高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路摘 要 本文針對(duì)既有鐵路接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，提出了高速鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，接觸網(wǎng)系統(tǒng)的多個(gè)方面。探討了設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的技術(shù)方向，為接觸網(wǎng)工程設(shè)計(jì)人員提出了參考性建議。 -關(guān)鍵詞 高速 接觸網(wǎng) 設(shè)計(jì)前言 對(duì)于高速電氣化鐵路來說接觸網(wǎng)系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)影響著高速受流的性能。在高藝過程中接觸網(wǎng)和受電弓的運(yùn)行狀態(tài)相互影響，其中若有任何不相匹配的性能就會(huì)破的正常取流?？偟膩碚f接觸網(wǎng)是一個(gè)沿線質(zhì)量分配、剛度等不同的彈性系統(tǒng)；受電弓本身是由框架、彈構(gòu)成的彈性構(gòu)件。并且固定在一個(gè)縱向，橫向加速度不斷變化著的電力機(jī)車上。在受電弓自力作用下整個(gè)接觸網(wǎng)有不同程度的位移和振動(dòng)。并與受電弓

2、構(gòu)成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。其振動(dòng)筐和頻率受到接觸線高度接觸網(wǎng)彈性，吊弦長度、及接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)和受電弓結(jié)構(gòu)等技術(shù)良韻制約加之外界環(huán)境的影響此振動(dòng)非常復(fù)雜。當(dāng)此振動(dòng)系統(tǒng)中的接觸線和受電弓的振囪不能協(xié)凋一致時(shí)。就會(huì)造成離線。嚴(yán)重影響受流質(zhì)量臼因此若要保障高速運(yùn)行時(shí)的良好醞。就必須同時(shí)考慮采用技術(shù)合理并相互良好匹配的接觸網(wǎng)與受電弓同時(shí)改進(jìn)二者的相關(guān)性能。因此，要求在設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)改變以往中低速鐵路接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)思路開辟一條新的成與高速受電弓相互良好匹配的接觸網(wǎng)系統(tǒng)。卜高速電氣化鐵路中。各國專家對(duì)接觸網(wǎng)一受電弓系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)均進(jìn)行了長期深日探索。所涉及的項(xiàng)目具有極大深度。并且，反復(fù)在各大干線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證研究

3、這對(duì)于高速電氣化剛剛起步的中國鐵路來說，無疑是極其有益的。懸掛方式的選用與設(shè)計(jì)思路良性能和綜合經(jīng)濟(jì)性上比較。彈性鏈形懸掛具有較大的優(yōu)點(diǎn)，但懸掛方式的最終選用指導(dǎo)思想和總體目標(biāo) 陸上適用于高速的接觸網(wǎng)懸掛形式主要有三類：復(fù)鏈形懸掛、彈性單鏈形懸掛和簡 瞄的接觸網(wǎng)導(dǎo)線及材質(zhì)龜同樣的工作張力，三種懸掛的波動(dòng)傳播速度相同影響咖彈性k和彈性差異系數(shù)笆暈按此標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)鏈形的彈性差異系數(shù)s4彈性單鏈形的巨10而簡單單鏈形的49，差別是非常明顯的，從技術(shù)性能上來看，復(fù)鏈形應(yīng)是最好的。但如果的取用不同，e的差別則不足以說明三種懸掛的優(yōu)劣，需具體分析。 從國外的研究、認(rèn)識(shí)發(fā)展過程和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)分析，運(yùn)行速度在250km

4、h以上時(shí)，由于目前的材料工藝水平限制了c的進(jìn)一步提高，因此改善接觸網(wǎng)彈性顯得十分必要和有效。在速度達(dá)到350kmh以上時(shí)，簡單單鏈形甚至彈性單鏈形的潛力已經(jīng)十分有限。因此，從各項(xiàng)技術(shù)性能來看長遠(yuǎn)地講?復(fù)鏈形懸掛是高速接觸網(wǎng)的最佳懸掛方案。但由于復(fù)鏈形造價(jià)昂貴且構(gòu)造安裝非常復(fù)雜考慮到目前我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，因此即使現(xiàn)在(近期)暫不采用，也應(yīng)在支柱容量和高度、跨距等方面預(yù)留安裝復(fù)鏈形的條件。 彈性單鏈形懸掛和簡單單鏈形懸掛的主要區(qū)別是在形式上有無彈性吊索(即y形吊弦)。彈性吊弦的設(shè)置可以明顯改善彈性差異系數(shù)，并帶來一系列技術(shù)上的好處，從而達(dá)到較好的技術(shù)性能。雖然彈性吊索的安裝調(diào)整需要在精密安裝條件下，

5、借助一定的專用工具才能保證正常的安裝狀態(tài)但是這在我國是可以實(shí)現(xiàn)的。并且，彈性單鏈形懸掛適于雙弓取流能達(dá)到800t的牽引重量與我國國情較符；而簡單單鏈形懸掛欲達(dá)到時(shí)速300kmh時(shí)，只能要求牽引重量限制在400t，并且機(jī)車頭之間必須用高壓母線聯(lián)結(jié)。因此，從技術(shù)性能經(jīng)濟(jì)性、構(gòu)造復(fù)雜性安全可靠性等各方面進(jìn)行綜合比較，彈性單鏈形懸掛較適合我國高速鐵路的近期目標(biāo)，但必須預(yù)留遠(yuǎn)期復(fù)鏈形懸掛的安裝條件 此外在高速動(dòng)車段的檢修庫內(nèi)考慮到與庫內(nèi)檢修設(shè)備的相互配合宜采用剛性懸掛接觸軌的掛網(wǎng)形式。3 接觸懸掛結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)31 接觸線張力tj和承力索張力tc 理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明，為了達(dá)到高速時(shí)的良好受流質(zhì)量，接觸

6、線張力應(yīng)盡可能大。 理論上講當(dāng)導(dǎo)線截面積相同時(shí)增大導(dǎo)線內(nèi)部的張應(yīng)力，可減小接觸網(wǎng)的彈性增大接觸導(dǎo)線的波動(dòng)傳播速度。德國的re250架空接觸網(wǎng)的120導(dǎo)線設(shè)計(jì)采用了125nmm2的張應(yīng)力。產(chǎn)生的波動(dòng)傳播速度為425kmh。當(dāng)120mm2接觸線內(nèi)的張應(yīng)力為175nmm2時(shí)波動(dòng)傳播速度升至504kmh；同時(shí)多普勒系數(shù)也相應(yīng)增加，在時(shí)速為350kmh時(shí)，從010增大到018；反射系數(shù)由0427降至0392；因而，放大系數(shù)也由43降至2180可以看出接觸線張應(yīng)力的加大改善了架空接觸網(wǎng)的所有特性參數(shù)。這一改善在動(dòng)態(tài)過程中也得以體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)接觸線張力從15kn升至21kn時(shí)，接觸壓力的標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了很多

7、，約降低了25，接觸壓力的峰值也相應(yīng)減小，還可以使抬升量，尤其是動(dòng)態(tài)抬升量得到相當(dāng)大的減小。因此，在設(shè)計(jì)更高速度的架空接觸網(wǎng)時(shí)，增大接觸線張力是改善接觸網(wǎng)特性的一個(gè)強(qiáng)有力的措施。承力索的張力與接觸線的張力有一定的配合關(guān)系承力索的張應(yīng)力的大小影響到反射系數(shù)從前面的特性參數(shù)分析中可知，為了獲得較小的放大系數(shù)，承力索的張應(yīng)力不宜太大。承力索內(nèi)的張應(yīng)力由290nmm2降到2直0nmm2時(shí)，放大系數(shù)從046減小到042，在運(yùn)行速度為280kmh時(shí)放大系數(shù)由22降到20，相當(dāng)于降低了10o有些國家寧愿適當(dāng)放大一些力索弛度，增加結(jié)構(gòu)高度，盡量保持最經(jīng)濟(jì)跨距，而不輕易增大承力索張力導(dǎo)致接觸網(wǎng)的反射系數(shù)的減小這

8、對(duì)運(yùn)行中保持適當(dāng)均勻一致的弓網(wǎng)接觸壓力是有益處的，否則引起配套金具，支柱等工程造價(jià)增大，是很不經(jīng)濟(jì)的 因而從經(jīng)濟(jì)角度和施工安裝角度出發(fā)，在vmax二300kma的運(yùn)行條件下，對(duì)于彈性單鄉(xiāng)懸掛，建議選用的接觸線張應(yīng)力為175nmm2承力索張應(yīng)力為210nmm2即接觸線張宜大于20kn且承力索張力tc宜在15kn一20kn范圍內(nèi)；復(fù)鏈形懸掛的主承力索張力5kn輔助承力索的張力為重5kn或更低些。結(jié)構(gòu)高度hj從前面所述的公式中可知，結(jié)構(gòu)高度不影響任何高速的特性參數(shù)。但是實(shí)際測量結(jié)果卻乏出。增大結(jié)構(gòu)高度改善了弓網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能，這種改善從接觸壓力的標(biāo)準(zhǔn)偏差的降低可以得巨實(shí)。因此為了使架空接觸網(wǎng)適于高速運(yùn)行

9、，有條件時(shí)，應(yīng)給定足夠大的結(jié)構(gòu)高度。但結(jié)構(gòu)高度的采用受到懸掛形式、跨距(經(jīng)濟(jì)性)的影響也與側(cè)面限界有關(guān)因此綜合考f參考實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果，在預(yù)留時(shí)速350kmh的條件下一般選用1518m較為適宜特況下如在隧道內(nèi)或跨線建筑物下?？刹捎?114m。接觸導(dǎo)線懸掛高度h一般高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)的接觸線高度宜盡可能地低其優(yōu)點(diǎn)有：有利于改善受電弓的歸算質(zhì)量、空氣動(dòng)力等特性參數(shù)；減小接觸網(wǎng)支柱容量；減小隧道有跨線建筑物的凈空；減小工程量，降低造價(jià)。在我國，接觸線的高度應(yīng)滿足高速及中速跨線車輛建筑限界及受電弓的工作范圍。由于高電路車輛限界及受電弓的工作范圍采用48m，這樣電力機(jī)車受電弓的最低工作高度為3mm考慮一定

10、的受電弓的振動(dòng)，接觸線的最小高度不應(yīng)小于5300mm。因此綜合考慮其它因素接觸導(dǎo)線的懸掛高度h取l 3m55m為好?？缇鄉(xiāng)根據(jù)接觸網(wǎng)彈性的定義跨中彈性與跨距成正比因此?？缇鄿p小。則跨中的彈性也相應(yīng)減接觸網(wǎng)的彈性差異也就減小而且還能減小接觸網(wǎng)壓力的標(biāo)準(zhǔn)偏差。理論上為了達(dá)到高速子的目的選擇更小的跨距是一個(gè)明顯的解決辦法。但是。從經(jīng)濟(jì)角度來說減小跨距會(huì)造成e數(shù)量增多大大提高工程造價(jià)為了得到較小的彈性而付出如此代價(jià)顯然是不合理的。由臣濟(jì)上跨距應(yīng)盡可能大而又不能降低高速的運(yùn)行特性因此必須進(jìn)行優(yōu)化以解決問題。在高速下條件跨距受彈性差異、結(jié)構(gòu)高度影響較大一般不受風(fēng)負(fù)載的控制。建議標(biāo)準(zhǔn)跨采用6065m最小跨距

11、不小于50m。結(jié)構(gòu)高度為11m時(shí)跨距可取用50m。錨段長度l：錨段長度l主要考慮以下要求：接觸線的張力差不宜超過10一般選用士5的張力差。張力補(bǔ)償靈活。定位器的偏移應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。在溫度變化范圍內(nèi)導(dǎo)線高度的變化在允許的范圍內(nèi)。結(jié)合國外情況、測試和計(jì)算結(jié)果建議直線區(qū)段錨段長度l取為12001400m曲線區(qū)段e減小。錨段關(guān)節(jié)形式錨段關(guān)節(jié)對(duì)于任何接觸網(wǎng)來說，都是運(yùn)行工作硬點(diǎn)區(qū)段，這些工作點(diǎn)經(jīng)常發(fā)生接觸壓力最l電弧及更大的磨耗。因此，必須通過優(yōu)化設(shè)計(jì)。改善關(guān)節(jié)處的接觸網(wǎng)彈性使這些工作點(diǎn)上的最大接觸壓力不超過接觸網(wǎng)其他工作點(diǎn)處的接觸壓力值。這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括： 減小錨段關(guān)節(jié)處的跨距，以減小懸掛點(diǎn)處的彎矩

12、； 加大接觸導(dǎo)線張力，以降低關(guān)節(jié)處跨距內(nèi)的彈性； 限制關(guān)節(jié)處的兩接觸線懸掛抬高量不超過015m； 采用5跨關(guān)節(jié)形式，使較大下錨力對(duì)接觸壓力所產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)延伸懸掛至相鄰支柱。然后再下錨。 在中心跨中央，兩接觸線相距045m，平行架設(shè)，中心跨上兩接觸線的拉出值分別為015m和03m(分布于線路中心兩側(cè))o錨段關(guān)節(jié)的長度按接觸線的最大風(fēng)偏不超過045m來選定。 采用以上優(yōu)化設(shè)計(jì)后測試結(jié)果證明接觸壓力的記錄中不再有突異現(xiàn)象?即使當(dāng)時(shí)速升至400kmh時(shí)也不存在。 在高速接觸網(wǎng)中，絕緣、非絕緣錨段關(guān)節(jié)均存在且與常規(guī)接觸網(wǎng)的錨段關(guān)節(jié)相似。另據(jù)有關(guān)資料顯示?利用輔助承力索將有利于改善關(guān)節(jié)中錨處的硬點(diǎn)影響、阻

13、尼和受流質(zhì)量。 錨段關(guān)節(jié)是局部磨耗嚴(yán)重的區(qū)域。關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)取決于受電弓通過時(shí)的抬升量和允許多大的接觸壓力。這種弓網(wǎng)的作用力決定了接觸線工作支和非工作支的起坡坡度。坡度過大，對(duì)弓產(chǎn)生的附力口分力大?意味著過大的壓力和磨耗?但偏安全。坡度太小，則難以實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)線的起坡要求決定了關(guān)節(jié)的跨數(shù)。 德國采用三或五跨的奇數(shù)跨，過渡點(diǎn)在跨中。法國采用四跨關(guān)節(jié)，過渡點(diǎn)在中心柱處。 通常的設(shè)計(jì)是：為了防止電弧的產(chǎn)生和確保過渡受電弓與線的雙支接觸，設(shè)置一段空間上的平行段。德國在高速試驗(yàn)研究中通過弓網(wǎng)壓力的測試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：實(shí)際上在關(guān)節(jié)區(qū)接觸力始終是過大；壓力硬點(diǎn)和網(wǎng)上波的反射和振動(dòng)干擾才是造成火花的真正原因而不是平行段

14、接觸不夠的問題。 37 拉出值a 根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果，拉出值對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的受流質(zhì)量不產(chǎn)生影響。在考慮風(fēng)偏的影響后?仍采用與常規(guī)接觸網(wǎng)相同的拉出值直線區(qū)段口300l20 38 彈性y吊索的采用 彈性單鏈形接觸網(wǎng)在懸掛點(diǎn)處安裝了彈性吊索，增大了懸掛點(diǎn)處的彈性，從而使沿跨距分布的彈性差異有了可觀改善。一般采用18m長的彈性吊索，可使正定位懸掛點(diǎn)處的彈性與跨中相同。反定位懸掛點(diǎn)處僅略小一點(diǎn)。一般采用14m長的彈性吊索。這樣，均勻統(tǒng)一的彈性可產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的抬升量，而且使受電弓僅有少量的垂直位移。在試驗(yàn)及運(yùn)行中均證明了彈性吊索對(duì)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性所產(chǎn)生的積極效應(yīng)因此應(yīng)運(yùn)用于高速架空接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)中。但是。當(dāng)列

15、車速度超過250kmh時(shí)，受流質(zhì)量，不僅與接觸網(wǎng)的彈性均勻有關(guān)，更與其振動(dòng)有關(guān)，此時(shí)為避免發(fā)生事故?要求彈性吊索的調(diào)整必須精確。 從技術(shù)上講，有y吊索。彈性更均勻。增加一點(diǎn)投資，帶來明顯的改進(jìn)效果。具體而言： (1)增加懸掛點(diǎn)處的彈性o (2)沿跨距方向的彈性分布均勻，不均勻度僅為10au20。 (3)懸掛點(diǎn)處的接觸力尖峰消失了o (4)避免了局部磨耗，從而使接觸導(dǎo)線的壽命提高一倍。 (5)能采用較大跨距(大于60m)，從而減少投資。 (6)因此增加的費(fèi)用小于05o3.9 接觸線預(yù)留弛度 架空接觸網(wǎng)在跨中相對(duì)于懸掛點(diǎn)處有一定弛度。是由于彈性沿跨距分布不均勻受電弓在中抬升接觸線比在懸掛點(diǎn)處更大，

16、因而，如果假設(shè)受電弓的接觸壓力不受運(yùn)行速度的影響單鏈形懸掛采用預(yù)留弛度為受電弓與接觸線提供了一定的平行接觸徑路對(duì)改善受流起著想不到的效果根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，預(yù)留弛度一般取跨距的0。3o至重蝙。 但是。實(shí)驗(yàn)證明。當(dāng)跨中和懸掛點(diǎn)處的彈性差異相當(dāng)大特別是在80m及以上的大跨距卜且架空接觸網(wǎng)所采用的運(yùn)行速度較低時(shí)，預(yù)留弛度則似乎是有益的。當(dāng)?shù)跸业姆且恢滦缘?0時(shí)預(yù)留弛度則不再有效。因此在設(shè)計(jì)高速接觸網(wǎng)的運(yùn)行速度達(dá)到250kmh以上跨取65m時(shí)無需采用預(yù)留弛度。3.10接觸線坡度 據(jù)有關(guān)國外資料分析在運(yùn)行速度為250300kmh的要求下，接觸線高速變化過渡應(yīng)采較緩并較統(tǒng)一的坡度，要求接觸線相對(duì)于軌面的坡度不應(yīng)

17、超過00015。而且在相鄰兩跨的芝度變化不應(yīng)超過總坡度的一半即0。00075。重1吊弦間距 吊弦間距對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系有影響。日本復(fù)鏈形接觸網(wǎng)多采用密式分布。吊弦間距5mo西歐單形接觸網(wǎng)多采用稀式分布。吊弦間距9mo 我國吊弦分布初步設(shè)計(jì)為68m最后根據(jù)受電弓參數(shù)及其他接觸網(wǎng)參數(shù)確定。 高速接觸網(wǎng)懸掛主要設(shè)備及零部件的設(shè)計(jì) 由于勞動(dòng)力的昂貴設(shè)備及零部件的選用優(yōu)先以無維修少用人工為出發(fā)點(diǎn)。所以選用耐蝕材質(zhì)及少調(diào)整的結(jié)構(gòu)安裝和可靠性高經(jīng)久耐用的設(shè)備，即使一次投資高一些但可減少陳的維修勞動(dòng)投入總的卻是合算的。例如，大量采用銅合金和鋁合金及不銹鋼材質(zhì)；站場內(nèi)鞠腕臂柱含雙腕臂，三腕臂柱)代替軟橫跨；采用帶制動(dòng)功

18、能的高效率棘輪補(bǔ)償器和仍保留瞞中心錨結(jié)；采用帶護(hù)套環(huán)整體吊弦；采用壓接電連接線夾和接頭線夾；采用固定底座式承蒙鞍子；可耐大電流的高壽命隔離開關(guān)；采用碳材質(zhì)受電弓滑板；從使用壽命的經(jīng)濟(jì)性角度寨僅僅是安全上對(duì)受流接觸壓力的上限提出要求等等?？傊?。根據(jù)其國情和技術(shù)水平要求制定了一套完全不同的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和零部件。但其中的不少設(shè)計(jì)思路值得借鑒。 高速接觸網(wǎng)懸掛主要設(shè)備及零部件包括以下內(nèi)容：(1)接觸線材質(zhì)及構(gòu)造接觸線是高速接觸網(wǎng)中唯一直接通過滑動(dòng)摩擦方式向機(jī)車受電弓授電且處于無備用工下的重要線材，其工作安全系數(shù)、載流能力、波動(dòng)傳播速度的設(shè)定、工作張力及對(duì)接觸網(wǎng)蝴彈性。其耐磨耗性、耐腐蝕性耐高溫強(qiáng)度無不對(duì)高

19、速安全行車起著至關(guān)重要的。因此陰材質(zhì)及構(gòu)造的選擇，必須圍繞這些技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)合理地層開高速電氣化鐵路牽引電流大(600一1000a)，銅作為良好的電工業(yè)用導(dǎo)體應(yīng)為首選材質(zhì)蘑外的高速鐵路接觸線而言，基本采用的是銅和銀銅合金，聯(lián)邦德國近期研制出了用于高速線的高強(qiáng)度鎂銅合金接觸線但鎂銅合金線在國內(nèi)尚無成熟制造經(jīng)驗(yàn)，須引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。日本在80年代研制出銅包鋼復(fù)合型接觸線，意在取代常速電氣化鐵路中的110mm銅或銅合金線?如果加以改進(jìn)，如在不增加總截面積的情況下，適當(dāng)調(diào)整銅鋼截面比適當(dāng)增大載流面積、提高導(dǎo)電率降低拉斷力，應(yīng)可設(shè)計(jì)出適用于高速的銅包鋼接觸線。下面將可采用的高速接觸線列表如下：表 1 (2)

20、承力索材質(zhì)及構(gòu)造 高速接觸網(wǎng)的承力索更確切地講應(yīng)是載流承力索它不但承受其下方接觸線及線上金具通過吊弦傳遞上來的自重、冰、風(fēng)及自身荷載，而且從電氣技術(shù)要求上它也應(yīng)分擔(dān)部分受接觸線截面限制的牽引電流，從其擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾巧四湍バ阅芤酝鈶?yīng)與接觸線應(yīng)具備的性能差不多它的導(dǎo)電性能良好不僅在分流，也可降低網(wǎng)的阻抗，改善網(wǎng)壓，適當(dāng)?shù)墓ぷ鲝埩?duì)接觸網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起關(guān)鍵作用，對(duì)抵御突發(fā)性的事故，縮小事故影響范圍也起重要作用。 承力索的材質(zhì)，國外一般采用銅合金，如青銅、鎘銅絞線等，截面積一般在5070mm也有為降低工程造價(jià)采用多股型銅包鋼或鋁包鋼絞線載流承力索，它能經(jīng)濟(jì)合理地根據(jù)接觸線自阻抗和互阻抗分配的電流

21、來確定導(dǎo)流截面，可以根據(jù)工作張力確定承力索的鋼芯截面。復(fù)鏈形懸掛的主承力索的材質(zhì)為鋼承力索或鋼材質(zhì)線，輔助承力索一般仍為鋼材質(zhì)線。 結(jié)合我國京滬電氣化鐵路的自身特點(diǎn)和技術(shù)要求，承力索應(yīng)選用有一定強(qiáng)度，耐疲勞、耐腐蝕性能好的銅合金絞線同時(shí)也可試驗(yàn)采用銅包鋼芯絞線，作為我國其它高速鐵路接觸網(wǎng)或既有鐵路提速改造承力索的備選線材。下面將可采用的高速承力索列表如下：(3)彈性y吊索材質(zhì)及構(gòu)造 在彈性單鏈形懸掛中采用的彈性吊索應(yīng)與承力索的材質(zhì)相應(yīng)，保證彈性吊索與承力索間好的電氣連接。建議采用bz i一35青銅絞線，長度采用18m14m，張力相應(yīng)選用528kn。 (4)支柱 高速鐵路上宜采用等徑的鋼筋混凝土

22、圓桿，以保證一定的強(qiáng)度和少維修。在高架橋上可采頂留杯形基礎(chǔ)的方式立桿。站場內(nèi)宜采用熱鍍鋅硬橫梁。表2 鋼筋混凝土圓桿技術(shù)指標(biāo)（5)畹臂支撐結(jié)構(gòu)及材料高速受流要求腕臂支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能輕宜采用鋁合金制成。而且腕臂支撐結(jié)構(gòu)的采用足以下要求： 具有良好的穩(wěn)定性腕臂連接零件消除相對(duì)滑動(dòng)的可能性； 毒靈活的可調(diào)性； 魯強(qiáng)度滿足使用要求； 毒使用壽命不小于20年。 (6)定位器結(jié)構(gòu)及材料 憲位器結(jié)構(gòu)必須滿足接觸線溫度偏移及接觸線抬升量的要求，并足高速運(yùn)行受電弓安醚的需要。具有限位結(jié)構(gòu)，端部重量不大于10kgfo制造材料宜采用鋁合金，特殊環(huán)境下，睡罐內(nèi)，可采用塑料或grp材質(zhì)o 7)腕臂絕緣子 高速接觸網(wǎng)應(yīng)用

23、了多類絕緣子，一般材質(zhì)為瓷、玻璃鋼塑料和硅橡膠。 絕緣子的絕緣泄漏距離應(yīng)考慮設(shè)計(jì)線路所經(jīng)過地區(qū)的高程污染情況和污穢等級(jí)，并應(yīng)具疇矗要求的機(jī)械強(qiáng)度境臂絕緣子建議采用瓷棒式絕緣子(8)道岔定位及線岔線岔 有交叉式、無交分式、帶輔助第三線的導(dǎo)向式和電動(dòng)傳感控制式四類 交叉式對(duì)側(cè)向通過速度有限制，而且在試驗(yàn)中，產(chǎn)生了接觸壓力峰值并發(fā)生拉弧現(xiàn)象，不太適合高速。如只保證正線通過則可通過凋整交叉處導(dǎo)高來解決。無交分式線岔可以適應(yīng)高達(dá)400kmh的試驗(yàn)要求。帶輔助第三線的導(dǎo)向式線岔的實(shí)際運(yùn)營效果已達(dá)到令人滿意的水平。電動(dòng)式可控制式使二根交叉導(dǎo)線的交叉點(diǎn)不發(fā)生機(jī)械接觸，理論上完全不干擾各線的通過速度能力。 因此

24、上述的無交分式線岔和帶輔助第三線的導(dǎo)向式線岔可用于我國高速線上需高速通過的地段，但后者需要較大的安裝空間，故不適合密集咽喉區(qū)。對(duì)側(cè)向速度限制的地段仍可采用交叉式線岔。 道岔定位 道盆處接觸導(dǎo)線的空間如何定位取決于受電弓的尺寸和滑板取流方式。德國的接觸網(wǎng)線岔為交叉式線岔但和我國的交叉式線岔定位有很大的不同。德國的交叉式線岔可以滿意地達(dá)到受電弓350kmh速度的通過要求。其特點(diǎn)有：雙腕臂定位大結(jié)構(gòu)高度，交叉吊弦、帶一定弧度的滑板形狀、長線岔、“不限制”定位柱位置等特點(diǎn)o(注：按uic 6062uic 608條款我國的受電弓尺寸和德國的同屬1950mm檔的類型。德國弓的滑板弧度形狀有一點(diǎn)不同但有效受

25、電弓工作寬度還稍窄。實(shí)際應(yīng)用中，德國的接觸線拉出值普遍用足400mm跨距7080m，風(fēng)速至少26ms(大時(shí)致3337ms)，接觸導(dǎo)線張力重0kn卻少有鉆弓現(xiàn)象。) 關(guān)鍵技術(shù)在于交叉吊弦的應(yīng)用和始觸區(qū)附近于受電弓滑板的相互配合；支持結(jié)構(gòu)采用雙腕臂；后定位處雙拉受力設(shè)計(jì)，受電弓滑板采用單邊受電通過等。 交叉吊弦的應(yīng)用可使受電弓接近始觸區(qū)時(shí)的抬升轉(zhuǎn)化為非接觸支的相應(yīng)增高。從而防止鉆弓和減少壓力磨耗。由鏈形懸掛的計(jì)算理論也可以推出：較大的結(jié)構(gòu)高度和較小的承力索張力和距懸掛點(diǎn)較遠(yuǎn)都十分有利于這種抬升的配合效果。 支持結(jié)構(gòu)采用雙腕臂和長線岔有利于減少雙支懸掛間的干擾。 后定位處采用定位器雙拉受力設(shè)計(jì)，現(xiàn)場

26、容易精確調(diào)整和保持定位位置不變一拉一壓方式按其規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求是不允許的。 受電弓滑板必須在整個(gè)道岔區(qū)采用單邊受電通過的方式，這是為了利用接觸壓力產(chǎn)生對(duì)過渡有利的受電弓偏轉(zhuǎn)方式，利于安全，防止鉆弓。 按以上原則進(jìn)行布置計(jì)算即可，一般定位柱在線間距350一,toomm處(德國的道岔號(hào)雖也是12、重8#等但岔尖曲線有所不同)，但這不是標(biāo)準(zhǔn)，只是經(jīng)驗(yàn)。從實(shí)際工程的平面布置圖上看定位柱的位置是“不受限制”的，沒有為了定位而專門加一處定位柱或壓縮前后跨距的情況。通過車站時(shí)支柱的分布基本上是均勻的60m左右。只有一、二組的起始布置支柱順便位于350400mm線間距的地方。 (9)接觸網(wǎng)張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置 高速區(qū)

27、段接觸線，承力索下錨應(yīng)分開補(bǔ)償。張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置應(yīng)具備較高的補(bǔ)償效率、靈敏度和帶斷線制動(dòng)功能。 目前高速線上應(yīng)用的補(bǔ)償器共有大滑輪式和棘輪式二大類辱滑輪式傳動(dòng)效率較低，但安裝容易管棘輪式補(bǔ)償效率達(dá)95以上動(dòng)作靈敏有防斷線制動(dòng)功能，因此建議采用棘輪式接觸網(wǎng)張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償墜陀可采用混凝土墜陀和鋼墜陀鋼墜陀具有體積小、易安裝、耐風(fēng)化腐蝕等特點(diǎn)，因此推薦使用(10)電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置在高速250kmh以上時(shí)，機(jī)車自動(dòng)過分相一般采用車載控制式，即斷電通過由二個(gè)絕緣殳關(guān)節(jié)隔離的中性無電區(qū)，此方式可利用高速行車指揮系統(tǒng)本身的功能而實(shí)現(xiàn)，也可利用地專感式控制實(shí)現(xiàn)。此時(shí)接觸網(wǎng)無特殊之處，只是中性無電

28、區(qū)的長短與機(jī)車受電方式(弓數(shù)、間有關(guān)一般單弓取流時(shí)，自動(dòng)過分相區(qū)段布置成6跨式，無電區(qū)取6080m即可，雙弓取流乇電區(qū)應(yīng)大于車長(京滬線車長為400m)o分相裝置中的接觸懸掛的絕緣建議采用硅橡膠絕尹。德國國內(nèi)由于采用自發(fā)電系統(tǒng)，全國牽引網(wǎng)是統(tǒng)一相沒有電分相裝置。但與奧地利、瑞士為15kv。16 23hz系統(tǒng))交界處設(shè)有分相。rel60時(shí)為三個(gè)分段絕緣器串成o re200及上的快速線上采用兩個(gè)絕緣關(guān)節(jié)夾中性段構(gòu)成。在德國設(shè)計(jì)的西班牙馬德里一塞維利亞高我(總長470km25kv 50hz系統(tǒng)?采用系統(tǒng)三相110220kv電源)上，采用的即為這種形均電分相。這種電分相的最大優(yōu)點(diǎn)是沒有絕緣元件的硬點(diǎn)，

29、磨耗和取流效果等同于錨段關(guān)節(jié)，適合中壅受流。造價(jià)等同一四跨六跨關(guān)節(jié)，機(jī)車通過時(shí)不需要降弓，只需斷開斷路器即可全速通雙絕緣關(guān)節(jié)夾大于雙弓距的中性段構(gòu)成電分相特點(diǎn)如前分析，具有可實(shí)施性強(qiáng)、無絕緣降硬點(diǎn)、適應(yīng)中高速通過且不需降弓，造價(jià)等同六跨關(guān)節(jié)基本可以替代造價(jià)昂貴、技術(shù)不完關(guān)的自動(dòng)過分相裝置。如果采用地面過分相，網(wǎng)上構(gòu)成與上述方式是相同的在240kmh時(shí)斷電通過需但在300kmh時(shí)目前還沒有此類裝置。速度越高越難以采用此類方式。由于原理上的睡和設(shè)備制造的水平，此類裝置導(dǎo)致的異相短路現(xiàn)象在240krah時(shí)巳時(shí)有發(fā)生300kmh仍按上述設(shè)備水平套用是不可行的。必須重新進(jìn)行研究o11)接觸網(wǎng)避雷器薄可采

30、用氧化鋅避雷器，按絕緣配合要求設(shè)置o 12)吊弦采用耐腐蝕銅合金線制成的整體式吊弦最小吊弦長度應(yīng)滿足接觸線的最大抬升量一般250mmo吊弦及與吊弦計(jì)算相關(guān)部分的配合設(shè)計(jì)是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。整作為吊弦的一種，又可分為載流和不載流兩種。這里的整體吊弦的概念是指吊弦本身是幢弦而與線索的連接部分不一定是一個(gè)電連接整體(載流吊弦是電相連接整體)o整體吊隨用目的本來只是為提高吊弦的耐磨能力和減少將來的維修，載流整體吊弦則還多一個(gè)隙個(gè)懸掛網(wǎng)的載流能力的功能。據(jù)有關(guān)電流分布的研究：作載流用時(shí)，在電連接保留的情轎昂弦仍將成為整個(gè)牽引網(wǎng)導(dǎo)流能力的關(guān)鍵。如，re250懸掛，載流吊弦的60ms允許電流良4940a

31、。重要的不是吊弦本身是不是一個(gè)整體而是吊弦設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)，通過這種要求準(zhǔn)確到位ds計(jì)算過程重新構(gòu)思整個(gè)相關(guān)部件的配合設(shè)計(jì)是十分必要的設(shè)計(jì)整體吊弦的過程決不僅僅是一個(gè)按懸鏈形公式套算一個(gè)吊弦位置和長度而是涉及蚓隘和支持結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算思路的問題。具體而言涉及如下設(shè)計(jì)：相應(yīng)線路條件下的承力索的空間位置尊戶定位器在空間的位置和與受電弓相互作用時(shí)的限位尺寸設(shè)計(jì) 一接觸線的磨耗 一受電弓在懸掛點(diǎn)附近的抬升量 一對(duì)懸掛參數(shù)，尤其是對(duì)彈性吊索結(jié)構(gòu)和吊弦間距的要求等等昏準(zhǔn)確地說，吊弦設(shè)計(jì)技術(shù)是落實(shí)和體現(xiàn)懸掛參數(shù)作用的重要環(huán)節(jié)，也是安全性設(shè)計(jì)的重要措施致之一。高速時(shí)如此，常速時(shí)也一樣o (12)電分段絕緣器 對(duì)

32、分段絕緣器要求安裝方便、耐污能力強(qiáng)。對(duì)受電弓的干擾小現(xiàn)在普遍采用的c一1200+1600、菱形分段絕緣器都存在各自的問題，不能滿足提速后的技術(shù)要求和具有較高使用壽命印經(jīng)濟(jì)要求。研制新的分段絕緣器是有一定現(xiàn)實(shí)意義的。 新的電分段器應(yīng)具備如下性能：對(duì)受電弓的硬點(diǎn)作用小、接觸線和導(dǎo)滑板之間有可調(diào)的婦渡關(guān)系、懸吊平衡穩(wěn)定絕緣子的爬距不小于1600mm結(jié)構(gòu)盡量簡單安裝方便。 通過消化吸收德國的適應(yīng)rel60、re200的電分段絕緣器和法國的電分段絕緣器的原理和構(gòu)造結(jié)合我國較大的絕緣子爬距要求。研制出具有上述特點(diǎn)的電分段應(yīng)是可行的。 需從如下方面研究： 1大的結(jié)構(gòu)形狀 2是否可選用硅橡膠絕緣子 3可凋部件

33、 4導(dǎo)板材質(zhì)和與接觸線的過渡配合 5。懸吊方式和平衡的調(diào)整 6。電弧的影響 由于電分段的應(yīng)用場合多。尤其是在樞紐和大站內(nèi)?，F(xiàn)階段我處有四大樞紐的設(shè)計(jì)任務(wù) 故電分段絕緣器的研制宜抓緊進(jìn)行o （13) 其他主要金具 由于較高的強(qiáng)度、可靠性要求，零部件尤其是與接觸線、承力索有關(guān)的受力金具應(yīng)采用輕質(zhì)高強(qiáng)的材質(zhì)并且當(dāng)接觸線張力達(dá)到26kn時(shí)，張力固定連接金具均需重新研制。 用于非雙重絕緣的腕臂和橫跨支撐上的金具可采用不銹鋼、可鍛鑄鐵，銅和鋁合金制成。用于完全絕緣的腕臂支撐上的金具宜采用銅質(zhì)配件 電連接線夾，宜采用導(dǎo)電性能良好的銅合金制成，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連接可靠、重量輕、滿足高速受流的要求。 中心錨結(jié)線夾，同

34、樣宜采用導(dǎo)電性能良好的銅合金制成，其強(qiáng)度及耐滑動(dòng)荷重必須承受 接觸網(wǎng)最大斷線張力其結(jié)構(gòu)及歸算質(zhì)量必須保證受電弓的高速受流的要求。 各類線夾應(yīng)與線材緊密連接。防止在電流通過時(shí)空氣氧化所造成的危害o 錨段內(nèi)接頭 應(yīng)盡量控制錨段內(nèi)的接觸線接頭。以減少工作硬點(diǎn)必要時(shí)建議采用定長放線即在生產(chǎn)，導(dǎo)線時(shí)盡量使導(dǎo)線長度與相應(yīng)錨段長度一致。便于施工時(shí)不采用接頭 i 5 關(guān)于中遠(yuǎn)期接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的建議 j 在中遠(yuǎn)期接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)建立完善的弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)相互作用的模擬仿真軟件o i 弓網(wǎng)關(guān)系的相互作用是中高速接觸網(wǎng)研究的關(guān)鍵技術(shù)擊從國外中高速技術(shù)的研究發(fā)展程可以看出弓網(wǎng)模擬軟件的開發(fā)和應(yīng)用是非常重要和有效的手段它不僅是研

35、究開發(fā)的必要手段在設(shè)計(jì)和工程建設(shè)中還可以預(yù)先了解工程設(shè)計(jì)、實(shí)施中參數(shù)的少量變化對(duì)受流帶來的最終影響。避免工程改造。有時(shí)候用它還可以得到一些試驗(yàn)中無法進(jìn)行的項(xiàng)目的結(jié)論如將dsa350弓和tgvnord網(wǎng)組合再一起的假設(shè)比較；將我國的某受電弓和德國、法國或日本的某接觸網(wǎng)進(jìn)行匹配或改變某些參數(shù)后會(huì)產(chǎn)生什么樣的效果等等)開發(fā)運(yùn)用弓網(wǎng)模擬技術(shù)的過程也是一個(gè)對(duì)弓網(wǎng)受流理論深入理解的過程，通過對(duì)弓網(wǎng)關(guān)系的核心技術(shù)的研究從而對(duì)由此派生的所謂波動(dòng)傳播速度、多普勒系數(shù)、反射系數(shù)和放大系數(shù)等概念有一個(gè)正確和全面的理解在設(shè)計(jì)中才會(huì)靈活貫徹運(yùn)用?，F(xiàn)在通過一段時(shí)間的消化研究和補(bǔ)充收集到了德國有關(guān)弓網(wǎng)模擬理論模型和數(shù)值解算

36、方法比較完整的寶貴資料對(duì)弓網(wǎng)模擬的研究有了更清晰的思路和研究條件完全有可能在不遠(yuǎn)的將來研究出較實(shí)用的有效的弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬軟件，使我們的設(shè)計(jì)水平上一個(gè)臺(tái)階。對(duì)既有接觸網(wǎng)進(jìn)行全面改造o(4)保持接觸網(wǎng)懸掛類型及綜合張力不變適當(dāng)提高接觸線張力降低承力索張力來提高接觸網(wǎng)的受流性能。該方案降低了接觸線和接觸網(wǎng)的安全系數(shù)及接網(wǎng)的可靠性能需要對(duì)既有接觸網(wǎng)的各種參數(shù)進(jìn)行具體分析，用提速后的接觸線張力對(duì)支、基礎(chǔ)，支持裝置、關(guān)鍵零部件進(jìn)行校驗(yàn)o(5)結(jié)合線、站專業(yè)調(diào)整小曲線半徑和曲線超高、路及橋梁病害整治并根據(jù)相關(guān)專業(yè)的改造方案制定本專業(yè)的臨時(shí)、過渡及拆改工程對(duì)接觸進(jìn)行相應(yīng)改造。(注：提速擴(kuò)能改造方案應(yīng)結(jié)合弓網(wǎng)系統(tǒng)

37、的模擬分析，鑒于篇幅所限不再敘接觸網(wǎng)提速擴(kuò)能改造的建議i 接觸網(wǎng)懸掛類型及相關(guān)參數(shù)1，1 接觸網(wǎng)懸掛類型 全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛均可以滿足提速擴(kuò)能改造的要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際本遙營安全的前提，對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行較少的改造。對(duì)懸掛類型提出以下建議，二者各有優(yōu)劣?？删唧w實(shí)施時(shí)選擇采用：(1)保持全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛。通過提高接觸線的張力、對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)晴確凋整及更換關(guān)鍵部件來實(shí)現(xiàn)提速擴(kuò)能，可根據(jù)既有接觸網(wǎng)的情況不同，提高張力時(shí)更暖不更換接觸線；也可以保持張力不變而通過必要的調(diào)整和關(guān)鍵部件的更換，配以性能較疇受電弓實(shí)現(xiàn)提速o(2)簡單鏈形懸掛改造為彈性鏈形懸掛通過增加彈性吊索來提高弓網(wǎng)睡的受流質(zhì)量并結(jié)合減少

38、硬點(diǎn)的改造來實(shí)現(xiàn)提速。表3給出了接觸網(wǎng)提速改造的主要技曝準(zhǔn)懸掛參數(shù)及特性參數(shù) 張力：建議接觸線張力為10kn一15kn承力索張力為15kn左右彈性吊索的張力為瞄左右接觸網(wǎng)的綜合張力為25kn30kn，條件允許時(shí)可適當(dāng)增大。對(duì)不更換接觸線而臥力的情況建議規(guī)程中考慮適當(dāng)降低接觸線安全系數(shù)。懸掛高度及結(jié)構(gòu)高度：既有線提速擴(kuò)能改造，接觸線的懸掛高度宜保持不變或略有降由于接觸線坡度對(duì)受流質(zhì)量影響較大，因此應(yīng)適當(dāng)調(diào)整接觸線坡度，建議由目前的3提睦暑甄困難地段由5提高到4；有條件的線路可適當(dāng)提高接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度并對(duì)接觸蹭適當(dāng)?shù)某诙?跨距長的l500叫1000)。離線率及最大離線時(shí)間：建議接觸網(wǎng)的離線率瀘10

39、，最大離線時(shí)間瀘重00msq弓網(wǎng)間動(dòng)態(tài)接觸壓力：最大動(dòng)態(tài)接觸壓力)i200n，最小值40n平均接觸壓力為標(biāo)準(zhǔn)偏差單20o錨段關(guān)節(jié)錨段關(guān)節(jié)是接觸網(wǎng)最為薄弱的環(huán)節(jié)。提速擴(kuò)能改造時(shí)應(yīng)對(duì)錨段關(guān)節(jié)進(jìn)行改造降低接觸陵整改變接觸線的過渡方式rel60接觸網(wǎng)、環(huán)形試驗(yàn)線提速試驗(yàn)用接觸網(wǎng)的3跨錨段障式及參數(shù)可供提速擴(kuò)能改造借鑒。 觸網(wǎng)主要零部件及關(guān)鍵設(shè)備 襄、定位裝置：接觸網(wǎng)提速擴(kuò)能改造時(shí)，既有定位器宜更換為輕型鋁合金帶限位裝置定位對(duì)目前使用的鋁合金定位裝置進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，使之更加堅(jiān)固、輕型；建議線岔等關(guān)鍵采用輕型鋁合金零件。表三 322 張力補(bǔ)償裝置：建議提速擴(kuò)能改造接觸網(wǎng)采用鋁合金大滑輪補(bǔ)償裝置其補(bǔ)償效率不低于97且其防腐性能好，基本能夠滿足無維修或少維修的要求。 323 其