獲取仿真 的計算結(jié)果并創(chuàng)建圖表。弓網(wǎng)仿真模型根據(jù)仿真軟件的數(shù)據(jù)輸入要求， 接口程序?qū)Ψ抡孢^程中需要 的數(shù)據(jù)進行整合， 建立一個完整的弓網(wǎng)仿真模型。 仿真軟件的輸 入數(shù)據(jù)包括弓網(wǎng)數(shù)據(jù)、 受電弓數(shù)據(jù)等， 根據(jù)其內(nèi)容可以將仿真軟 件的輸入數(shù)據(jù)分為三部分： 接觸網(wǎng)模型參數(shù)、 受電弓模型參數(shù)和 仿真配置參數(shù)。 接觸網(wǎng)模型參數(shù)主要包括仿真區(qū)段的接觸網(wǎng)線索 參數(shù)、支柱布置情況、跨距內(nèi)的吊弦吊索等布置情況、支柱裝配 參數(shù)等； 受電弓模型參數(shù)包括仿真使用的每個受電弓的類型、 位 置和與參數(shù)； 仿真配置參數(shù)則包括仿真的基礎(chǔ)設(shè)置和需要生成的 圖表的參數(shù)等，整個模型的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。仿真參數(shù)的計算如前文所

5、訴， 弓網(wǎng)數(shù)據(jù)中有部分指令是需要事先計算的“等 效參數(shù)”， 而這些參數(shù)不能從接觸網(wǎng)的零件參數(shù)中簡單獲得， 而 且不容易理解， 因此接口程序需要實現(xiàn)輸入常規(guī)零件參數(shù)而計算 成仿真計算需要的“等效參數(shù)”的功能。 根據(jù)仿真軟件包的用戶 手冊和提供的計算表格， 需要間接計算的參數(shù)有： 吊弦上下線夾 質(zhì)量、定位管等效質(zhì)量、定位管等效重量和定位器等效質(zhì)量、弧 度量。吊弦線夾質(zhì)量根據(jù)仿真用戶手冊中關(guān)于 HENG旨令的描述：由于吊弦的質(zhì) 量依賴與吊弦的長度， 因此吊弦的長度需要在仿真計算過程中以 迭代的方式修正吊弦的長度。吊弦的長度輸出在*.OUT文件中，因此接口程序需要從該文件中讀取吊弦參數(shù)，并修正HENG

6、旨令。HENG旨令中上下線夾的質(zhì)量必須包括承力索線夾或接觸線線夾 本體的質(zhì)量和吊弦線歸算至線夾上的質(zhì)量。等效質(zhì)量定位管等效質(zhì)量、 定位管等效重量以及定位器等效質(zhì)量均是 由接觸網(wǎng)支柱裝配相關(guān)的幾何參數(shù)和零件的質(zhì)量或單位質(zhì)量計 算。對于無定位安裝和無定位管吊弦安裝的支柱， 通常只考慮定 位器等效質(zhì)量， 而對于彈性鏈形懸掛中使用定位管吊弦的支柱裝 配方式， 則還要考慮定位管的等效質(zhì)量和等效重量。 計算這些等 效質(zhì)量的幾何參數(shù)和零件質(zhì)量包括： 定位管根部至定位管吊線的 距離、定位管根部至定位底座的距離、定位管全長、定位管單位 長度質(zhì)量、定位管吊線長度、定位管吊弦單位長度質(zhì)量、定位器 長度、定位器單位長

7、度質(zhì)量、定位線夾質(zhì)量、吊弦鉤質(zhì)量、定位 底座質(zhì)量、定位鉤質(zhì)量等?；《攘?在圓曲線上，仿真中的弧度量可以通過相鄰的跨距長度和曲 線半徑來計算， 而在緩和曲線上的支柱， 則需要相鄰三根支柱每 兩根支柱的距離計算。集中質(zhì)量在仿真中有兩種情況下需要使用集中質(zhì)量參數(shù)。（1）接觸線和承力索上安裝的線夾引起的線索某點的質(zhì)量 突然增大，在仿真中需要在該處添加一個集中質(zhì)量參數(shù)。中心錨結(jié)線夾中心錨結(jié)處的跨距， 由于安裝了中心錨結(jié)線夾， 在輸入該跨 距參數(shù)時需要考慮線夾的質(zhì)量。 在接口程序中可以通過指定接觸 線中心錨結(jié)線夾和承力索中心錨結(jié)線夾的質(zhì)量， 以及兩線夾的相 對位置來生成該跨的集中質(zhì)量參數(shù)。電連接線夾 由于

8、接觸懸掛的個別跨距還需要安裝橫向電連接和錨段 關(guān)節(jié)電連接，此處也需要考慮集中質(zhì)量。在接口程序中，可以通 過指定電連接線夾的質(zhì)量， 及安裝位置來確定集中質(zhì)量參數(shù)的內(nèi) 容。終端錨固在錨段的始末跨距， 需要安裝終端錨固線夾以及絕緣子， 因 此也要使用集中質(zhì)量參數(shù)，處理方式與電連接線夾的相同?？缇嘀械木€夾處理流程如下： （2）在錨段關(guān)節(jié)處，同一跨距的兩組懸掛中，吊弦的布置 情況或線夾的安裝情況不同， 由于仿真在定義錨段關(guān)節(jié)的跨距時 要求同一跨距的兩組懸掛在同一安裝位置處必須有吊弦- 吊弦或吊弦 -集中質(zhì)量對應(yīng)關(guān)系，如果不滿足該關(guān)系，則需要添加一個 較小的不影響接觸網(wǎng)動態(tài)特性的輔助點，即集中質(zhì)量參數(shù)。錨

9、段關(guān)節(jié)處使用集中質(zhì)量進行對齊的處理流程如下： 仿真數(shù)據(jù)處理程序組成仿真數(shù)據(jù)處理程序主要實現(xiàn)弓網(wǎng)模型參數(shù)輸入數(shù)據(jù)、 仿真計 算接口和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理。 弓網(wǎng)模型參數(shù)實現(xiàn)一個易用的輸入數(shù)據(jù)處理，讓用戶能以更貼近于常規(guī)接觸網(wǎng)設(shè)計工作的方式來創(chuàng) 建仿真模型，通過輸入接觸網(wǎng)的常規(guī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，由接口程序來完成仿真指令和參數(shù)文件的創(chuàng)建； 仿真計算接口自動調(diào)用仿真程序 完成仿真計算，捕獲計算過程中產(chǎn)生的警告、錯誤等信息；仿真 結(jié)果數(shù)據(jù)處理主要能根據(jù)仿真結(jié)果進行分析并以數(shù)據(jù)和圖表的 形式展現(xiàn)，結(jié)構(gòu)如下圖所示。弓網(wǎng)模型參數(shù)輸入數(shù)據(jù)設(shè)置仿真模型使用的零件和線索參數(shù)， 如接觸線的單位長度 質(zhì)量、張力，吊弦線夾的質(zhì)量等；

10、布置支柱和劃分錨段；仿真基本設(shè)置，如列車的行駛速度；設(shè)置需要生成的圖表的配置參數(shù)。仿真計算接口仿真計算接口根據(jù)仿真模型的數(shù)據(jù)生成仿真輸入指令參數(shù)并創(chuàng)建包含弓網(wǎng)數(shù)據(jù)、受電弓仿真參數(shù)等的數(shù)據(jù)文件， 然后調(diào)用 仿真仿真程序完成仿真計算。整個仿真文件的創(chuàng)建過程均不需要 用戶進行控制，程序能根據(jù)模型數(shù)據(jù)進行計算，得到仿真指令需 要的仿真參數(shù)，同時能自動格式化輸入?yún)?shù)文件以符合仿真的輸 入要求。完成仿真計算后，仿真計算接口能輸出仿真計算過程中 產(chǎn)生的提示或錯誤信息反饋給用戶。仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理和展示對仿真軟件輸出數(shù)據(jù)進行分析， 統(tǒng)計以表格和圖形的形式體 現(xiàn)。輸出仿真接觸壓力統(tǒng)計、標(biāo)準(zhǔn)接觸壓力統(tǒng)計、離線統(tǒng)計、

11、吊 弦數(shù)據(jù)、定位器數(shù)據(jù)、懸掛布置圖、接觸壓力曲線和受電弓抬升 曲線等信息。接口程序的實現(xiàn)以Visual Studio 2010 為平臺，使用C#語言實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處 理程序。接口程序的操作采用下拉菜單和對話框的模式進行人機 交互。主要界面介紹接口程序的主界面如圖所示。 該界面包括三部分， 首先最上 面是程序的主菜單，可以進行項目管理、仿真計算、程序設(shè)置、 獲取幫助信息等操作； 然后左側(cè)是一個樹狀目錄， 可以顯示當(dāng)前 打開的仿真項目的內(nèi)容， 如接觸網(wǎng)模型的相關(guān)參數(shù)、 仿真計算的 圖表信息；界面的右側(cè)則是用來顯示左側(cè)樹狀目錄選擇的節(jié)點對 應(yīng)的內(nèi)容。仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理 仿真數(shù)據(jù)處理程序?qū)Ψ抡娼Y(jié)果自動進行分析，處理，統(tǒng)計。 在查看統(tǒng)計數(shù)據(jù)界面可以查看仿真接觸壓力統(tǒng)計、 標(biāo)準(zhǔn)接觸壓力 統(tǒng)計和離線統(tǒng)計等各類仿真統(tǒng)計信息。 在查看吊弦數(shù)據(jù)界面查看 仿真范圍的包含錨段編號，上下線架高度，吊弦長度，張力等吊 弦計算數(shù)據(jù)。 在查看定位器數(shù)據(jù)界面可以查看支柱位置、 定位器 質(zhì)量，張力等信息。可以自由組合的選擇懸掛布置圖、接觸壓力 曲線和受電弓抬升曲線進行對仿真數(shù)據(jù)的分析、 比較。