第四章 接觸網(wǎng)受流理論.

1、Page 14 接觸網(wǎng)受流理論接觸網(wǎng)受流理論Page 2牽引供電系統(tǒng)Page 3接觸點（紐帶）接觸點（紐帶）固定設備固定設備移動設備移動設備機械作用機械作用電氣作用電氣作用電能傳輸！電能傳輸！兩個振動子系統(tǒng)兩個振動子系統(tǒng)小接觸面?zhèn)鬏敶箅娏餍〗佑|面?zhèn)鬏敶箅娏髂Σ聊p摩擦磨損（接觸壓力與抬升）（接觸壓力與抬升）（接觸電阻與燃?。ń佑|電阻與燃?。C械摩擦與電氣磨損）（機械摩擦與電氣磨損）運行可靠性運行可靠性接觸質量接觸質量運行壽命運行壽命材料匹配材料匹配弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題Page 41. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述2. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性3. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸

2、特性4. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的摩擦磨損弓網(wǎng)系統(tǒng)的摩擦磨損主要內(nèi)容主要內(nèi)容Page 51 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述高速電氣化鐵路必須具有的三大要素高速電氣化鐵路必須具有的三大要素 具有很高強度的鐵路線路及軌道 具有能適應高速鐵路速度性能的機車和車輛 具有能適應高速運行條件的接觸網(wǎng)及與之相匹配的受電弓高速受流：高速受流： 是指高速運行中的受電弓通過與接觸線的滑動接觸獲得電能并傳給電力機車的過程。Page 61. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述1879年，柏林，第一輛電力機車，300m環(huán)形線路，DC150V，西門子Page 71. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述1889年，弓狀電流集電器，西門子Page 81. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述新干線于1964年1

3、0月1日，東京奧運前夕開始通車營運，第一條路線是連結東京與新大阪之間的東海道新干線 Page 91. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述PS200A型受電弓雙臂菱形下臂交叉彈簧上升空氣下降銅基粉末冶金滑板Page 101. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述帶彈性組合吊弦的復鏈形接觸網(wǎng)彈性均勻，能滿足彈性均勻，能滿足210km/h210km/h受流需要受流需要振幅較大，側風時受流惡化振幅較大，側風時受流惡化鎘銅線鎘銅線80mm80mm2 2鎘銅線鎘銅線60mm60mm2 2硬銅線硬銅線110mm110mm2 2導高導高:5000mm:5000mmPage 111. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述日本受電弓的發(fā)展PS200APS200A0 0系動車組系動車

4、組, ,雙臂雙臂, ,銅基粉末冶金滑板銅基粉末冶金滑板PS201PS201受電弓受電弓200200系動車組系動車組, ,雙臂雙臂, ,銅基粉末冶金滑板銅基粉末冶金滑板PS202PS202100100系動車組系動車組, ,雙臂雙臂, ,銅基粉末冶金滑板銅基粉末冶金滑板TPS203TPS203300300系動車組系動車組, ,雙臂雙臂, ,浸金屬碳滑板浸金屬碳滑板TPS301TPS301700700系動車組系動車組, Z, Z型弓型弓Page 121. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述承力索：St180 24.5kN輔助承力索：Cu150 11.8kN接觸線：GT170 17.6kNMax:50mMax:50m150

5、0mm1500mm日本接觸網(wǎng)Page 131. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述承力索：Cu150 19.6kN接觸線：CS110 19.6kNMax:50mMax:50m950mm950mm日本接觸網(wǎng)Page 141. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述2007年4月3日，TGV，法國東部線，574.8km/hPage 151. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述法國受電弓的發(fā)展AMDEAMDE東南線東南線, ,最高速度最高速度380km/h380km/h。Z Z型子母弓型子母弓, ,碳滑板碳滑板GPUGPU受電弓受電弓大西洋線大西洋線, ,最高速度最高速度515.3km/h515.3km/h。單層。單層Z Z型型弓弓, ,碳滑板碳滑板( (也可使用金屬

6、滑板也可使用金屬滑板) )CXCX東部線東部線, ,最高速度最高速度574.8km/h574.8km/h。碳滑板。碳滑板Page 161. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述東南高速線東南高速線(1981)(1981)速度速度= = 270km/h270km/h承力索承力索: :錫青銅錫青銅65mm65mm2 2,14kN,14kN接觸線接觸線:Cu120,15kN:Cu120,15kN導高導高:5080:5080大西洋高速大西洋高速(1989)(1989)歐洲北部高速歐洲北部高速(1993)(1993)速度速度= 30= 300km/h0km/h承力索承力索: :錫青銅錫青銅65mm65mm2 2,14kN,14

7、kN接觸線接觸線:Cu150mm:Cu150mm2 2,20kN,20kN地中海高速地中海高速(2001)(2001)速度速度= 35= 350km/h0km/h承力索承力索: :錫青銅錫青銅116mm116mm2 2,20kN,20kN接觸線接觸線: :銅合金銅合金150mm150mm2 2,25kN,25kN法國接觸網(wǎng)Page 171. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述德國受電弓的發(fā)展SBS65SBS65Re160Re160、Re200Re200接觸網(wǎng)時使用接觸網(wǎng)時使用, ,碳滑板碳滑板DSA350SDSA350S受電弓受電弓三元弓三元弓, ,最高速度最高速度350km/h350km/h，碳滑板，碳滑板DSA

8、350SEKDSA350SEK標準受電弓，碳滑板標準受電弓，碳滑板SSS400+SSS400+標準受電弓，標準受電弓，SSS87SSS87改進型，碳滑板改進型，碳滑板Page 181. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Re 200 mod14 m承力索承力索BzII 50 10kN彈性吊索彈性吊索BzII 25 2.3kN80 m接觸線AC100CuAg 13kN吊弦吊弦BzII 101.80 m14 m從 Re 200基礎上發(fā)展起來 適用于230公里/小時以內(nèi)的速度Re 250全新的開發(fā)，首次應用鋁合金件行駛速度可達 280公里/小時5m承力索承力索BzII 70 15kN彈性吊索彈性吊索BzII 35 2.8

9、kN65 m1.80 m18 m吊弦吊弦BzII 10接觸線AC120CuAg 15kNRe 330從 Re 250基礎上發(fā)展起來。可用一個受電弓，行駛速度可達 350 公里/小時。65 m5m1.80 m18 m接觸線AC120CuMg 27kN承力索承力索BzII 120 21kN彈性吊索彈性吊索BzII 35 3.5kN吊弦吊弦BzII 10德國接觸網(wǎng)Page 191. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述1961年8月15日，中國，寶鳳段電氣化鐵路開通接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)接觸線接觸線TCG100TCG100承力索承力索Cu90Cu90或或Tj70Tj70受電弓受電弓-5-5型，雙臂型，雙臂Page 201. 弓網(wǎng)系統(tǒng)

10、綜述2008年6月24日，CRH3，京津城際客運專線，394.3km/hPage 21中國鐵路受電弓-5(-5(蘇蘇)(6Y1)(6Y1)Q3Q3TSG1(1978)TSG1(1978)AM51UF(8K)AM51UF(8K)TSG3(1993)TSG3(1993)DSADSA系列系列(200(200、250)(Stemmann-Technik)250)(Stemmann-Technik)8WL08WL0系列系列(6YH69(6YH69、SSS400+)(Siemens+Schunk)SSS400+)(Siemens+Schunk)受電弓受電弓LV-2600(6K)LV-2600(6K)M7(

11、6Y2)M7(6Y2)AM51BU(6G)AM51BU(6G)TSG15/19TSG15/191. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 22中國鐵路受電弓1. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 23DSA200CED180WBL88DSA250中國鐵路受電弓1. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 248WL0 127-6YH69型受電弓(TSG15)1. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 25SSS400+型受電弓(TSG19)優(yōu)化了框架動力學性能、良好的動力學性能、降低收弓高度、雙向運優(yōu)化了框架動力學性能、良好的動力學性能、降低收弓高度、雙向運行。運行速度行。運行速度350km/h350km/h1. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 26安裝在高速動車

12、組上的安裝在高速動車組上的SSS400+SSS400+型受電弓型受電弓1. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述Page 271. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述固定設備與移動設備聯(lián)系的紐帶Page 281. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述弓網(wǎng)關系弓網(wǎng)關系評價指標評價指標評價相互作用相互作用動態(tài)耦合動態(tài)耦合評價評價移動設備移動設備固定設備固定設備接觸點接觸點Page 291. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述評價弓網(wǎng)關系的指標運行可靠性運行可靠性接觸質量接觸質量運行壽命運行壽命接觸線抬升接觸線抬升接觸線橫向位置接觸線橫向位置靜態(tài)接觸電阻靜態(tài)接觸電阻弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧機械摩擦機械摩擦電氣磨損電氣磨損三三方方面面（受流質量）（受流質量）弓網(wǎng)振動弓網(wǎng)振動小接觸面?zhèn)餍〗佑|面

13、傳輸大電流輸大電流受流摩擦磨損受流摩擦磨損（磨耗）（磨耗）Page 301. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述 弓網(wǎng)系統(tǒng)通過不間斷的弓網(wǎng)系統(tǒng)通過不間斷的機械機械、電氣接觸電氣接觸向電動列車向電動列車供電，在滿足一定的供電，在滿足一定的經(jīng)濟經(jīng)濟、技術技術條件下，條件下，供電可靠性供電可靠性、接觸接觸(受流受流)質量質量及弓網(wǎng)系統(tǒng)的及弓網(wǎng)系統(tǒng)的運行壽命運行壽命依賴于受電弓和依賴于受電弓和接觸網(wǎng)的接觸網(wǎng)的設計設計、安裝（施工）安裝（施工）、運行維護方案運行維護方案及其大量及其大量參數(shù)的選取參數(shù)的選取研究弓網(wǎng)系統(tǒng)的最終目的Page 311. 弓網(wǎng)系統(tǒng)綜述 弓網(wǎng)系統(tǒng)是一個整體，研究接觸網(wǎng)離不開受弓網(wǎng)系統(tǒng)是一個整體，研究接觸

14、網(wǎng)離不開受電弓，研究受電弓離不開接觸網(wǎng)電弓，研究受電弓離不開接觸網(wǎng)研究弓網(wǎng)系統(tǒng)的方法 不同速度段的弓網(wǎng)系統(tǒng)，要解決的問題也不盡不同速度段的弓網(wǎng)系統(tǒng)，要解決的問題也不盡相同相同Page 32高速受流技術的質量性能指標(1）接觸網(wǎng)懸掛的彈性和彈性系數(shù)接觸網(wǎng)懸掛的彈性和彈性系數(shù) (x)=y(x)p p 抬升力 y (x) 由抬生力p在x處引起的升高（mm） (x) 接觸線在x處的彈性值（mm/N） 德國國鐵對不同懸掛所允許的彈性和不均勻度值運行速度運行速度（km/h） 100 160200280280以上以上 彈性值彈性值 (mm/N) 1.201.201.100.600.40允許均勻度允許均勻度（

15、%） 503020108Page 33 為了減小彈性的差異，必須盡量使跨距中部和懸為了減小彈性的差異，必須盡量使跨距中部和懸掛點處的彈性均勻一致，一般采用彈性鏈型懸掛。掛點處的彈性均勻一致，一般采用彈性鏈型懸掛。 彈性吊索的長度對懸掛點處的彈性有較大影響，彈性吊索的長度對懸掛點處的彈性有較大影響，一般為一般為121218m18m。 加大懸掛的綜合張力，會改善懸掛彈性的均勻程加大懸掛的綜合張力，會改善懸掛彈性的均勻程度，但是實踐證明，增加承力索的張力對懸掛點度，但是實踐證明，增加承力索的張力對懸掛點處的彈性影響較小，然而，將接觸線的張力從處的彈性影響較小，然而，將接觸線的張力從10KN10KN增

16、加到增加到15KN15KN，懸掛點處的彈性系數(shù)減小懸掛點處的彈性系數(shù)減小15152020。高速受流技術的質量性能指標Page 34 ( (2)2)弓線間的接觸壓力弓線間的接觸壓力 它是評價與控制受流質量的重要條件它是評價與控制受流質量的重要條件。理論研究證明。理論研究證明: 對于接觸懸掛受電弓系統(tǒng)而言對于接觸懸掛受電弓系統(tǒng)而言, 其間的接觸壓力變化幅度越其間的接觸壓力變化幅度越小、變化率越低，小、變化率越低， 則動態(tài)受流質量越好；反之，則動態(tài)受流質量越好；反之， 則變壞。則變壞。 1)標準偏差值標準偏差值(標準偏差值曲線如下圖標準偏差值曲線如下圖) 2)接觸壓力的平均值：接觸壓力的平均值： 3

17、)接觸壓力不均勻系數(shù)接觸壓力不均勻系數(shù)： inippnp112minmaxpppp%100minmaxminmaxpppp高速受流技術的質量性能指標Page 35(3)(3)受電弓的歸算質量與最大振幅受電弓的歸算質量與最大振幅 1)1)受電弓的最大振幅受電弓的最大振幅 2e=2e=H Hmaxmax-H-Hminmin 通常情況下，通常情況下，e e值控制值控制在在150mm150mm的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 2)2)受電弓的歸算質量受電弓的歸算質量 歸算質量越小，受電弓的追隨性越歸算質量越小，受電弓的追隨性越好，其運行軌跡越平緩。國外控制在好，其運行軌跡越平緩。國外控制在8 825kg25kg之

18、內(nèi)，我國之內(nèi)，我國TSG1TSG1型受電弓的歸算質量型受電弓的歸算質量42kg42kg(4)(4)離線率及持續(xù)時間離線率及持續(xù)時間 離線是衡量高速受流的重要方面和重要指標離線是衡量高速受流的重要方面和重要指標, ,這個指標可這個指標可以從一下三個方面考慮以從一下三個方面考慮. . 限定時間或限定距離的離線次數(shù)；限定時間或限定距離的離線次數(shù)； 一次離線的時間；（一次離線的時間；（0.1-0.6ms)0.1-0.6ms) 離線率。離線率。(200km/h(200km/h以上時控制在以上時控制在5 5）高速受流技術的質量性能指標Page 36(5)(5)接觸線平均抬升量及最大抬升量接觸線平均抬升量及

19、最大抬升量 靜態(tài)抬升量靜態(tài)抬升量 振動抬升量振動抬升量 動態(tài)抬升量動態(tài)抬升量 一般情況下控制在一般情況下控制在100100150mm150mm范圍內(nèi)，最大不超過范圍內(nèi)，最大不超過200mm200mm。(6) (6) 接觸線磨耗比與導線壽命接觸線磨耗比與導線壽命 磨耗：電氣磨耗、化學磨耗、機械磨耗。磨耗：電氣磨耗、化學磨耗、機械磨耗。 磨耗比磨耗比 接觸線通過萬架弓次后，被磨去的橫截面接觸線通過萬架弓次后，被磨去的橫截面 稱為磨耗比。稱為磨耗比。 接觸線壽命接觸線壽命 壽命的直接原因是磨耗及導線疲勞。壽命的直接原因是磨耗及導線疲勞。 TCGTCG100 100 壽命壽命25253030年年 Ri

20、s120 200Ris120 200萬弓架次萬弓架次 約約3030年年 高速受流技術的質量性能指標Page 372. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 任何一個可以用時間的周期函數(shù)描述的物理量任何一個可以用時間的周期函數(shù)描述的物理量, ,都稱之為都稱之為振動振動 力學系統(tǒng)能維持力學系統(tǒng)能維持振動振動，必須具有，必須具有彈性彈性和和慣性慣性。由于。由于彈性彈性，系統(tǒng)偏，系統(tǒng)偏離其平衡位置時，會產(chǎn)生回復力，促使系統(tǒng)返回原來位置；由于離其平衡位置時，會產(chǎn)生回復力，促使系統(tǒng)返回原來位置；由于慣慣性性，系統(tǒng)在返回平衡位置的過程中積累了，系統(tǒng)在返回平衡位置的過程中積累了動能動能，從而使系統(tǒng)越過平，從而使系統(tǒng)越過平衡位置

21、向另一側運動。正是由于衡位置向另一側運動。正是由于彈性彈性和和慣性慣性的相互影響，才造成系的相互影響，才造成系統(tǒng)的統(tǒng)的振動振動 描述振動的量：描述振動的量：位移位移、速度速度、加速度加速度等等 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動為弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動為隨機振動隨機振動只能用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以研究只能用數(shù)理統(tǒng)計的方法加以研究Page 382. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 接觸網(wǎng)包括接觸線、承力索、吊弦、定位器以及其它零件，既接觸網(wǎng)包括接觸線、承力索、吊弦、定位器以及其它零件，既有均布質量，又有集中質量，是一個非常復雜的振動系統(tǒng)有均布質量，又有集中質量，是一個非常復雜的振動系統(tǒng)SASBDropperSASBContact wire

22、mD1mD2mBT1mAT1kD1kDPmD2mD1mDPmATWmBTW EIA EIBABxL Support wireTowerkTWkT1Page 392. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性與接觸網(wǎng)彈性有關的因素與接觸網(wǎng)彈性有關的因素 接觸網(wǎng)的接觸網(wǎng)的彈性彈性（單位垂直作用力引起的接觸線抬升（單位垂直作用力引起的接觸線抬升) )與跨距成與跨距成正比，與接觸線和承力索的張力之和成反比正比，與接觸線和承力索的張力之和成反比 彈性沿跨距的一致性用接觸網(wǎng)的彈性沿跨距的一致性用接觸網(wǎng)的彈性不均勻程度彈性不均勻程度表示表示 彈性及彈性不均勻度與彈性及彈性不均勻度與接觸線截面接觸線截面、線索、線索張力張力、接觸網(wǎng)

23、、接觸網(wǎng)跨距跨距、結構高度結構高度、預弛度預弛度及有無及有無彈性吊索彈性吊索有關，與接觸網(wǎng)有關，與接觸網(wǎng)施工精度施工精度有關有關Page 402. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性接觸網(wǎng)的彈性接觸網(wǎng)的彈性彈性曲線彈性曲線平均彈性平均彈性彈性彈性=抬升量抬升量/抬升力抬升力平均彈性平均彈性彈性不均勻系數(shù)彈性不均勻系數(shù)相對彈性相對彈性Page 412. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性接觸網(wǎng)的彈性比較接觸網(wǎng)的彈性比較反定位反定位裝置裝置正定位正定位裝置裝置跨距中心跨距中心Page 422. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性0,30,40,50,60,7吊弦處吊弦處彈性彈性 mm/NSpt 1234567SptemaxRe 2500,54

24、mm/NRe 3300,39 mm/N 低的彈性低的彈性 emax彈性和不均勻性彈性和不均勻性0,30,40,50,60,7吊弦處吊弦處Spt 1234567SptemaxRe 25010 %Re 3308 %eminemin 低的不均勻性低的不均勻性u彈性彈性 mm/Nu = (emax- emin) / (emax+ emin) * 100 % Page 432. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性MHFcHZLKH,CH,BHKF,CF,BFFc0ZHmeqEZE兩自由度模型Page 442. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 當受電弓與當受電弓與接觸網(wǎng)接觸并接觸網(wǎng)接觸并高速運行時，高速運行時，受電弓彈簧系受電弓彈簧

25、系統(tǒng)的振動、車統(tǒng)的振動、車體的振動以及體的振動以及風力等因素均風力等因素均參與作用，受參與作用，受電弓弓頭在上電弓弓頭在上下、左右、前下、左右、前后三個方向產(chǎn)后三個方向產(chǎn)生運動生運動接觸力將弓與接觸力將弓與網(wǎng)聯(lián)系在一起網(wǎng)聯(lián)系在一起Page 452. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 弓網(wǎng)接觸力弓網(wǎng)接觸力連接兩個機械系統(tǒng)（接觸網(wǎng)和受電弓），這兩部分連接兩個機械系統(tǒng)（接觸網(wǎng)和受電弓），這兩部分均能振蕩并且具有各種不同的質量模塊、彈性系數(shù)、衰減系數(shù)和均能振蕩并且具有各種不同的質量模塊、彈性系數(shù)、衰減系數(shù)和自然頻率。由于接觸網(wǎng)具有彈性、在受電弓作用到接觸網(wǎng)上時就自然頻率。由于接觸網(wǎng)具有彈性、在受電弓作用到接觸網(wǎng)上時

26、就使接觸線有一定的抬升量。實際上，沿接觸線錨段變化的彈性導使接觸線有一定的抬升量。實際上，沿接觸線錨段變化的彈性導致受電弓周期性上下運動，這種運動幅度取決于抬升力本身致受電弓周期性上下運動，這種運動幅度取決于抬升力本身 隨著速度的增加，動態(tài)部件對接觸壓力的影響越來越大，為了保隨著速度的增加，動態(tài)部件對接觸壓力的影響越來越大，為了保持受電弓滑板沿著接觸線并不間斷地與接觸線接觸，接觸力的值必持受電弓滑板沿著接觸線并不間斷地與接觸線接觸，接觸力的值必須保持在一定范圍，即須保持在一定范圍，即動態(tài)范圍動態(tài)范圍Page 462. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性FAERFDYNFRF0FRFwindF = F0 FR

27、+ FAER FDYN受電弓設計受電弓設計接觸網(wǎng)、軌道等接觸網(wǎng)、軌道等弓網(wǎng)接觸壓力弓網(wǎng)接觸壓力F F受電弓與接觸受電弓與接觸網(wǎng)之間的接觸力網(wǎng)之間的接觸力靜態(tài)接觸壓力靜態(tài)接觸壓力F F0 0 驅動機構使滑驅動機構使滑板與接觸線間產(chǎn)生的接觸壓力板與接觸線間產(chǎn)生的接觸壓力磨擦力磨擦力F FR R 關節(jié)間的磨擦力，與關節(jié)間的磨擦力，與弓頭運動方向相反弓頭運動方向相反空氣動力接觸壓力分力空氣動力接觸壓力分力F FAERAER 氣氣流對受電弓的抬升力流對受電弓的抬升力動態(tài)接觸壓力分力動態(tài)接觸壓力分力F FDYNDYN 由垂直由垂直振動引起的慣性力振動引起的慣性力Page 472. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性EN5

28、0119EN50119關于弓網(wǎng)接觸力的范圍關于弓網(wǎng)接觸力的范圍Page 482. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性Re200Re200系統(tǒng)系統(tǒng)v=220km/hv=220km/h單受電弓（單受電弓（DSA250DSA250）計算機仿真結果計算機仿真結果接觸力接觸力抬升量抬升量Page 492. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性實測結果Page 502. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 b b無限位抬升量無限位抬升量 u u最大運營抬升量最大運營抬升量 s s受電弓擺動量受電弓擺動量 正常運行條件及最大跨距正常運行條件及最大跨距 u 2.0 u 2.0 * * b b u 1.5 u 1.5 * * b b 帶抬升限位功能帶抬升限位功

29、能Page 512. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 波動傳播速度波動傳播速度C Cp p在某一點用一個力對接觸線加振后將力消除，該點在某一點用一個力對接觸線加振后將力消除，該點接觸線振動經(jīng)過接觸線振動經(jīng)過S S秒后傳到秒后傳到L L，則，則C Cp p=L/S=L/S 波動傳播速度波動傳播速度振動沿接觸網(wǎng)錨段傳播的速度振動沿接觸網(wǎng)錨段傳播的速度)/(*6 . 3hkmgTCjjpT Tj j 接觸線的水平張力接觸線的水平張力 N Ng gj j 接觸線的質量常數(shù)接觸線的質量常數(shù) kg/mkg/mpCv7 . 0maxRe 200 Cu 100 10 kN Cp = 376 km/h vmax= 263

30、km/hRe 250 CuAg 120 15 kN Cp = 427 km/h vmax= 299 km/hRe 330 CuMg 120 27 kN Cp= 572 km/h vmax= 400 km/hEAC-350 CuMg 150 31.5 kN Cp = 553 km/h vmax= 387 km/hPage 522. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性/rr r反射因數(shù)反射因數(shù)多普勒因數(shù)多普勒因數(shù)放大系數(shù)放大系數(shù)r/反反應接觸網(wǎng)振動波幅度應接觸網(wǎng)振動波幅度增強或減弱的系數(shù)增強或減弱的系數(shù)m=1kg, V=160km/h, Cp=382km/hPage 532. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性多普勒因數(shù)多普勒因

31、數(shù)反應受反應受電弓運行速度與波動傳播電弓運行速度與波動傳播速度之間的關系速度之間的關系)/(jjccccTgTgTgr)/()(VCVCpp反射因數(shù)反射因數(shù)r指接觸網(wǎng)的指接觸網(wǎng)的振動波在吊弦、線夾等非振動波在吊弦、線夾等非均質點被反射，是接觸網(wǎng)均質點被反射，是接觸網(wǎng)的質量特性的質量特性 C Cp p波動傳播速度波動傳播速度V V 受電弓運行速度受電弓運行速度g gc c、T Tc c承力索的線密度和張力承力索的線密度和張力g gj j 、T Tj j 接觸線的線密度和張力接觸線的線密度和張力Page 542. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性接觸懸掛：接觸懸掛：TJ95+CTHA120TJ95+CTHA12

32、0接觸線張力接觸線張力: 15kN: 15kN；承力索張力：；承力索張力：15kN15kN結構高度：結構高度：14001400，正定位；動車組，速度：，正定位；動車組，速度：200km/h200km/hPage 552. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性京津城際客運專線 v=310km/h，反定位懸掛方式：Bz120+MgCu120，21kN+27kN結構高度：1600mmPage 562. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 硬點硬點是接觸懸掛彈性不均質狀態(tài)的統(tǒng)稱。接觸懸掛在是接觸懸掛彈性不均質狀態(tài)的統(tǒng)稱。接觸懸掛在硬點硬點處的彈處的彈性出現(xiàn)極小值。性出現(xiàn)極小值。硬點硬點是接觸網(wǎng)的固有特征是接觸網(wǎng)的固有特征 列車運行時，

33、弓網(wǎng)在列車運行時，弓網(wǎng)在硬點硬點部位可能會出現(xiàn)有別于其它地方的升高部位可能會出現(xiàn)有別于其它地方的升高或降低，弓網(wǎng)間的接觸力、振動速度、振動加速度會出現(xiàn)有別于其或降低，弓網(wǎng)間的接觸力、振動速度、振動加速度會出現(xiàn)有別于其它地方的變化。速度越高，變化越明顯它地方的變化。速度越高，變化越明顯 硬點硬點對受電弓的影響可通過弓頭的垂直加速度衡量，對受電弓的影響可通過弓頭的垂直加速度衡量，1g=9.8m/s1g=9.8m/s2 2基本概念基本概念Page 572. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性硬點Page 582. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性 由于力、位置、速度或加速度等的突然變化，引起系統(tǒng)的瞬態(tài)變由于力、位置、速度或加速度

34、等的突然變化，引起系統(tǒng)的瞬態(tài)變化過程稱為化過程稱為沖擊沖擊。在力學上，沖擊是一種過渡現(xiàn)象，屬于非周期運。在力學上，沖擊是一種過渡現(xiàn)象，屬于非周期運動范疇動范疇 沖擊沖擊過程可能是單次的、多次的或復合的，但每次持續(xù)時間比較過程可能是單次的、多次的或復合的，但每次持續(xù)時間比較短暫（突變）短暫（突變） 表征受電弓弓頭受到?jīng)_擊的基本物理量有：表征受電弓弓頭受到?jīng)_擊的基本物理量有：位移（或變形）、速位移（或變形）、速度度、加速度加速度和和沖擊持續(xù)時間沖擊持續(xù)時間等等基本概念基本概念Page 592. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性牛頓第一定律牛頓第一定律 一切物體在任何情況下，在不受外力的作用時，一切物體在任何情況

35、下，在不受外力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài) 牛頓第二定律牛頓第二定律 物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同牛頓第三定律牛頓第三定律 作用在兩個物體的一對作用力方向相反、大小相作用在兩個物體的一對作用力方向相反、大小相等、作用在同一直線上、作用在不同的兩個物體上等、作用在同一直線上、作用在不同的兩個物體上基本定律基本定律Page 603. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性 “電接觸電接觸”是研究是研究導體與導體導體與導體接觸過渡區(qū)中

36、的物理現(xiàn)象、化學現(xiàn)象的一個專接觸過渡區(qū)中的物理現(xiàn)象、化學現(xiàn)象的一個專門學科門學科 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸分三類：弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸分三類：固定固定接觸、接觸、滑動滑動接觸、接觸、可分合可分合接觸接觸 主要現(xiàn)象和問題：主要現(xiàn)象和問題： 固定接觸固定接觸接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊 滑動接觸滑動接觸接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊、摩擦磨損、潤滑接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊、摩擦磨損、潤滑 可分合接觸可分合接觸接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊、電火花、電弧接觸電阻、接觸溫升、接觸熔焊、電火花、電弧 電接觸的基本任務：電接觸的基本任務：傳導電流傳導電流Page 613. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸

37、特性接觸斑點：接觸斑點：導體接觸面內(nèi)實際發(fā)生接觸的點導體接觸面內(nèi)實際發(fā)生接觸的點導電斑點：導電斑點：金屬或準金屬接觸的更小的面金屬或準金屬接觸的更小的面收縮電阻：收縮電阻：電流路徑收縮，有效導電面積減小，出現(xiàn)附加電阻電流路徑收縮，有效導電面積減小，出現(xiàn)附加電阻膜電阻：膜電阻：準金屬接觸時，電子通過極薄的膜時產(chǎn)生附加電阻準金屬接觸時，電子通過極薄的膜時產(chǎn)生附加電阻接觸電阻：接觸電阻：收縮電阻與膜電阻串聯(lián)相加收縮電阻與膜電阻串聯(lián)相加接觸壓降：接觸壓降：通過斑點的電流與接觸電阻之積通過斑點的電流與接觸電阻之積超溫：超溫：接觸電阻產(chǎn)生焦耳熱，使收縮區(qū)溫度超過區(qū)外導體溫度接觸電阻產(chǎn)生焦耳熱，使收縮區(qū)溫度

38、超過區(qū)外導體溫度接觸面狀況接觸面狀況導電斑點導電斑點Page 623. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)接觸電阻為弓網(wǎng)接觸電阻為 接觸電阻與滑板及接觸線材料的接觸電阻與滑板及接觸線材料的電阻率電阻率有關，與有關，與材料硬度材料硬度及及接觸力接觸力有關有關 導電斑點數(shù)目與材料硬度、接觸力有關導電斑點數(shù)目與材料硬度、接觸力有關 材料一定、接觸力材料一定、接觸力F F不變時，接觸電阻基本與兩者的不變時，接觸電阻基本與兩者的電阻率之和電阻率之和成正比成正比 124HRFH H弓線兩者中較軟材料的接觸硬度弓線兩者中較軟材料的接觸硬度F F弓線間接觸力弓線間接觸力1 1、2 2接觸材料電阻率接觸材料電阻率 Pag

39、e 633. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性國家國家 滑板種類滑板種類 電阻率電阻率(m) m) 硬度硬度(HS)(HS)歐美歐美 浸金屬碳滑板浸金屬碳滑板(MY7D) 8.1 96(MY7D) 8.1 96 純碳滑板純碳滑板(CY3TA) 24.0 92(CY3TA) 24.0 92中國中國 浸金屬碳滑板浸金屬碳滑板 8.0 968.0 96 純碳滑板純碳滑板 35.0 6535.0 65日本日本 浸金屬碳滑板浸金屬碳滑板(MC) 9.0 100(MC) 9.0 100 純碳滑板純碳滑板(SW) 30.0 75(SW) 30.0 75滑板的電阻率與硬度滑板的電阻率與硬度Page 643. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電

40、接觸特性接觸線型號接觸線型號（不含規(guī)格）（不含規(guī)格）導電率導電率(%)(%)(IACS)(IACS)電阻率電阻率mmmm2 2/m/m抗拉強度抗拉強度N/mmN/mm2 2CTCT（CuCu）97%97%0.017770.01777360360CTACTA、CTAHCTAH（AgCuAgCu）97%97%0.017770.01777360360CTSCTS（SnCuSnCu）80%80%0.023950.02395420420CTMHCTMH（MgCu0.5MgCu0.5）62%62%0.027780.02778500500注：注：IACSIACS為國際標準退火純軟銅的導電率，記為為國際標準退

41、火純軟銅的導電率，記為100%100% 溫度不大于溫度不大于100100的抗拉強度的抗拉強度 2020時的電阻率時的電阻率接觸線的導電率和抗拉強度接觸線的導電率和抗拉強度Page 653. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性材料組合材料組合接觸電阻接觸電阻純碳滑板純碳滑板+ +銅或銀銅接觸線銅或銀銅接觸線低低純碳滑板純碳滑板+ +錫銅接觸線錫銅接觸線中中純碳滑板純碳滑板+ +鎂銅接觸線鎂銅接觸線高高接觸線與滑板的接觸電阻比較接觸線與滑板的接觸電阻比較Page 663. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性實例Page 673. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性實例Page 683. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性實例Page 693. 弓網(wǎng)系統(tǒng)

42、的電接觸特性 由于接觸電阻的存在，列車取流時，接觸點的焦耳熱使接由于接觸電阻的存在，列車取流時，接觸點的焦耳熱使接觸點局部區(qū)域溫度升高，嚴重時可達到弓線材料的軟化點觸點局部區(qū)域溫度升高，嚴重時可達到弓線材料的軟化點 根據(jù)電位根據(jù)電位溫度理論可知，導電斑點超過接觸點外的溫溫度理論可知，導電斑點超過接觸點外的溫度與接觸電阻及通過接觸點的電流成簡單的函數(shù)關系度與接觸電阻及通過接觸點的電流成簡單的函數(shù)關系222212()()188128HUIRIF導電斑點超出接觸點以外區(qū)域的溫度，即接觸點溫升導電斑點超出接觸點以外區(qū)域的溫度，即接觸點溫升U U接觸壓降接觸壓降I I通過接觸面的總電流通過接觸面的總電流

43、滑板與接觸線材料的熱導率與電阻率乘積的平均值滑板與接觸線材料的熱導率與電阻率乘積的平均值 Page 703. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性 受電弓滑板與接觸線受電弓滑板與接觸線從分離到接觸從分離到接觸或或從接觸到分離從接觸到分離時，如果能滿足一定的條件，時，如果能滿足一定的條件，滑板與接觸線之間便會產(chǎn)生滑板與接觸線之間便會產(chǎn)生電弧或其它放電現(xiàn)象電弧或其它放電現(xiàn)象弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象 滑板和接觸線在大氣中脫離接觸（弓網(wǎng)離線）時，如果被斷開的電流超過滑板和接觸線在大氣中脫離接觸（弓網(wǎng)離線）時，如果被斷開的電流超過0.250.251A1A，斷開后加在滑板與接觸線上的電壓超過，斷開后加在滑板與

44、接觸線上的電壓超過121220V20V，在滑板與接觸線的間，在滑板與接觸線的間隙中通常會產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光和能夠導電的近似圓柱形的氣體隙中通常會產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光和能夠導電的近似圓柱形的氣體這這就是就是電弧電弧 產(chǎn)生電弧的最小電流如果小于一定數(shù)值，則開斷時只能產(chǎn)生一為時極短的弧光產(chǎn)生電弧的最小電流如果小于一定數(shù)值，則開斷時只能產(chǎn)生一為時極短的弧光放電放電通常稱為通常稱為電火花電火花Page 713. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象Page 723. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象Page 733. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)

45、的電弧現(xiàn)象弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧現(xiàn)象持續(xù)持續(xù)40ms的電弧的電弧Page 743. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性 電弧熱功率導致滑板和接觸線溫度升高，另一方面，滑板和電弧熱功率導致滑板和接觸線溫度升高，另一方面，滑板和接觸線的熱量也會向周圍介質傳遞，當輸入熱量大于輸出熱量時，接觸線的熱量也會向周圍介質傳遞，當輸入熱量大于輸出熱量時，滑板和接觸線的溫度才會升高，并在溫升達到一定程度時，滑板滑板和接觸線的溫度才會升高，并在溫升達到一定程度時，滑板和接觸線的表面才會發(fā)生熔化和氣化和接觸線的表面才會發(fā)生熔化和氣化 弓網(wǎng)相對運動過程中，滑板和接觸線的接觸位置不斷變化，引弓網(wǎng)相對運動過程中，滑板和接觸線的接觸位置不斷變化

46、，引起的電弧也在不斷變化位置，位置變化的速度與接觸線的拉出值、起的電弧也在不斷變化位置，位置變化的速度與接觸線的拉出值、列車的運行速度有關列車的運行速度有關 相對運動阻止了電弧能量引起的弓網(wǎng)系統(tǒng)固定位置的溫度升高相對運動阻止了電弧能量引起的弓網(wǎng)系統(tǒng)固定位置的溫度升高Page 753. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性(1) t=1.210-7s(2) t=0.910-7s(3) t=0.610-7s(4) t=0.310-7s (1)(2)(3)(4)取典型的電弧電流密度qw=1011A/m2。對銅接觸線，松弛時間0為10-10s；導熱系數(shù)為380W/(m)，密度為8900kg/m3，比熱容cp為390J

47、/(kg)，熱擴散率或導溫系數(shù)/()pacm2/s。銅接觸線的熔點為1083 弓網(wǎng)系統(tǒng)電弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧的影響弧的影響Page 763. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)電弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧的影響弧的影響曲線從上到下排列，作用距離x依次是0、1.010-6m、2.010-6m、3.010-6m Page 773. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧的影響弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧的影響曲線從上到下排列，列車運動速度依次是:5m/s、15m/s、30m/s、 40m/s 點M處接觸線表面溫度變化規(guī)律 Page 783. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)離線間隙較大時，由滑板和接觸線傳導的熱量相對較弓網(wǎng)系統(tǒng)離線間隙較大時，由滑板和

48、接觸線傳導的熱量相對較少，絕大部分由弧柱直接散向接觸區(qū)域上部，導致接觸線上部設少，絕大部分由弧柱直接散向接觸區(qū)域上部，導致接觸線上部設備燒損程度較大備燒損程度較大大電流起動的列車，由于滑板與接觸線相對移動的速度較慢，大電流起動的列車，由于滑板與接觸線相對移動的速度較慢，電流引起的焦耳熱量及電弧引起的電弧熱量容易在局部積累，溫電流引起的焦耳熱量及電弧引起的電弧熱量容易在局部積累，溫升有可能超過滑動接觸材料的允許工作溫度升有可能超過滑動接觸材料的允許工作溫度 電火花與電弧是造成滑板和接觸線電氣磨損的主要原因，這種電火花與電弧是造成滑板和接觸線電氣磨損的主要原因，這種電氣磨損包括氣化蒸發(fā)和液體噴濺兩

49、種形式電氣磨損包括氣化蒸發(fā)和液體噴濺兩種形式 日積月累，電弧及強勁電火花引起的電氣磨損會導致接觸線表面日積月累，電弧及強勁電火花引起的電氣磨損會導致接觸線表面坑坑洼洼坑坑洼洼Page 793. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧不可能模擬，測量已經(jīng)表明不可能重現(xiàn)反復試弓網(wǎng)系統(tǒng)的電弧不可能模擬，測量已經(jīng)表明不可能重現(xiàn)反復試驗運行的結果。即便在相同線路、相同的條件下，重復進行試驗驗運行的結果。即便在相同線路、相同的條件下，重復進行試驗也會產(chǎn)生不同的結果。因此，利用電弧評價弓網(wǎng)系統(tǒng)的受流質量也會產(chǎn)生不同的結果。因此，利用電弧評價弓網(wǎng)系統(tǒng)的受流質量有一定的局限性有一定的局限性在一定條件下利用弓網(wǎng)系統(tǒng)電

50、弧的次數(shù)和持續(xù)的時間評價弓網(wǎng)在一定條件下利用弓網(wǎng)系統(tǒng)電弧的次數(shù)和持續(xù)的時間評價弓網(wǎng)系統(tǒng)的受流質量還是可行的，畢竟，由系統(tǒng)的受流質量還是可行的，畢竟，由接觸電阻的上升和開始燃接觸電阻的上升和開始燃弧弧能夠確定可接受的弓網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)接觸壓力最小值能夠確定可接受的弓網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)接觸壓力最小值Page 803. 弓網(wǎng)系統(tǒng)的電接觸特性 接觸線是通過澆鑄接觸線是通過澆鑄軋制過程將銅或銅合金桿材拉制而成軋制過程將銅或銅合金桿材拉制而成 連續(xù)通過數(shù)個圓形模具連續(xù)通過數(shù)個圓形模具溝槽式模具溝槽式模具修整模具來進行修整模具來進行控制，將導線冷拔成最終的尺寸和外形控制，將導線冷拔成最終的尺寸和外形 將幾乎是圓形的材料微結構拉拔成長形，最后排列為與導線將幾乎是圓形的材料微結構拉拔成長形，最