高速列車牽引供電系統(tǒng)

1、第一節(jié) 電力牽引供電系統(tǒng) 第二節(jié) 高速列車供電 第三節(jié) 高速接觸網第四節(jié) 高速受電弓 電電力力系系統(tǒng)統(tǒng) 電電力力系系統(tǒng)統(tǒng) 接觸網接觸網 電力牽引系統(tǒng)的組成如圖所示。發(fā)電廠500KV高壓輸電線區(qū)域變電所110KV輸電線牽引變電所27.5KV輸電線、接觸網 國家公用電網來的三相110KV交流經過牽引變電所降壓后，向電氣化鐵道牽引接觸網輸出25KV（27.5KV）單相交流供給電力機車。 電力機車是通過受電弓從接觸網上獲取電能的，27.5KV單相交流供給電力機車后經過電力機車上的牽引變壓器降壓，再通過變流裝置變流后輸?shù)綘恳妱訖C驅動機車（列車）運行 一、供電方式二、牽引變電所高速列車牽引供電系統(tǒng)高速列

2、車牽引供電系統(tǒng)牽引變電所牽引變電所接觸網接觸網保證質量良好并不保證質量良好并不間斷地向高速列車間斷地向高速列車供電供電在高速列車運行中在高速列車運行中通過與受電弓良好通過與受電弓良好的摩擦接觸將電能的摩擦接觸將電能傳給高速列車傳給高速列車高速列車牽引供電系統(tǒng)的組成一、供電方式 電氣化鐵路有五種供電方式，即：直接供電吸流變壓器供電帶回流線的直接供電自耦變壓器供電同軸電力電纜供電1. 直接供電方式 直接供電方式是指在牽引網中不加特殊防護措施的一種供電方式，它以一根饋線接在接觸網上，另一根饋線接在鋼軌上,如圖所示： 這種供電方式最簡單，投資最省，牽引這種供電方式最簡單，投資最省，牽引網阻抗小，能耗也

3、較低。供電距離單線一般為網阻抗小，能耗也較低。供電距離單線一般為30km30km左右，雙線一般為左右，雙線一般為25km25km左右。左右。2. 吸流變壓器供電方式 吸流變壓器的供電方式（簡稱BT供電方式）是在牽引網中架設有吸流變壓器回流線裝置的一種供電方式。目前，在我國電氣化鐵路上采用較為廣泛，如圖所示： 吸流變壓器的變比為1:1，它的一次繞組串接在接觸網（T）上，二次繞組串接在專為牽引電流流回牽引變電所而特設的回流線（NF）上，所以也稱吸流變壓器回流線供電方式（簡稱吸回方式）3. 帶回流線的直接供電方式 帶回流線的直接供電方式是在接觸網支柱上架設一條與鋼軌并聯(lián)的回流線，如圖所示： 利用接觸

4、網與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的電流盡可能地回流到牽引變電所，因而能部分抵消接觸網對鄰近通信線路的干擾。4自耦變壓器供電方式（簡稱AT供電方式） 自耦變壓器供電方式是每隔10km左右在接觸網與正饋線之間并聯(lián)接入一臺自耦變壓器，其中性點與鋼軌相連。 自耦變壓器將牽引網的供電電壓提高一倍，而供給高速列車的電壓仍然不變。由于自耦變壓器的作用，經鋼軌流回的電流，經自耦變壓器繞組和正饋線流回變電所。當自耦變壓器的一個繞組流過高速列車電流時，其另一個繞組感應出電流供給高速列車。 因此，當高速列車負荷電流為I時，由接觸網和正饋線供給的電流為0.5I，另外的負荷電流由自耦變壓器感應電流供給。 這種供電方式

5、的牽引網阻抗很小，電壓損失小，電能損耗低，供電能力大，供電距離長，可達4050km。 由于牽引負荷電流在接觸網和正饋線中的方向相反，因而對鄰近的通信線路干擾很小。5同軸電力電纜供電 同軸電力電纜供電（簡稱CC供電方式），是一種新型的供電方式。同軸電力電纜沿鐵路埋設，其內部芯線作為饋電線與接觸網連接，外部導體作為回流與鋼軌相接。每隔510km作一個分段，如圖所示: 由于饋線與回流線在同一電纜中，間隔很小，而且同軸布置，使互感系數(shù)增大，所以同軸電力電纜的阻抗比接觸網和鋼軌的阻抗小得多，牽引電流和回流幾乎全部經由同軸電力電纜中流過。因此電纜芯線與外部導體電流相等，方向相反，二者形成的磁場相互抵消，對

6、鄰近的通信線路幾乎無干擾。由于阻抗小，因而供電距離長。但由于同軸電力電纜造價高，投資大，現(xiàn)僅在一些特別困難區(qū)段采用。二、牽引變電所 1.牽引變電所的作用 我國電氣化鐵路采用的是工頻單相25kV交流制，而電力系統(tǒng)是一個三相交流系統(tǒng)，需要經過變換電壓等級和由三相變換成單相才能使用。電氣化鐵路產生的負序和高次諧波對電力系統(tǒng)會造成多種不良影響，需要通過牽引變電所來解決。因此，牽引變電所應具有以下兩個方面的作用: （1）將電力系統(tǒng)的電能變換成適合高速列車使用的電能。 在牽引變電所內裝設有牽引變壓器（也稱主變壓器），將電力系統(tǒng)的高壓（一般為110kV或220kV）降為27.5kV或 227.5kV（自耦變

7、壓器供電方式），以單相電饋送給接觸網，供高速列車使用。國外有些國家的電氣化鐵路采用的是直流制式，或是低頻（16 2/3Hz）交流制式，因此，還需要將交流電整流成直流電，或將工頻變換成16 2/3Hz，這些變換工作都由牽引變電所來完成。 （2）降低電氣化鐵路對電力系統(tǒng)的影響。 電氣化鐵路的單相牽引負荷是一個不對稱的負荷，對三相電力系統(tǒng)產生負序電流和負序電壓。要減輕負序電流和負序電壓對三相電力系統(tǒng)的影響，需要牽引變電所采用換相接線方式或不同接線型式的變壓器。2變電所保護裝置 一個變電所有十多臺斷路器，每臺斷路器都要有專門的保護裝置來控制。如果沒有符合要求的保護裝置，那么斷路故障就不能迅速地排除，從

8、而造成嚴重的危害。保護裝置除了用來切斷斷路故障外，也用作發(fā)出不正常運行狀態(tài)的信號，如變壓器過負荷和過熱、控制回路斷線、絕緣不良等不正常狀態(tài)，運行人員發(fā)現(xiàn)不正常信號后，可及時采取措施消除不正常狀態(tài)，保證供電系統(tǒng)的安全、可靠運行。對保護裝置的基本要求如下。a.選擇性。保護該跳閘的斷路器跳閘，不該跳閘的不跳，以使停電限制在最小的范圍；b.速動性。故障后迅速動作，可減小設備的損壞程度及對非故障區(qū)段的影響時間。但速動性不能影響選擇性。c.靈活性。要求對保護范圍的故障反應靈敏，不產生拒動；d.可靠性。要求保護裝置的元件和接線處于良好狀態(tài)，該動作時均能正常工作。一、接觸網的構成二、接觸懸掛形式三、接觸網的性

9、能要求四、接觸線及承力索一、接觸網的構成 接觸網是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中的主要供電設備，它的功能是向走行在鐵路線上的高速列車不間斷地供應電能。但接觸網與一般的輸電線路不同，它必須架設在鐵路線路的正上方，高速列車利用頂部的受電弓與接觸網接觸而獲得電能。因此，在電力高速列車走行的線路都必須架設接觸網。 由于接觸網是露天設置，受著各種惡劣氣象條件的影響，其工作狀態(tài)又是隨著高速列車的運行而變化，而且沒有備用，因而使得接觸網的工作條件非常復雜，對它的要求也非常嚴格。 高速列車實際上是一個邊受流邊行駛的移動負荷。為了保證不間斷地供給高速列車電能，就必須使高速列車的受電弓與接觸網的接觸導線在高速列車行駛時

10、有良好的接觸，為此，對接觸網的結構有特殊的要求。接觸網的主要組成如下：1接觸懸掛部分 包括承力索、接觸導線、吊弦、中心錨結、補償裝置等。補償裝置補償裝置 承力索是接觸網承載接觸導線，并傳輸電流的線材。承力索的選擇應符合的條件是，承力索的線脹系數(shù)與接觸導線相匹配；機械強度高；耐疲勞性能好，耐溫特性好；導電率高等。 接觸導線是接觸網中直接與受電弓作摩擦運動傳遞電能的線材。它對接觸網受電弓系統(tǒng)的受流性能的好壞產生至關重要的作用，受流系統(tǒng)的許多性能指標直接由接觸導線決定，如波動傳播速度、接觸導線的抬升量、接觸導線的磨耗、安全系數(shù)等。表4-1給出了國外高速接觸導線的比較。2支持裝置 用以懸吊和支撐接觸懸

11、掛并將其各種載荷傳遞給支柱或橋隧等大型建筑物。支持裝置還應將承力索、接觸導線固定在一定范圍內，使受電弓滑行時與接觸導線有良好的接觸。根據(jù)根據(jù)接觸網所在的位置及作用不同，支持裝置的結構又可分為腕臂支持裝置、軟橫跨、硬橫跨、橋梁支持裝置和隧道支持裝置等。支持裝置支持裝置3支柱與基礎 用以安裝支持裝置、懸吊接觸懸掛，并承受其載荷。 此外，接觸網還包括供電線，加強線，因供電方式不同而設置的回流線、正饋線（AF線）、保護線（PW線）等附加導線，以及為安全而設置的保護設備和電氣設備等。二、接觸懸掛形式 接觸懸掛形式是指接觸網的基本結構形式，它反映了接觸網的空間結構和幾何尺寸。不同的懸掛形式，在工程造價、受

12、流性能、安全性能上均有差別。另外，對接觸網的設計、施工和運營維護也有不同的要求。 對高速接觸網懸掛形式的要求是，受流性能滿足高速鐵路的運營要求、結構簡單、安全可靠、維修方便、工程造價低。 世界上發(fā)展高速鐵路的主要國家如日本、德國、法國的高速接觸網懸掛形式是在不斷改進中發(fā)展起來的，主要有三種懸掛形式：簡單鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛、復鏈形懸掛。 1簡單鏈形懸掛 其性能特點是，結構簡單、安全可靠、安裝調整維修方便，適應于高速受流。 定位點處彈性小，跨中彈性大，造成受電弓在跨中抬升量大，跨中采用預留弛度，受電弓在跨中的抬升量可降低；定位點處易形成相對硬點，磨耗大。如果選擇結構形式合理、性能優(yōu)良的定位器，

13、則可消除這方面的不足。定位點定位點2彈性鏈形懸掛 在結構上，相對于簡單鏈形懸掛在定位點處裝設彈性吊索，主要有兩種形式：“丌”形和“Y”形。彈性吊索的材質一般與承力索相同，其線脹系數(shù)與承力索相匹配。 其性能特點是，結構比較簡單，改善了定位點處的彈性，使得定位點處的彈性與跨中的彈性趨于一致，整個接觸網的彈性均勻，受流性能好。缺點是彈性吊索調整維修比較復雜，定位點處導線抬升量大，對定位器的安裝坡度要求也較嚴格。3復鏈形懸掛 在結構上，承力索和接觸導線之間加了一根輔助承力索。其性能特點是，接觸網的張力大，彈性均勻，安裝調整復雜、抗風能力強。 各國對以上三種懸掛形式有不同的認識和側重，根據(jù)各自的國情發(fā)展

14、自己的懸掛形式。 日本的高速線路如：東海道新干線、山陽新干線、東北新干線、上越新干線均采用復鏈形懸掛。 法國的巴黎里昂的東南線采用彈性鏈形懸掛，巴黎勒芒圖爾的大西洋線采用接觸導線帶預留弛度的簡單鏈形懸掛。 德國在行速度低于160kmh的線路采用簡單鏈形懸掛，在160km/h及以上的線路采用彈性鏈形懸掛。三、接觸網的性能要求 高速列車運行時，受電弓給接觸導線向上的抬力，使接觸導線抬升。由于接觸導線是一條長軟線，而受電弓又是一個彈性裝置，因此，這種壓力和抬力是變化的，而且變化迅速。此外，列車在以空氣為介質的空間運行時，還會對受電弓弓臂和弓頭產生具有一定壓力的空氣流，形成對受電弓向上或向下的附加力。

15、 上面幾種力的合成作用結果，使接觸網產生振蕩，從而使受電弓滑板不能良好地追隨接觸導線的軌跡，導致脫離接觸導線。其后果是使高速列車受流時通時斷，造成高速列車行駛時出現(xiàn)牽引力不穩(wěn)定的狀態(tài)。惡劣的氣象條件還會直接影響接觸網的工作狀態(tài)。為了安全可靠的供電，接觸網設備應具備以下性能要求。1有足夠的強度，保證接觸網具有穩(wěn)定性；2在惡劣的氣象條件下保證列車在規(guī)定的速度運行時能良好地受流；3對各導線和支持結構、零部件及絕緣子等應當采取有效的防腐蝕和防污穢技術措施，以保持整個接觸網設備的良好狀態(tài)；4接觸懸掛的各項技術性能應滿足受電弓與接觸導線在滑動接觸摩擦時可靠地工作的要求，使用壽命應盡可能的延長；5各類支持結

16、構和零部件應力求輕巧耐用，做到標準化并具有互換性，便于施工和維修保養(yǎng)，發(fā)生事故時也便于搶修，為迅速恢復供電創(chuàng)造條件；6接觸導線和安裝在接觸導線上的有關設備要有良好的平滑度和耐磨性能，接觸導線不應有不平直的小彎及懸掛零件等形成的硬點，以免受電弓與其發(fā)生碰撞，造成受電弓和接觸導線的機械損傷和電弧燒傷。四、接觸線及承力索1.對接觸線及承力索的要求 接觸線是接觸懸掛中與受電弓直接接觸的部分，通過接觸線向電力機車輸送電能，是接觸懸掛最為重要的導線。接觸線如果發(fā)生斷線等故障，將直接中斷行車，會給運輸生產造成重大損失，接觸線與其他輸電線的工作條件又完全不同，接觸線是在受拉的情況下又與電力機車的受電弓直接接觸

17、并在滑動摩擦的狀態(tài)下工作的，所以必須具有良好的電氣性能、足夠的機械強度和耐磨性能。 根據(jù)鐵路全面提速和向高速方向發(fā)展的要求，接觸線還應具有線密度小(波動傳播速度高)和高溫強度大(耐軟化性能好)的特征。我國目前規(guī)定接觸線的額定張力為10kN(TCG-100)和8.5kN(TCG-85)，其中考慮了錨段內可能出現(xiàn)額定張力15的張力增量，以及接觸線磨耗后截面積的減小值，然后還要考慮不小于2.5的安全系數(shù)。接觸線中部位置有兩個溝槽，用以固定吊弦線夾、定位線夾及電連接線夾等零部件，溝槽的下部為與受電弓接觸部分，其底面稱為工作面。 接觸線及有關零部件的重量均由承力索承受，并通過支持裝置傳給支柱及有關結構物

18、。 因此，要求承力索要有一定的機械強度。承力索架設后，既能減小接觸線的弛度，又可通過吊弦調整接觸線的高度，改善接觸懸掛的彈性。在電氣方面，必要時與接觸線并聯(lián)供電，共同擔負傳導電流的任務，此時還要求其有較好的電氣性能。 承力索的額定張力當采用GJ-70(鋼絞線截面為70 mm2)時為15kN，當采用GJ-100(鋼絞線截面為100 mm2)時為20kN。 2接觸線的材質和規(guī)格 我國電氣化鐵路建設初期，采用銅接觸線，規(guī)格有TCG-100和TCG-85兩種。其符號含義：T表示銅，C表示電車線，G表示溝形，數(shù)字表示截面積(mm2)。TCG-100用于區(qū)間及站場正線；TCG-85用于站場站線。銅接觸線具

19、有電氣性能好，耐腐蝕，使用壽命較長及施工架設方便等優(yōu)點。 因鋼鋁的導電性能比銅要差，用加大鋼鋁截面積的辦法，使其達到銅導線等同導電性能的截面積，通常稱為當量截面積。鋼鋁線上部為鋁材，用以導電，下部為鋼材，是工作部分，用以承受張力和滿足耐磨要求(簡稱為上、下復合式鋼鋁接觸線)。 與銅線比較，具有強度較高，不易拉斷及耐磨等優(yōu)點。但存在耐腐蝕性能較差、出現(xiàn)硬彎后不易調直、硬點不易消除、受電弓通過時易于打弓及鋼鋁結合部可能產生開裂等缺點。接觸線的截面形式及主要技術性能詳見表：接觸網定位裝置接觸網定位裝置一、定位裝置結構一、定位裝置結構1、定位管 定位裝置是支持結構中的主要組成部分，它是在定位點處實現(xiàn)接

20、觸線相對于線路中心進行橫向定位的裝置。 定位裝置是由定位管、定位器、定位線夾及連接零件定位裝置是由定位管、定位器、定位線夾及連接零件組成的。組成的。 l普通定位管l特型(T型）定位管 接觸網定位裝置接觸網定位裝置2、定位器l直管定位器l彎管定位器等要求： 傾斜度要求為1：51：10之間。定位器在平均溫度時，應該垂直于線路中心線，溫度變化時，沿接觸線縱向偏移在極限溫度下，不得超過定位器管長的1/3。接觸網定位裝置接觸網定位裝置二、定位方式二、定位方式1、正定位2、反定位3、軟定位4、組合定位5、單拉定位接觸網定位裝置接觸網定位裝置三、高速接觸網定位裝置三、高速接觸網定位裝置1、多功能定位器l防過

21、量抬高功能l防離線功能2、限抬定位器 接觸網定位裝置接觸網定位裝置四、接觸線四、接觸線“之之”字值（拉出值）的確字值（拉出值）的確定定 定位點處接觸線與電力機車受電弓滑板中心有一定距離，這個距離在直線區(qū)段叫做接觸線的“之”字值，在曲線區(qū)段稱拉出值，一般用符號“a”表示。1、“之”字值（拉出值）的大小n直線區(qū)段，標準值為 n線路行車速度大于 ，之”字值一般選定為 ，允許誤差范圍為 300mm120kM/h200mm30mm接觸網定位裝置接觸網定位裝置2、“之”字值（拉出值）的施工與檢調 在直線區(qū)段，由于線路中心線和受電弓中心重合，定位點處接觸線的垂直投影距線路中心線的距離也就是定位點處接觸線距受

22、電弓中心的距離。故在直線區(qū)段接觸線的“之”字值就是定位點處接觸線距線路中心線的距離。 曲線上，由于線路外軌超高，使機車車身向曲線內側方向傾斜，機車受電弓隨之偏斜，受電弓中心線與線路中心線有一定偏斜距離。在確定曲線拉出值時，要通過定位處接觸線對線路中心線投影的位置（即值）間接確定對受電弓中心的位置。接觸網定位裝置接觸網定位裝置定位點處接觸線距受電弓中心的水平距離（拉出值）用符號“ a ”表示。定位點處接觸線距線路中心的距離用符號“m”表示。線路中心線距機車受電弓中心的偏斜值用符號“c ”表示。曲線時拉出值確定：曲線時拉出值確定：三者的關系為：三者的關系為：amc 公式中的 m值有正、負之分，當接

23、觸線定位點投影在線路中心線與外軌間時,m值為正值;當在線路中心線與內軌間時，m值為負值.接觸網定位裝置接觸網定位裝置圖圖241 普通定位管結構圖普通定位管結構圖接觸網定位裝置接觸網定位裝置圖圖 2-41 普通定位器普通定位器 接觸網定位裝置接觸網定位裝置 正定位安裝圖1900200CX1400H=6000線路中心受電弓中心45-70o至軌面連線7360接觸網定位裝置接觸網定位裝置 反定位安裝圖1900200CX1400H=6000線路中心受電弓中心接觸網定位裝置接觸網定位裝置軟定位安裝圖1900aCX1400線路中心受電弓中心H=6000至軌面連線7360接觸網定位裝置接觸網定位裝置CX140

24、0線路中心H=6000mm250受電弓中心500250組合定位安裝圖接觸網定位裝置接觸網定位裝置 單拉定位示意圖接觸網補償裝置 一、滑輪式補償裝置滑輪式補償裝置 1、主要組成部分 接觸網補償裝置，又稱張力自動補償器，它安裝在錨段的兩端，并且串接在接觸線承力索內，它的作用是補償線索內的張力變化，使張力保持恒定。 l補償滑輪（滑輪組）l補償繩l杵環(huán)桿l墜砣桿l墜砣l連接零件接觸網補償裝置接觸網補償裝置2、補償器的安設與要求 、安設l補償器串接在錨段內線索兩端與支柱固定處，根據(jù)接觸懸掛類型的不同有不同的補償器結構。、要求l半補償時，接觸線帶補償器，多采用兩滑輪組結構，滑輪組的傳動比為1:2，即墜砣塊

25、的重力為接觸線標稱張力的一半。l全補償時，接觸線與承力索兩端均帶補償器，接觸線補償器的安設與半補償相同。承力索補償器則采用三滑輪組式，傳動比為1:3。 接觸網補償裝置接觸網補償裝置3、補償器的a、b值 la值：墜陀桿耳環(huán)孔中心至補償（定）滑輪下沿的距離為a值。lb值：墜陀串最下一塊墜陀的底面至地面（或基礎面）的距離稱為補償器的b值。 概念 要求l在最低溫度時，a值應大于零。l在最低溫度時，b值應小于零。l“接觸網運行檢修規(guī)程”規(guī)定，補償器a、b值的最小值不小于200mm，在進行接觸網設計時，a、b值不小于300mm。接觸網補償裝置接觸網補償裝置 a、b值的計算及墜砣安裝曲線 minmax()x

26、bbnLttminmin()xaanLtt式中： 設計時規(guī)定的最小值（mm）； 設計時規(guī)定的最小值（mm）； 設計時采用的最低氣溫（ ）； 安裝或調整作業(yè)時的溫度（ ）； 設計時采用的最高氣溫（ ）； 補償滑輪傳動系數(shù)（即傳動比的倒數(shù)）； 錨段內中心錨結至補償器間距離（mm）； 線索的線脹系數(shù)（ ）。minaminbmintxtmaxt1CCCCnL接觸網補償裝置接觸網補償裝置 l棘輪本體大輪直徑為566mm，小輪直徑為170mm，傳動比為1 3，補償繩為柔性不銹鋼絲繩，比普通不銹鋼絲繩性能更好，工作荷重有30kN、36kN兩種.l主要優(yōu)點是具有斷線制動功能，棘輪可以自由轉動；當線索斷裂后，棘

27、輪和墜砣在重力作用下下落，棘齒卡在制動卡塊上， 從而可以有效地縮小事故范圍、防止墜砣下落侵入限界。l棘輪裝置的棘輪與其它工作輪共為一體，可以解決空間受限時的補償問題。二、棘輪式補償裝置二、棘輪式補償裝置三、橫承力索張力補償三、橫承力索張力補償接觸網補償裝置接觸網補償裝置l由于氣溫變化懸殊，對軟橫跨進行補償，采用軟橫跨定位繩補償裝置，即彈性補償器。接觸網補償裝置接觸網補償裝置 接觸網補償裝置接觸網補償裝置 1：3傳動比補償滑輪組接觸網補償裝置接觸網補償裝置 接觸網補償裝置接觸網補償裝置 棘輪式補償裝置安裝圖一、高速受電的特點及要求二、接觸網受電弓系統(tǒng)的受流質量評價三、受電弓簡介 一、高速受電的特

28、點及要求 1高速受電特點 目前世界各國的最高運行速度在200km/h以上的高速列車，幾乎全部采用電力牽引。與常速列車的電力牽引相比較，高速列車電力牽引的受電的主要特點如下： （1）接觸網與受電弓的波動特性。高速列車的行駛速度較常速列車高得多，因而受電弓沿接觸導線移動的速度大大加快，這就使接觸網與受電弓的波動特性發(fā)生變化，從而對受電產生影響； （2）高速列車在高速運行時所受的空氣阻力遠較常速列車大得多，空氣動態(tài)力也是高速受電的一個重要因素； （3）受電弓從接觸網大功率受電問題。高速列車所需的牽引功率較常速列車大得多，若采用多弓受電必然會增加阻力和加大噪音，并引起接觸網的波動干擾，因而受電弓的數(shù)量

29、不能太多，這就需要解決受電弓從接觸網大功率受電問題。 高速列車的受電是通過受電弓與接觸網的接觸導線緊密接觸而實現(xiàn)的，因而受電是否正常直接取決于接觸網受電弓系統(tǒng)的技術狀態(tài)。接觸網受電弓系統(tǒng)工作可靠是確保高速動力車良好取流的根本條件。2對高速受電的接觸網的要求 由于接觸網的接觸導線是一根具有彈性的導線，受電弓也是一個彈性體，故而兩者構成的是一個相互接觸的彈性系統(tǒng)。對高速受電用的接觸網應有更高的要求： （1）在最高運行速度和更大的速度變化范圍內應能保證正常供電； （2）應有更高的耐磨性和抗腐蝕（包括抗電蝕）能力； （3）對接觸網的結構和布置應有更高的要求； （4）在接觸網的接觸懸掛方面，目前在常速列

30、車供電中采用的彈性半補償鏈形懸掛和彈性全補償鏈形懸掛已不能適應高速列車的要求，應有更為先進的接觸懸掛裝置。3對高速高速列車受電弓的要求 （1）受電弓的滑板與接觸導線之間要保持恒定的接觸壓力，以實現(xiàn)比常速受電弓更為可靠的連續(xù)電接觸。其接觸壓力不能過大或過小。 （2）與常速受電弓相比要盡可能減輕受電弓運動部分的重量，以保證與接觸網有可靠的電接觸。列車運行中，受電弓將隨著接觸導線高度變化而上下運動。在高速條件下，這種運動更為頻繁，從而直接影響滑板與接觸導線之間接觸壓力的恒定。 由于接觸壓力除與接觸網結構、性能有關外，還與受電弓的靜態(tài)特性（靜止狀態(tài)下接觸壓力與受電弓高度的關系）和動態(tài)特性（運行狀態(tài)下受

31、電弓上下運動的慣性力）有關，因此對于高速受電弓，除必須保證機械強度和剛度外，應盡可能降低受電弓運動部分的重量，從而減小運動慣性力。這樣才能使受電弓滑板迅速跟上接觸導線高度的變化，保證良好的電接觸。 （3）由于高速運行時空氣阻力很大，因此高速受電弓在結構設計上要作充分考慮，力求使作用在滑板上的空氣制動力有別的零件承擔，從而使受電弓滑板在其垂直工作范圍內始終保持水平位置，以減小甚至消除空氣制動力對滑板與接觸導線間接觸壓力的影響。 （4）滑板的材料、形狀和尺寸應適應高速的要求，以保證良好的接觸狀態(tài)及更高的耐磨性能。 （5）要求受電弓在其工作高度范圍內升降弓時，初始動作迅速，終了動作較為緩慢，以確保在

32、降弓時快速斷弧，并防止升降弓時受電弓對接觸網和底架有過大的沖擊載荷。二、接觸網受電弓系統(tǒng)的受流質量評價 接觸網受電弓系統(tǒng)的受流質量與接觸網和受電弓的匹配性能有很大關系，單方面評價接觸網的受流性能或受電弓的性能都是不全面的。在某種程度上是沒有意義的。如果用一種性能差的受電弓來匹配再好的接觸網，其受流性能也不可能好。在評價弓網受流質量方面，我國還沒有一個通行評價標準。參考國外的經驗和近幾年來我國提速和高速試驗的結果，評價弓網受流質量可以從以下幾個方面進行：1.弓網間動態(tài)接觸壓力。弓網間的動態(tài)接觸壓力直接反映了受電弓弓頭與接觸導線的接觸狀態(tài)，弓網間接觸力的大小受受電弓的靜態(tài)抬升力、空氣動力以及垂直方

33、向上的質量慣性力等因素決定。當接觸力過大時，會使弓網磨耗加劇，引起弓網位移增加。另外，在定位器和線岔處可能造成受電弓損壞；接觸力過小，會造成離線產生電弧。動態(tài)接觸力主要從接觸力的最大值、最小值及標準偏差這幾個方面來評價，在不同速度下，上述幾個評價指標是不同的。2.接觸導線最大垂直振幅。接觸導線最大垂直振幅指受電弓滑板在一個跨距內的振動幅度，即上下振動的范圍。一般用2倍振幅2A來表示。它反映了受電弓弓頭垂直方向的振動情況，2倍振幅受接觸網的安裝尺寸影響，2倍振幅越小，受電弓運動軌跡越平滑，受流質量就越好。3.導線的抬升量。接觸導線的抬升量是指受電弓經過時，接觸導線的最大抬升量，用H表示。受流系統(tǒng)

34、中，受電弓和接觸導線的運動幅度越小，受流質量越好。一個好的受流系統(tǒng)，受電弓的振幅應均勻。4.離線。高速列車運行時，當受電弓與接觸網失去接觸就發(fā)生了離線。評價弓網離線參數(shù)有以下兩個方面：每一次離線的最大離線時間小于100ms；離線率，用運行時間內各次離線時間總和與運行時間的比率來表示。我國高速線路的離線率應取5以下。5.硬點。評定高速列車運行時接觸導線對受電弓滑板的沖擊主要是受電弓滑板受到的垂直方向和線路方向上加速度的最大值。受電弓滑板所受的縱向和垂向加速度，根據(jù)高速列車受電弓使用的滑板類型來確定硬點的評價標準。6.接觸網的靜態(tài)彈性差異系數(shù)。用跨距內最大彈性與最小彈性之差與跨距內最大彈性與最小彈

35、性之和的比率來表示。評價標準：簡單鏈形懸掛不大于30；彈性鏈形懸掛不大于10；復鏈鏈形懸掛不大于10。7.接觸導線彎曲應力。彎曲應力的允許值為500微應變。三、受電弓簡介 1.日本新干線列車受電弓 日本新干線列車基本上采用的是PS200系列受電弓。該系列受電弓與既有線所采用的受電弓區(qū)別較大?？v向（順線路方向）的框架折疊尺寸為850mm，而既有線的受電弓縱向的框架折疊尺寸（如PS16型、PS22型、PS101型受電弓）為2900mm。 弓頭結構也與既有線的受電弓有所不同，結構簡單，重量輕，可滿足200km/h以上的受流需要。在500系列車上采用了翼形弓，700系列車上采用了單臂T形弓，進一步減少

36、了空氣阻力。下面將分別介紹日本新干線所采用的各系列受電弓。（1）PS200A型受電弓（0系電高速列車）（2）PS201型受電弓（200系列電高速列車）（3）PS202型受電弓（100系列電高速列車）（4）TPS203型受電弓（300系電高速列車）（5）新型翼形弓頭受電弓 為了更進一步減少受電弓的空氣阻力，在500系電高速列車上采用了一種新型的翼行弓頭T型受電弓。這種受電弓看起來很簡單，在一個橢圓形截面T形支架上支承一個翼行的弓頭，但它是根據(jù)仿生學的原理，仿效鷹的翅膀在空中飛翔，在受流性能方面取得了很好的效果，適應300km/h的運行速度。 橢圓形截面的支承架里面有氣缸，采用電子裝置控制，保證弓頭與接觸網的接觸壓力保持在491kPa。弓頭截面通過風洞試驗與走行試驗，選定了扁平橢圓形斷面。受電弓的彈性懸掛系統(tǒng)有三系，第一系為氣缸減振，第二系由弓頭下面的螺旋彈簧產生，第三系由弓頭內部的碳纖維增強塑料板和螺旋彈簧構成。這種受電弓降噪效果很好。 在700系電高速列車上，開發(fā)了另一種形式的翼行弓頭V式受電弓，它是一種單臂受電弓，為了更有效地減輕噪聲，受電弓和接觸導線間的壓力更低，保證了平穩(wěn)受流，而且受電弓罩做成酒杯形截面的整體式結構，保證了受電弓周圍的氣流平穩(wěn)。采用這種受電弓使7