客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四章 客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)是客運(yùn)專線的重要組成部分，是為列車提供能量的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，主要包括牽引變電所及接觸網(wǎng)兩個部分，其任務(wù)是保證質(zhì)量良好地不間斷地向機(jī)車供電，其系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備性能上要適應(yīng)客運(yùn)專線牽引負(fù)荷的特點(diǎn)。牽引變電所是電氣化鐵路供電系統(tǒng)中的心臟，無論一般線路還是客運(yùn)專線線路都要求它具有高度的可靠性，兩者除在變電所容量的選擇上要考慮高速運(yùn)行的條件外，其他方面均無多大區(qū)別。接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的主動脈，與列車速度直接相關(guān)，其功能是通過與受電弓在運(yùn)行中的良好接觸將電能傳給電力機(jī)車， 由于列車是通過安裝在列車的受電弓與接觸線相互滑動接觸獲取電能的

2、，為了使列車連續(xù)不斷地獲取電能，就要求接觸線與受電弓在運(yùn)行中良好接觸，“良好接觸”的概念包括的內(nèi)容有：弓網(wǎng)振動小、相互沖擊小、離線次數(shù)和時間少、導(dǎo)線和滑板磨耗小。為取得弓網(wǎng)間的“良好接觸”各國專家化費(fèi)了巨大的時間和精力研究接觸網(wǎng)和受電弓的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)，有的國家已根據(jù)不同的運(yùn)行速度確定了接觸網(wǎng)懸掛系列和不同的受電弓類型。在高速情況下，弓網(wǎng)良好配合，保證受流質(zhì)量是高速必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，我國進(jìn)入高速電氣化鐵路研究階段后，也把重點(diǎn)放在弓網(wǎng)受流的研究上，通過近幾年鐵路的提速和高速試驗(yàn)及相關(guān)理論研究，對200km/h的牽引供電系統(tǒng)，特別是接觸網(wǎng)及弓網(wǎng)受流系統(tǒng)的認(rèn)識有了較大提高，已初步積累了接觸網(wǎng)的

3、研究、設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，為我國客運(yùn)專線的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。第一節(jié) 牽引供電概論1供電方式 電氣化鐵路中有五種供電方式: 1)直接供電；2)吸流變壓器供電；3)帶回流線的直接供電；4)自耦變壓器供電；5)同軸電力電纜供電。在客運(yùn)專線鐵路中一般不再采用吸流變壓器供電方式和同軸電力電纜供電方式，前者是因?yàn)榻佑|網(wǎng)在吸流變壓器處的斷開點(diǎn)上有電位差，受電弓高速通過時產(chǎn)生電弧，后者是因?yàn)樵靸r昂貴、施工復(fù)雜。因此，只介紹直接供電方式、帶回流線的直接供電方式和自耦變壓器供電方式。1.1直接供電方式，是牽引網(wǎng)中不加特殊防護(hù)措施的一種供電方式。它一根饋線接在接觸網(wǎng)上，另一根饋線接在鋼軌上，如圖(4.1.1)

4、所示。 (T) (R)圖 4.1.1 直接供電方式 這種供電方式最簡單，投資最省，牽引網(wǎng)阻抗小，能耗也較低。供電距離單線一般為30km左右，復(fù)線一般為25km左右。由于電氣化鐵路是單相負(fù)荷，機(jī)車由接觸網(wǎng)取得電流，經(jīng)鋼軌流回牽引變電所。由于鋼軌與大地是不絕緣的，一部分回流由鋼軌流入大地，因此對通信線路產(chǎn)生感應(yīng)影響。這是直接供電方式的缺點(diǎn)。1.2 帶回流線的直接供電方式，是在接觸網(wǎng)支柱上架設(shè)一條與鋼軌并聯(lián)的回流線，如圖4.1.2所示，利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的電流盡可能地由回流線流回牽引變電所，因而能部分抵消接觸網(wǎng)對鄰近通信線路的干擾。 (T) (NF) (R)圖4.1.2 帶回

5、流線的直接供電方式1.3 自耦變壓器供電方式(簡稱AT供電方式)，是每隔10km左右在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一臺自耦變壓器，其中性點(diǎn)與鋼軌相連。自耦變壓器將牽引網(wǎng)的供電電壓提高一倍，而供給電力機(jī)車的電壓仍為25千伏，如圖4.1.3所示。圖4.1.3 自耦變壓器供電方式電力機(jī)車由接觸網(wǎng)受電后，牽引電流一般由鋼軌流回，由于自耦變壓器的作用，經(jīng)鋼軌流回的電流，經(jīng)自耦變壓器繞組和正饋線流回變電所。當(dāng)自耦變壓器的一個繞組流過機(jī)車電流時，其另一個繞組感應(yīng)出電流供給電力機(jī)車，因此，當(dāng)機(jī)車負(fù)荷電流為I時，由接觸網(wǎng)和正饋線供給的電流為0.5I，另外的負(fù)荷電流由自耦變壓器感應(yīng)電流供給。這種供電方式的牽引網(wǎng)阻抗

6、很小，電壓損失小，電能損耗低，供電能力大，供電距離長，可達(dá)4050km。由于牽引負(fù)荷電流在接觸網(wǎng)和正饋線中的方向相反，因而對鄰近的通信線路干擾很小。2. 電源及變電所2.1 電源引入方式我國的一般電氣化線路的牽引變電所電源一般從電網(wǎng)110KV系統(tǒng)接入，保證了安全可靠供電。但在高速鐵路和客運(yùn)專線，由于供電能力、供電可靠性和供電質(zhì)量的要求，如果仍采用110kV供電，很難滿足供電要求，電力網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)也會惡化。僅幾年來，一些線路采用220KV系統(tǒng)接入，如哈大線和秦沈客運(yùn)專線。采用220KV電源的優(yōu)點(diǎn)如下：1） 可改善負(fù)序?qū)﹄娋W(wǎng)其它用戶的影響單相工頻交流電氣化鐵道所固有的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不對稱，因此，單相牽

7、引負(fù)荷在系統(tǒng)中引起負(fù)序電壓和電流是肯定的，對電網(wǎng)中的敏感設(shè)備帶來不利影響。一般來說，對負(fù)序最為敏感的設(shè)備是小容量發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，它們都處于10kV以下的電網(wǎng)中，為了減少負(fù)序?qū)λ鼈兊挠绊?，可將牽引?fù)荷離的越遠(yuǎn)越好（負(fù)荷轉(zhuǎn)移），其實(shí)質(zhì)是將負(fù)序電流進(jìn)行更多之路的分流，從而減少敏感之路的電流，220 kV以前的各種之路要比110kV側(cè)多，因此，將牽引變電所的電源電壓由110kV 改為220kV 可有效的改善負(fù)序?qū)﹄娋W(wǎng)的影響。2） 可改善諧波影響高次諧波的三大要素：（1）高次諧波發(fā)生源；（2）電力系統(tǒng)和用戶負(fù)荷的阻抗；（3）設(shè)備對抗高次諧波的能力。電壓等級高的系統(tǒng)短路容量大，為減少電壓畸變，應(yīng)選擇盡量大

8、的短路容量。2.2 客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)的特點(diǎn)(1) 單車牽引電流大，在300350km/h時可達(dá)到6001000A，要求牽引供電系統(tǒng)有較大的供電能力。（2）列車通過供電臂時間短，負(fù)荷持續(xù)時間短，供電臂中的列車數(shù)相應(yīng)少，負(fù)荷電流波動大。（3）為減少過分相的次數(shù)，盡量延長供電臂長度（4）高速列車采用交直交方式，機(jī)車功率因數(shù)接近于1，牽引負(fù)荷的特點(diǎn)：帶電時間長；需求功率大；緊密運(yùn)行程度高；運(yùn)營時間內(nèi)負(fù)荷集中2.3 變電所主接線方式 電氣主接線反映牽引變電所的主要電氣設(shè)備，這些設(shè)備的規(guī)格、型號和技術(shù)參數(shù)，在電氣上是如何連接的，高壓側(cè)有幾回進(jìn)線，幾臺牽引變壓器，有幾回接觸網(wǎng)饋電線。通過電氣主接線可以了

9、解牽引變電所等設(shè)施規(guī)模大小和設(shè)備情況。 牽引變電所的主接線由電源側(cè)、主變壓器、牽引側(cè)三部分主接線組成2.3.1電源側(cè)主接線 牽引變電所屬用戶變電所，一般不接入電力網(wǎng)內(nèi)，沒有穿越功率，屬終端型變電所，電源側(cè)主接線較簡單，多采用分支接線方式，兩回進(jìn)線間沒有跨條，每回進(jìn)線與一臺變壓器組成一組，這種接線方式適用于主變壓器固定備用方式，要求兩回電源均為主供回路，隨時可以切換。2.3.2 牽引側(cè)主接線 電力系統(tǒng)的三相高壓電源經(jīng)過牽引變壓器變壓后，要用27.5kV或55kV的單相電源向接觸網(wǎng)供電，牽引變壓器低壓側(cè)為要向接觸網(wǎng)供電，需要結(jié)構(gòu)合理、操作方便、安全可靠和節(jié)省投資的主接線，因此稱為牽引側(cè)主接線。 客

10、運(yùn)專線鐵路多為復(fù)線，在牽引變電所內(nèi)一般設(shè)有四回饋電線，上下行方向各兩回，用不同相別供出，上行方向兩回線用同一相，設(shè)一臺備用斷路器；下行方向兩回線用另一相，設(shè)一臺備用斷路器。自耦變壓器供電方式饋電線有接觸網(wǎng)(T)和正饋線(F)兩根線，斷路器和隔離開關(guān)均為兩極。另有中線(N)饋出，不設(shè)斷路器和隔離開關(guān)。當(dāng)牽引變壓器牽引側(cè)線圈中點(diǎn)不抽出時，在變電所內(nèi)還應(yīng)另設(shè)自耦變壓器，一般將自耦變壓器設(shè)在饋電線外側(cè)。當(dāng)相鄰變電所越區(qū)供電時，可作為末端的自耦變壓器。復(fù)線鐵路一般為四回饋電線，每兩回同相饋電線設(shè)一組備用斷路器。3.牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化隨著科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)變電所

11、的繼電保護(hù)和控制向微機(jī)保護(hù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控和全所自動化方向發(fā)展。變電所綜合自動化系統(tǒng)的智能化、自動化和先進(jìn)的自檢和自診斷技術(shù)對客運(yùn)專線牽引變電所的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有突出的貢獻(xiàn)。牽引變電所的供電可靠性直接影響到電氣化鐵路供電系統(tǒng)的可靠性，甚至影響到整個鐵路的安全可靠。在設(shè)計(jì)變電所監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)重點(diǎn)考慮三個指標(biāo)：1）供電的可靠性；2）牽引供電的全部自動化；3）變電所無人值班。 牽引變電所無人值班是大勢所趨，無人值班的變電所是指無固定值班人員在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行日常監(jiān)視與操作的變電所。對變電所的操作與監(jiān)視是由遠(yuǎn)方調(diào)度所來完成。 下面以秦沈線的牽引變電所自動化系統(tǒng)為例來說明其組成和功能，圖4.1.4 為系統(tǒng)組成圖。 圖4

12、.1.4 牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)組成示意圖本系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，1）網(wǎng)絡(luò)型，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)采用LONWORKS網(wǎng)絡(luò)，通信媒介采用雙環(huán)光纖。 2）分層分布式，當(dāng)任意一模塊出現(xiàn)故障時，不影響其它模塊的正常運(yùn)行，從而保證供電的可靠性。 3）集中組屏方式其功能: 各保護(hù)測控單元完成變電所的繼電保護(hù)、測量和控制功能調(diào)度中心可以通過通信單元與保護(hù)測控單元通信，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動功能當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元可就地完成各種操作，當(dāng)監(jiān)控機(jī)失效時不影響裝置的正常使用視頻監(jiān)控單元與自動滅火系統(tǒng)一起組成變電所的安全監(jiān)控系統(tǒng) 具有自檢和自診斷功能，大大提高了可靠性 各種功能可由軟件實(shí)現(xiàn)程控和連鎖。第二節(jié) 客運(yùn)專線接觸網(wǎng)1. 接觸懸掛

13、形式及其主要技術(shù)參數(shù)接觸懸掛形式是指接觸網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)形式，它反映了接觸網(wǎng)的空間結(jié)構(gòu)和幾何尺寸。不同的懸掛形式，在工程造價、受流性能、安全性能上均有差別，另外，對接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)也有不同的要求。對接觸網(wǎng)懸掛形式的要求是：受流性能滿足客運(yùn)專線鐵路的運(yùn)營要求、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、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(wǎng)懸掛形式是在不斷改進(jìn)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(fù)鏈形懸掛。各國對這三種懸掛形式有不同的認(rèn)識和側(cè)重，根據(jù)各自的國情發(fā)展自己的懸掛形式，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

14、線均采用復(fù)鏈形懸掛，近幾年來，日本高速鐵路又采用了簡單鏈形懸掛；法國的巴黎里昂的東南新干線采用彈性鏈形懸掛，巴黎勒芒/圖爾的大西洋新干線采用接觸線帶預(yù)留弛度的簡單鏈形懸掛；德國比較重視接觸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，先后制定了Re75、 Re100、 Re160、Re200、Re250、Re330幾種標(biāo)準(zhǔn)化懸掛形式，行車速度低于160km/h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。下面分別介紹簡單鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛、和復(fù)鏈形懸掛三種形式的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能。1.1簡單鏈形懸掛結(jié)構(gòu)形式如圖4.2.1 所示：圖 4.2.1 帶預(yù)留弛度的簡單鏈形懸掛 性能特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、

15、安裝調(diào)整維修方便，適應(yīng)于高速受流。 定位點(diǎn)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(yù)留弛度，受電弓在跨中的抬升量可降低；定位點(diǎn)處易形成相對硬點(diǎn)，磨耗大。如果選擇結(jié)構(gòu)形式合理、性能優(yōu)良的定位器，則可消除這方面的不足。1.2 彈性鏈形懸掛 結(jié)構(gòu)形式圖如圖4.2.2所示 圖 4.2.2 彈性鏈形懸掛 在結(jié)構(gòu)上，相對于簡單鏈形懸掛在定位點(diǎn)處裝設(shè)彈性吊索，主要有兩種形式：“”型和“Y”型。彈性吊索的材質(zhì)一般與承力索相同，其線脹系數(shù)與承力索相匹配。在支柱懸掛點(diǎn)處配有Y型輔助索，提高了接觸網(wǎng)在懸掛點(diǎn)處的彈性，使跨距間的彈性較為均勻。同時使用輔助索可明顯后面跟進(jìn)的受電弓的接觸狀態(tài)。性能特點(diǎn)：結(jié)

16、構(gòu)比較簡單，改善了定位點(diǎn)處的彈性，使得定位點(diǎn)處的彈性與跨中的彈性趨于一致，整個接觸網(wǎng)的彈性均勻，受流性能好。其缺點(diǎn)是彈性吊索調(diào)整維修比較復(fù)雜，定位點(diǎn)處導(dǎo)線抬升量大，對定位器的安裝坡度要求也較嚴(yán)格。1.3 復(fù)鏈形懸掛： 結(jié)構(gòu)形式如圖4.2.3所示 圖 4.2.3 復(fù)鏈形懸掛 在結(jié)構(gòu)上，承力索和接觸線之間加了一根輔助承力索。 性能特點(diǎn)：接觸網(wǎng)的張力大，彈性均勻，安裝調(diào)整復(fù)雜、抗風(fēng)能力強(qiáng)。 日本早期高速鐵路采用復(fù)鏈形懸掛并作為高速接觸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)懸掛形式，主要考慮受流和環(huán)境因素：1）從受流方面講，日本動車組是采用動力分散方式，多弓受流，對接觸網(wǎng)彈性值和彈性均勻度要求很嚴(yán)格；2）從環(huán)境因素講，日本地處沿海

17、強(qiáng)臺風(fēng)和地震頻繁，要求接觸網(wǎng)有足夠的穩(wěn)定性。1.4 三種主要接觸懸掛形式的比較 選擇法國、德國和日本三個國家的三種接觸懸掛的主要參數(shù)列表如下表4.2.1 三種接觸懸掛形式的主要技術(shù)參數(shù) 法國TGV-A德國Re330日本HC懸掛形式簡單鏈形懸掛彈性鏈形懸掛復(fù)鏈形懸掛運(yùn)營速度(km/h)300330275接觸線材質(zhì)Cu150扁Ris120Cu170接觸線密度(kg/m)1.331.071.51接觸線張力(kN)2024/2714.7導(dǎo)線預(yù)留弛度(%)1.000承力索材質(zhì)青銅70青銅65ST180+TJ150承力索張力(kN)1445/4824.5+14.7承力索密度(kg/m)0.6230.581

18、.45+1.377 波動傳播速度(km/h)441539/572355無量綱速度0.680.580.650.77多普勒系數(shù)0.190.210.270.13反射系數(shù)0.360.48/0.470.58增強(qiáng)因數(shù)1.921.752.194.46跨中彈性(mm/N)0.530.360.29彈性不均勻系數(shù)(%)41.2<10<10 跨距636550表中幾個技術(shù)參數(shù)的定義(1) 波動傳播速度C: 由于受電弓抬升力的作用，引起接觸線的振動，該點(diǎn)的振動傳播速度稱為波動傳播速度。C與接觸線張力T和線密度的關(guān)系如下：C=(2) 無量綱速度：列車運(yùn)行速度V與波動傳播速度C之比，即：=V/C 當(dāng)列車速度越接

19、近C，即接近于1時，弓網(wǎng)振動越劇烈。(3) 多普勒系數(shù):是無量鋼速度的另一種表達(dá)式，=(C-V)/(C+V) V-列車行駛速度 C-接觸線波動傳播速度(4) 反射系數(shù): 指接觸網(wǎng)的振動波在非均質(zhì)點(diǎn)被反射。這些非均勻質(zhì)點(diǎn)如：吊弦線夾、接頭線夾等，反射系數(shù)用下式表示： = (4.2.1) Pm 、Fm - 分別代表接觸線的線密度和接觸線的張力. Pc 、Fc 分別代表承力索的線密度和承力索的張力.(5) 增強(qiáng)因數(shù): r=/ 接觸網(wǎng)的振動波在非均質(zhì)處被反射，被反射 回的波形與該物體相向運(yùn)動，并被繼續(xù)向前運(yùn)動的物體以輸入能量的方式再次反射回去，波的能量被增強(qiáng)，增強(qiáng)因數(shù)用下式表示： r= (4.2.2)

20、 反射系數(shù) 多普勒系數(shù)根據(jù)我國鐵路的實(shí)際情況和客運(yùn)專線設(shè)計(jì)暫行規(guī)定，我國客運(yùn)專線接觸網(wǎng)懸掛形式可能選擇簡單鏈形懸掛或彈性鏈形懸掛兩種方式，復(fù)鏈形懸掛方式由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝施工費(fèi)用較高，不適合我國客運(yùn)專線接觸網(wǎng)，在這里對其性能不作討論。下面重點(diǎn)對簡單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛的性能作一下比較討論。簡單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛在靜態(tài)特性上主要表現(xiàn)在靜態(tài)彈性和彈性差異系數(shù)兩個方面，下面以秦沈線接觸網(wǎng)的靜態(tài)特性說明彈性鏈形懸掛與簡單鏈形懸掛的區(qū)別。秦沈線在300km/h的試驗(yàn)區(qū)段的上下行線上分別設(shè)計(jì)了簡單鏈形懸掛接觸網(wǎng)和彈性鏈形懸掛接觸網(wǎng)。1）彈性鏈型懸掛 線型：THJ95+CuMg-120、張力：15k

21、N+20kN、接觸線高度：5500 mm、結(jié)構(gòu)高度: 1600 mm 圖中為三個跨距的靜態(tài)彈性，最大彈性差異系數(shù)為7.96%2）簡單鏈型懸掛 線型：THJ95+CuMg-120、張力：15kN+20kN 、接觸線高度：5500 mm、結(jié)構(gòu)高度:1400 mm。圖中為三個跨距的靜態(tài)彈性，最大彈性差異系數(shù)為27.64% 從以上兩圖可以看出，當(dāng)主要參數(shù)相同時，簡單鏈形懸掛與彈性兩性懸掛在跨中的靜態(tài)彈性相差不大，而在懸掛點(diǎn)的靜彈性兩者差別很大，這導(dǎo)致了彈性差異系數(shù)相差很大，簡單鏈形懸掛為 27.6%,彈性鏈形懸掛為7.96%。一般地來說，接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)是接觸網(wǎng)彈性均勻，這樣受電弓在運(yùn)行中振動均

22、勻，運(yùn)行平穩(wěn)。德國200km/h以上線路接觸網(wǎng)均采用彈性鏈形懸掛，法國TGV東南線采用彈性鏈形懸掛；TGV大西洋線和北方線采用簡單鏈形懸掛；我國廣深線采用簡單鏈形懸掛，哈大線采用彈性鏈性懸掛，實(shí)踐證明，兩種接觸懸掛均能滿足200km/h 以上的列車運(yùn)行速度要求。兩種懸掛方式的主要區(qū)別在于接觸網(wǎng)的彈性不均勻性，理論研究表明，接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性好，彈性均勻，受電弓激發(fā)的接觸線周期振動振幅越小越好，也就是接觸網(wǎng)越均勻越好，接觸網(wǎng)的尺寸精度越高越好，這樣有利于弓網(wǎng)運(yùn)行平穩(wěn)。彈性鏈形懸掛彈性均勻，但彈性吊索的施工和維修調(diào)整較為困難，如果彈性吊索調(diào)整不好，容易造成受流惡化；對簡單鏈形懸掛來說，為了降低簡單鏈形

23、懸掛彈性不均勻?qū)W(wǎng)受流的不利影響，通過以下三種方法對接觸網(wǎng)處理：1)加大接觸線張力；2）設(shè)置接觸線預(yù)留尺度；3）改善定位器的彈性。法國國鐵的觀點(diǎn)是，速度超過250km/h時，受流質(zhì)量與接觸網(wǎng)的彈性均勻度關(guān)系不大，而更大程度上取決于接觸線的振動，采用簡單鏈形懸掛，同時對吊弦進(jìn)行合理的布置，提高接觸線的張力，雖然跨中的彈性均勻度不是很好，但足夠大的接觸線張力足以保證高速受流。德國的標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)懸掛所達(dá)到的彈性不均勻度如下：Re100 µ=6050Re160 µ=2619Re200 µ=14Re250 µ=10Re330 µ<1014 歐洲20

24、0km/h以上高速接觸網(wǎng)的基本物理特性要求表 4.2.2序號設(shè)計(jì)速度>200 230km/h>230 300km/h>300km/h1彈性差異系數(shù) µ簡單鏈形懸掛<40<40<25彈性鏈形懸掛<20<10<102波動的傳播速度 Vc>110 m/s>120 m/s>Vmax+40 m/s3多普勒效應(yīng) >0.26>0.18>0.174反射因素<0.5<0.4<0.45放大因素 r<1.9<2.2<2.32接觸網(wǎng)的主要技術(shù)參數(shù)2.1導(dǎo)線高度: 指接觸線距鋼軌面的高

25、度。它的確定受多方面的因素制約，如：車輛限界、絕緣距離、車輛和線路振動、施工誤差等。一般地，客運(yùn)專線鐵路接觸線的高度比常規(guī)電氣化鐵路的接觸線低，這主要因?yàn)椋焊咚勹F路一般無超級超限列車通過，車輛限界為4800mm；為了減少列車空氣阻力及空氣動態(tài)力對受電弓的影響，受電弓的底座沉于機(jī)車車頂頂面，受電弓的工作高度較小。所以，高速鐵路接觸線的高度一般在5300mm5500mm左右。2.2 結(jié)構(gòu)高度：指定位點(diǎn)處承力索距接觸線的距離。它由所確定的最短吊弦長度決定的，吊弦長時，當(dāng)承力索和導(dǎo)線材質(zhì)不同時，因溫度變化引起的吊弦斜度小，使錨段內(nèi)的張力差小，有利于改善弓網(wǎng)受流特性；長吊弦的另一個優(yōu)點(diǎn)是高速行車引起的導(dǎo)

26、線振動時，吊弦彎度小，可以減少疲勞，延長使用壽命。下表為三種高速懸掛的結(jié)構(gòu)高度：表 4.2.3TGV-ARe330HC結(jié)構(gòu)高度1.4m1.8m1.5m我國接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度為1.11.6m2.3 跨距及拉出值：取決于線路曲線半徑、最大風(fēng)速和經(jīng)濟(jì)因素等。 考慮安全因素及對受電弓滑板的磨耗，我國客運(yùn)專線鐵路一般在保證跨中導(dǎo)線及定位點(diǎn)在最大風(fēng)速下均不超過距受電弓中心300mm的條件下，確定跨距長度和拉出值的大小。2.4 錨段長度：它的確定主要考慮接觸線和承力索的張力增量不宜超過10%，且張力補(bǔ)償器工作在有效工作范圍內(nèi)?？瓦\(yùn)專線鐵路接觸網(wǎng)的錨段長度與常規(guī)電氣化鐵路基本一樣。2.5 絕緣距離：參照電氣化鐵

27、路接觸網(wǎng)的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)。2.6吊弦分布和間距：吊弦間距指一跨內(nèi)兩相鄰吊弦之間的距離，吊弦間距對接觸網(wǎng)的受流性能有一定的影響，改變吊弦的間距可以調(diào)整接觸網(wǎng)的彈性均勻度，但是，如果吊弦過密，將影響接觸線的波動速度，而對彈性改善效果不大，所以，確定吊弦間距時，既要考慮改善接觸網(wǎng)的彈性，又要考慮經(jīng)濟(jì)因素。吊弦分布有等距分布、對數(shù)分布、正弦分布等幾種形式，為了設(shè)計(jì)、 施工和維護(hù)的方便，吊弦分布一般采用最簡單的等距分布。2.7接觸線預(yù)留弛度：指在接觸線安裝時，使接觸線在跨內(nèi)保持一定的弛度，以減少受電弓在跨中對接觸線的抬升量，改善弓網(wǎng)的振動。對高速接觸網(wǎng)，簡單鏈形懸掛設(shè)預(yù)留弛度，彈性鏈形懸掛一般不設(shè)預(yù)留弛度

28、。2.8錨段關(guān)節(jié)：錨段關(guān)節(jié)是接觸網(wǎng)的張力的機(jī)械轉(zhuǎn)換關(guān)節(jié)，是接觸網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量對受流影響較大，接觸網(wǎng)一般采用兩種形式的錨段關(guān)節(jié)： 非絕緣錨段關(guān)節(jié)采用三跨錨段關(guān)節(jié)； 絕緣錨段關(guān)節(jié)采用五跨錨段關(guān)節(jié)。 安裝處理上，盡量縮短接觸線工作支和非工作支同時接觸受電弓滑板的長度，提高非工作支的坡度。2.9接觸線的張力：提高接觸線的張力，可以增大波形傳播速度，改善受流性能。同時增加了接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性。導(dǎo)線張力的確定受導(dǎo)線的拉斷力，接觸網(wǎng)的安全系數(shù)等因素影響。2.10 承力索的張力：受接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，載流容量，結(jié)構(gòu)高度、支柱容量等因素影響，提高承力索的張力可以增加接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性，但對弓網(wǎng)受流性能影響不

29、大。減少承力索的張力，有利于減少反射系數(shù)，承力索的張力受接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度的限制，也就是在一定的結(jié)構(gòu)高度上，要保持跨內(nèi)最短吊弦的長度。2.11 歐洲接觸網(wǎng)的主要特性1) 靜態(tài)特性 表 4.2.4序號設(shè)計(jì)速度等級>200 到230 km/h>230 到300 km/h>300 km/h單位1接觸線的標(biāo)準(zhǔn)高度誤差5000到 5500±305080/53000 + 20 /±10mm2在兩個連續(xù)支撐點(diǎn)處所測得接觸線最大的高度差，301010mm3在設(shè)計(jì)速度小于等于230km/h接觸線最低高度（在特殊點(diǎn)：橋梁、隧道等）4920mm4在設(shè)計(jì)速度小于等于230km/h時

30、考慮到抬升量（在特殊點(diǎn)）的接觸線最高高度6500mm5允許接觸線坡度和坡度的變化1002) 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 表 4.2.5序號設(shè)計(jì)速度的參數(shù)>200 到230 km/h>230 到300 km/h>300 km/h單位1最大的跨距長度明線656565m隧道內(nèi)5050502在兩個相鄰跨距的最大長度差151010m3標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)系統(tǒng)最短吊弦長度0.200.250.25m4結(jié)構(gòu)高度明線1.251.401.40m隧道內(nèi)0.600.800.805在支撐處最小抬升量 無抬升限制允許的最大抬升量2倍值240240240mm有抬升限制允許的最大抬升量1.5倍值180180180mm6定位器的設(shè)計(jì)

31、：安裝防風(fēng)裝置和限制抬升裝置，并按輕重量設(shè)計(jì)。需要需要需要7吊弦間隔<9.50<9.50<9.50m8弛度10.50.59定位處接觸線拉出值0.300.300.3010每100m長度的接觸線水平方向上最小側(cè)向偏移。0.500.500.50m11錨段關(guān)節(jié)的跨距數(shù)量344跨數(shù)12接觸線和承力索的下錨方式分別下錨。建議 需要需要3接觸網(wǎng)的主要設(shè)備和零部件3.1 接觸網(wǎng)的線材3.1.1接觸線接觸線是接觸網(wǎng)中直接與機(jī)車受電弓作摩擦運(yùn)動傳遞電能的線材，它對接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)的受流性能的好壞產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，受流系統(tǒng)的許多性能指標(biāo)直接由接觸線決定。如：波動傳播速度、接觸線的抬升量、接觸線

32、的磨耗、安全系數(shù)?？瓦\(yùn)專線鐵路對接觸線的基本要求如下：機(jī)械強(qiáng)度高；單位質(zhì)量盡量??；導(dǎo)電性能好；良好的耐磨及耐腐蝕性能及高溫軟化特性，使用壽命長；摩擦性能與受電弓滑板相匹配。隨著運(yùn)行速度的提高，為了提高抗拉強(qiáng)度，增大波動傳播速度、耐磨性，國外有關(guān)國家對高速鐵路的接觸線都趨向于研制銅合金導(dǎo)線或復(fù)合導(dǎo)線。銅合金導(dǎo)線是在銅中加入其它金屬元素，如：鎂、銀，采用合金方法制成的。復(fù)合導(dǎo)線是用銅與另一種機(jī)械強(qiáng)度高的金屬制成的。表4.2.6 國外高速接觸線的比較： 日本法國德國運(yùn)行速度(km/h)240300300300270350250330接觸線類型Cu170CT-CS110CT-CSD110Cu150Cd

33、Cu120SuCu120AgCu120MgCu120接觸線線密度1.510.9420.9571.321.071.071.071.08接觸線張力(kN)14.720202014241527波動傳播速度3555255204414125394265693.1.2承力索承力索是接觸網(wǎng)承載接觸線，并傳輸電流的線材。承力索的選用應(yīng)符合下列條件：承力索的線脹系數(shù)與接觸線相匹配；機(jī)械強(qiáng)度高；耐疲勞；耐腐蝕性能好；耐溫特性好；導(dǎo)電率高。表 4.2.7 國外高速鐵路使用的承力索性能表： 日本 法國 德國 承力索 鎘銅絞線 BZ65 120-BZ 張力(kN) 24.5 1 4 21我國電氣化鐵路接觸網(wǎng)的承力索正線

34、一般采用100mm2和70mm2的鍍鋅銅絞線，有關(guān)部門研究開發(fā)出銅合金承力索，并推薦在高速鐵路中使用。增加承力索的張力可以增強(qiáng)接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性。3.1.3 彈性吊索用于彈性鏈形懸掛中的Y形彈性吊索；彈性吊索一般選用截面積為35mm2的青銅絞線，張力為2.83.5kN。3.1.4 歐洲高速線對線材的要求標(biāo)準(zhǔn) 表 4.2.8序號設(shè)計(jì)速度的參數(shù)>200 到230 km/h>230 到300 km/h>300 km/h單位1接觸線參照EN501492接觸線的數(shù)量1113接觸線額定橫截面積100120120mm24接觸線的拉伸強(qiáng)度100125133N/mm25在接觸線上磨損橫截面上的最大

35、允許拉伸強(qiáng)度N/mm26接觸線的最大允許損耗7承力索的數(shù)量1118輔助承力索線可選擇9彈性吊索可選擇10彈性吊索長度跨距長的20到3011彈性吊索張應(yīng)力彈性吊索的預(yù)拉伸承力索拉身強(qiáng)度的25到50拉伸3.2 接觸網(wǎng)的支持裝置：3.2.1支柱：由于客運(yùn)專線鐵路接觸網(wǎng)的承力索和接觸線的張力增大，使作為接觸網(wǎng)支撐的支柱受到較大的負(fù)荷，另外，還要考慮到接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性問題。接觸網(wǎng)支柱的選擇，區(qū)間一般采用環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土支柱；橋上支柱采用熱浸鍍鋅鋼柱；軟橫跨硬橫跨支柱：跨度小用環(huán)形等經(jīng)預(yù)應(yīng)力混凝土支柱，跨度大時選用熱浸鍍鋅鋼柱。3.2.2硬橫跨：是用于站場或兩股以上線路的接觸網(wǎng)支持鋼結(jié)構(gòu)，一般用型鋼焊接

36、成梁式結(jié)構(gòu)橫跨于線路上空，用于支持接觸懸掛。這種剛性硬橫跨的特點(diǎn)是，各股道上的接觸網(wǎng)在機(jī)械上和電氣上相互獨(dú)立。接觸懸掛在硬橫跨上采用吊柱旋轉(zhuǎn)腕臂的支持結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特性與區(qū)間中間柱基本相同，組合定位裝置與區(qū)間的接觸懸掛完全相同。硬橫跨的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)械上獨(dú)立，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗風(fēng)能力強(qiáng)，壽命長。在受流性能上與區(qū)間接觸懸掛相同。國外，法國、英國、日本等國家的高速鐵路接觸網(wǎng)幾乎全部采用硬橫跨。我國的高速鐵路的接觸網(wǎng)也趨向使用剛性硬橫跨。3.2.3 腕臂支持結(jié)構(gòu)： 為了提高接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，接觸網(wǎng)采用剛性腕臂支持結(jié)構(gòu)，由水平腕臂和斜腕臂組成的穩(wěn)定三角形結(jié)構(gòu)，提高了腕臂結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力。3.2.4

37、 組合定位裝置： 組合定位裝置包括：定位器、定位管、支持器。定位防風(fēng)拉線和定位管防風(fēng)支撐，這部分零部件對接觸線起定位和支持作用，影響弓網(wǎng)受流性能。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)上：它必須滿足接觸線溫度偏移，保證高速受電弓安全通過及接觸線抬高等要求。 對定位器的要求： 構(gòu)簡單，安裝方便，有限位裝置，不形成接觸懸掛硬點(diǎn) 材質(zhì)上一般采用鋁合金材料，重量輕，耐腐蝕 具有較高的強(qiáng)度 環(huán)路電阻小，不形成電損壞3.3接觸網(wǎng)的終端錨固類零部件接觸網(wǎng)終端錨固類零部件包括：承力索終端錨固線夾、接觸線終端錨固線夾、張力補(bǔ)償器、墜砣等。3.3.1 張力補(bǔ)償裝置張力補(bǔ)償裝置是調(diào)整承力索、接觸線張力，使它們保持恒定的自動裝置是接觸網(wǎng)的關(guān)鍵

38、部件?？瓦\(yùn)專線接觸網(wǎng)一般有兩種方式的自動張力補(bǔ)償裝置：滑輪組自動補(bǔ)償裝置；棘輪補(bǔ)償裝置。對張力補(bǔ)償裝置的要求是，傳動效率高，達(dá)到97%以上；安全可靠；耐腐蝕性能好，少維修，壽命長，有斷線制動裝置。墜砣采用鐵墜砣。3.3.2 承力索終端錨固線夾和接觸線終端錨固線夾這兩種零件是接觸網(wǎng)的主要受力部件，是保障接觸網(wǎng)安全的關(guān)鍵零件。結(jié)構(gòu)上：有錐套式螺紋脹緊結(jié)構(gòu)和楔形脹緊式結(jié)構(gòu)兩種。材質(zhì)上：整體鋁青銅；緊固件采用不銹鋼。工作張力：應(yīng)滿足2027KN3.4接觸網(wǎng)的電連接類零件電連接是保證接觸網(wǎng)各導(dǎo)線之間及各股道之間電流暢通的部件。對它的要求是：電連接線夾與接觸線或承力索間的接觸電阻小，整體電連接導(dǎo)電性能好。

39、結(jié)構(gòu)上：連接可靠，重量輕，耐腐蝕。材質(zhì)上：用純銅和鋁青銅3.5 吊弦及吊弦線夾：它是接觸網(wǎng)的懸吊類零件，在接觸網(wǎng)中調(diào)節(jié)接觸線弛度，又可分流，屬于面廣量大的零件。正確選用懸吊類零件將有效地保證接觸網(wǎng)的受流性能，又能減少其維修工作量。在客運(yùn)專線接觸網(wǎng)中，一般采用整體吊弦設(shè)計(jì)時，計(jì)算出每跨中每根吊弦的長度。在工廠將吊弦線夾和吊弦制成一體后，到現(xiàn)場直接安裝。對吊弦及吊弦線夾的要求：重量輕，體積小，耐腐蝕，安全可靠。材質(zhì)上：吊弦采用青銅絞線；吊弦線夾采用鋁青銅。3.6接觸網(wǎng)線岔： 線岔是兩股道接觸網(wǎng)交叉處的裝置。它直接影響著高速受電弓的運(yùn)行安全，是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)和安裝中需要特別解決好的環(huán)節(jié)。 接觸網(wǎng)的線岔應(yīng)

40、滿足下列要求： 滿足正線高速行車，避免鉆弓、打弓。 正線進(jìn)渡線或渡線進(jìn)正線時，保證受電弓平穩(wěn)過渡 保證正線高速行車的受流質(zhì)量，做到離線率低，硬點(diǎn)小，導(dǎo)線抬高量滿足要求 安裝簡單，維修調(diào)整方便 客運(yùn)專線接觸網(wǎng)線岔一般有交叉式和無交叉式兩種形式。3.7接觸網(wǎng)的分相裝置： 我國既有120km/h以下的電氣化鐵道的接觸網(wǎng)分相裝置均采用絕緣分相器。當(dāng)列車速度超過160km/h時，這種形式的分相絕緣器存在明顯的硬點(diǎn)，對受電弓的滑板撞擊很大，容易造成弓網(wǎng)事故?？瓦\(yùn)專線接觸網(wǎng)的分相裝置一般采用絕緣錨段關(guān)節(jié)組成中性段方式，即六跨或八跨分相關(guān)節(jié)，來滿足接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)的性能要求。 機(jī)車通過分相錨段關(guān)節(jié)的方式一般有

41、兩種 (1)地面開關(guān)切換方式，當(dāng)機(jī)車受電弓在分相的中性段之前和剛進(jìn)入中性段時， 由一相供電， 然后在中性段斷電0.250.35秒后切換到另一相。其優(yōu)點(diǎn)是列車無操作，停電時間短暫，沖擊及失速小，但設(shè)備復(fù)雜，切換過程容易產(chǎn)生很高的過電壓。 (2)機(jī)車切換方式：當(dāng)機(jī)車通過分相中性段時，機(jī)車接收地面上的信號，控制機(jī)車主斷路器斷開，斷電不降弓通過中性段，機(jī)車惰行通過中性區(qū)后，機(jī)車又接收到地面信號，控制機(jī)車主斷路器合閘受電，完成了機(jī)車過分相的全過程。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，地面設(shè)備非常簡單，投資小。接觸網(wǎng)分相關(guān)節(jié)長度與機(jī)車受電弓距離的配合: 客運(yùn)專線接觸網(wǎng)采用中性段分相關(guān)節(jié)，下面各圖中用到的符號C 分相處重疊區(qū)

42、的長度 D 中性區(qū)長度 D 分相處的總長度 L 受電弓之間最遠(yuǎn)的距離 l 受電弓兩滑板之間的寬度 L 電氣寬度最大值 單中性段分相如圖4.2.6所示圖4.2.6 單中性段分相機(jī)車受電弓距離L與分相關(guān)節(jié)長度D的條件：L>D圖 4.2.7 雙中性段分相條件： L> D+ 2l D < 142mL+ 2l < D1 L”> 143mL+ 2l < D2在圖中，分相區(qū)的長度（D）短于連續(xù)受電弓的頭部之尾部的距離，此值大于143m（L”）列車上受電弓的設(shè)置。第三節(jié) 弓網(wǎng)受流技術(shù)牽引供電系統(tǒng)是向高速運(yùn)行的電力機(jī)車傳遞強(qiáng)大電能的系統(tǒng)裝置，接觸網(wǎng)沿鐵路架設(shè)，是向電力機(jī)車供電

43、的裝置；受電弓是安裝在電力機(jī)車上從接觸網(wǎng)上獲取電能的裝置。世界上具有代表性的高速鐵路無一例外地采用接觸網(wǎng)受電弓的受流系統(tǒng)。接觸網(wǎng)受電弓受流系統(tǒng)的受流過程是受電弓在接觸網(wǎng)下，以機(jī)車速度運(yùn)動中完成的，受流過程是一個動態(tài)過程，這一動態(tài)過程包括了多種機(jī)械運(yùn)動形式和電氣狀態(tài)變化：受電弓相對于接觸線的滑動摩擦；受電弓上下振動；受電弓由于機(jī)車橫向擺動而形成的橫向振動；接觸網(wǎng)上下振動，并形成行波沿導(dǎo)線向前傳播；受電弓和接觸線之間發(fā)生的水平和垂直方向撞擊；弓網(wǎng)離線發(fā)生電弧，受電弓受流中，電流發(fā)生劇烈變化等等，所以，弓網(wǎng)受流過程是一個復(fù)雜的機(jī)械電氣過程。隨著列車速度的提高，上述各種運(yùn)動加劇，維持弓網(wǎng)之間的良好接觸

44、性能愈加困難，受流質(zhì)量也隨之下降，當(dāng)列車速度超過受流系統(tǒng)的允許范圍外，受流質(zhì)量將嚴(yán)重惡化，影響列車取流和正常運(yùn)行。在高速條件下，受流系統(tǒng)的性能與常規(guī)電氣化鐵路的受流質(zhì)量是不同的，系統(tǒng)所需解決的問題也不盡相同，受流技術(shù)是客運(yùn)專線鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一。1.客運(yùn)專線接觸網(wǎng)受電弓受流系統(tǒng)1.1 弓網(wǎng)受流系統(tǒng)必須符合的基本條件 電氣化鐵路發(fā)展一百多年來，接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)在外觀硬件上沒有巨大的變化，但是，隨著列車速度的提高和新技術(shù)的采用，受流系統(tǒng)的電流容量、適用速度、安全性能有了相當(dāng)大的提高，高速鐵路的受流系統(tǒng)必須符合的基本條件如下：(1) 保證功率傳輸?shù)目煽啃栽诹熊囘\(yùn)行的全部接觸網(wǎng)區(qū)段，必須保證電力機(jī)車所

45、需要的最低電壓；在高速鐵路所有可能的運(yùn)營條件下，接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)的電流負(fù)荷能力必須保證高速列車的可靠運(yùn)行。高速列車的電流負(fù)荷特性較之常規(guī)電力機(jī)車有較大的區(qū)別，其特征是脈沖負(fù)荷占的比例大，電流大，持續(xù)時間短，由于列車速度快，起動和加速獲得電流很大，在弓網(wǎng)高速相對運(yùn)動中，整個牽引供電系統(tǒng)均要適應(yīng)高速列車對電壓水平和電流負(fù)荷的要求。(2) 受流系統(tǒng)的運(yùn)行安全性受流系統(tǒng)的安全運(yùn)行是客運(yùn)專線鐵路正常運(yùn)營的保證。高速受流系統(tǒng)的安全性主要從下面幾個方面建立：1) 接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)(拉出值、導(dǎo)線高度、定位器坡度)保證受電弓滑板沿接觸網(wǎng)安全地滑動；2) 接觸網(wǎng)的性能參數(shù)(硬點(diǎn)、彈性、分相絕緣器、分段絕緣器和線岔

46、結(jié)構(gòu)的平滑性)不損壞受電弓的滑板乃至弓頭；3)受電弓的自身性能(受電弓滑板的抗沖擊性、耐磨性、橫向剛度)4)接觸網(wǎng)受電弓的匹配性能(離線、接觸線抬升量、接觸線的彎曲應(yīng)力)。受流系統(tǒng)的安全性能涉及的方面很多，它是接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)首先要考慮的因素。(3) 良好的受流質(zhì)量受流系統(tǒng)的理想運(yùn)行狀態(tài)是弓網(wǎng)可靠接觸，機(jī)車不間斷地從接觸網(wǎng)上獲得電能。運(yùn)行狀態(tài)的性能參數(shù)：無離線、無火花。實(shí)際線路中，離線率要盡量小，系統(tǒng)具有動態(tài)穩(wěn)定性。(4) 保證受流系統(tǒng)的使用壽命受流系統(tǒng)中，涉及使用壽命的兩個主要因素是，接觸線的使用壽命和受電弓滑板的使用壽命。其壽命取決于它們之間的磨耗，磨耗量在一定速度和傳遞功率條件

47、下，主要取決于弓網(wǎng)接觸力的大小，保持接觸力均勻，即控制接觸力的標(biāo)準(zhǔn)偏差以減少接觸線的局部磨耗，接觸線和受電弓滑板在材質(zhì)上應(yīng)具有一定的耐磨性能，另外，接觸線應(yīng)具有抗電化學(xué)腐蝕性能。(5) 減少對周圍環(huán)境的影響受流過程中，產(chǎn)生的電弧會產(chǎn)生電磁干擾和噪音，應(yīng)采取措施減少對周圍環(huán)境的影響。1.2 客運(yùn)專線接觸網(wǎng)的特點(diǎn)高速列車是在接觸網(wǎng)下靠受電弓與接觸線的滑動來獲取電能的，所以，客運(yùn)專線接觸網(wǎng)是與速度直接相關(guān)的，它必須滿足高速列車受流的要求，高速接觸網(wǎng)除具有常速下電氣化鐵路接觸網(wǎng)的性能和特點(diǎn)外，還具有下列特點(diǎn)：1.2.1 安全性和可靠性由于客運(yùn)專線鐵路安全性的要求，高速接觸網(wǎng)必須具有很高的安全性，這主要

48、表現(xiàn)兩個方面：接觸網(wǎng)設(shè)備本身應(yīng)具有很高的運(yùn)行安全性和可靠性；主要設(shè)備和零部件的使用材料應(yīng)選用強(qiáng)度高、耐腐蝕、電氣性能好的材料，在制造結(jié)構(gòu)方面應(yīng)做到設(shè)計(jì)合理，制造精良，以確保設(shè)備和零件的使用壽命。接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)和安裝的主要幾何參數(shù)應(yīng)適應(yīng)高速鐵路的運(yùn)營要求，接觸網(wǎng)與運(yùn)營安全性直接相關(guān)的幾何參數(shù)有：拉出值、導(dǎo)線高度、定位器坡度、線岔位置、錨段關(guān)節(jié)。下面分別介紹：Ø 拉出值：客運(yùn)專線鐵路中，由于列車速度的提高，機(jī)車車體和受電弓的橫向擺動量的增大及受電弓滑板寬度的縮小，接觸線的拉出值一般都小于常速電氣化鐵路接觸線的拉出值。如：客運(yùn)專線接觸線的拉出值均為200300mm，其中，直線區(qū)段200mm，

49、曲線區(qū)段300mm。Ø 接觸線高度：由于客運(yùn)專線上不運(yùn)營超限貨物列車，接觸網(wǎng)的導(dǎo)線高度低，在53005600mm之間。Ø 定位器坡度：高速行駛時，受電弓弓頭和上下部框架受空氣動態(tài)力的影響，最終結(jié)果是增大了受電弓對接觸線的抬升力，導(dǎo)致接觸線的動態(tài)抬升量增大，接觸線上下振動劇烈，定位器抬升量增大，如果定位器坡度不足，定位器根部或支持器將撞擊受電弓滑板，危及行車安全，因此，接觸網(wǎng)定位器坡度較大或采用新型結(jié)構(gòu)的定位器。Ø 線岔位置：由于導(dǎo)線抬升量的增大和提高受流性能的要求，常速電氣化鐵路接觸網(wǎng)的直接交叉式線岔已不能適應(yīng)高速的要求，接觸網(wǎng)的線岔一般采用無交叉線岔。Ø

50、; 錨段關(guān)節(jié)：由于接觸網(wǎng)張力的增大，另外，工作支和非工作支過度平滑的要求，客運(yùn)專線接觸網(wǎng)將采用三跨或五跨錨段關(guān)節(jié)。1.2.2 良好的受流性能在接觸網(wǎng)方面，跨距間各點(diǎn)的彈性應(yīng)均勻；不同溫度時，跨內(nèi)各點(diǎn)接觸線離鋼軌水平面的高度變化應(yīng)較小，接觸網(wǎng)與弓網(wǎng)受流性能相關(guān)的參數(shù)有：承力索和接觸線的張力；吊弦間距；接觸線預(yù)留弛度；跨距；結(jié)構(gòu)高度；錨段長度。下面就涉及受流性能的接觸網(wǎng)參數(shù)分別敘述：（1）接觸線波傳播速度/多普勒效應(yīng)在動態(tài)行為系統(tǒng)中一個決定性因素是接觸線上干擾推動力波傳播的速度,干擾推動力是由受電弓產(chǎn)生,傳播速度比車速快。要增加波動傳播速度可以通過以下方式:-接觸線和承力索張力的增加-降低接觸線和

51、承力索單位長度的質(zhì)量多普勒系數(shù)反映了波動傳播速度和車速的關(guān)系,其值越高越好,它隨著波動傳播速度增加而增加。（2）反射因數(shù)-增強(qiáng)因數(shù)為了降低受電弓的干擾推動力的反作用,降低反射因素很重要,通過增加以下因素來降低反射因素：接觸線的張力；接觸線單位長度質(zhì)量。通過降低以下因素: 承力索的張力；承力索單位長度質(zhì)量。增強(qiáng)因數(shù)是多普勒系數(shù)與反射因數(shù)的比率,反映了在接觸網(wǎng)和受電弓之間的動態(tài)行為上對反射干擾推力的作用，其值應(yīng)越小越好。反射因數(shù)要降低，多普勒因數(shù)要增加，因此接觸線上張力的增加是規(guī)范的。（3）接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性和靜態(tài)彈性差異系數(shù)使接觸線抬升的受電弓接觸力隨速度的提高而增加, 為了使接觸線的抬升量最小，應(yīng)

52、降低接觸網(wǎng)的彈性，可以采取以下措施來降低接觸網(wǎng)的彈性：1）在接觸線和承力索上的拉伸張力盡可能越高越好；2）跨距長度的選擇從經(jīng)濟(jì)的可行性基礎(chǔ)上越短越好。要改善接觸網(wǎng)和受電弓的受流性能,接觸網(wǎng)應(yīng)有均勻的彈性,這種均勻的彈性既表現(xiàn)在每個單獨(dú)跨距內(nèi)，又表現(xiàn)在兩個相鄰的跨距之間。可以通過下列措施來改進(jìn)接觸網(wǎng)的彈性均勻性：1）安裝彈性吊索；2）安裝附加承力索；3）選擇適合拉伸負(fù)載的弛度值；4）增加接觸線的拉伸張力；5）減少跨距長度；6）設(shè)置相近的跨距長度。 （4）接觸線張力接觸線張力是影響受流性能的重要參數(shù)，增加接觸線的張力可以改善以下與受流性能相關(guān)的參數(shù): 1）降低彈性；2）降低彈性差異程度；3）增加波

53、動傳播速度；4）增加多普勒因素；5）降低反射因素；6）降低放大因素。歐洲關(guān)于弓網(wǎng)動態(tài)特性的評價標(biāo)準(zhǔn)表 4.3.1序號設(shè)計(jì)速度的參數(shù)和注釋>200 230 km/h>230 300km/h>300km/h單位1接觸線支撐處接觸線的最大允許抬升量（不考慮氣候影響）120120120mm2受電弓最大允許動態(tài)接觸力Fmax Fm 3250250250N3受電弓最小允許動態(tài)接觸力>0N1.3 高速受電弓應(yīng)具有的特點(diǎn) 受電弓和接觸網(wǎng)是一對相互作用的振動系統(tǒng)和摩擦耦件，要獲得良好的受流性能，除了接觸網(wǎng)具有良好的性能外，還必須有受流性能好的受電弓來匹配。受電弓作為一個彈性機(jī)構(gòu)，通過自身結(jié)構(gòu)保持與接觸線一定的壓力，在運(yùn)行過程中，還受到空氣動態(tài)力的作用，使其在運(yùn)動中的振動變得非常復(fù)雜。綜合世界各國的高速鐵路使用的受電弓，它具有如下特點(diǎn)： 小的靜態(tài)抬升力 較小的