列車弓網(wǎng)關(guān)系的研究

列車弓網(wǎng)關(guān)系的研究

1trt-4關(guān)鍵技術(shù)牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括引入故障和接觸網(wǎng)。這項(xiàng)任務(wù)是確保良好，并始終向車輛供電。牽引變電所是電氣化鐵路供電系統(tǒng)中的心臟,無(wú)論是一般線路還是高速線路都要求其具有高度可靠性。接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的主動(dòng)脈,其功能是通過(guò)與受電弓在運(yùn)行中的良好接觸將電能傳給電力機(jī)車。高速鐵路牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要包括:(1)弓網(wǎng)關(guān)系和檢測(cè)技術(shù):弓網(wǎng)關(guān)系是決定受流質(zhì)量的主要因素。通過(guò)理論和實(shí)踐研究,確定最佳的懸掛形式、零件材質(zhì)。確定以硬點(diǎn)和壓力為主要檢測(cè)對(duì)象的接觸網(wǎng)受流狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和體系。(2)自動(dòng)過(guò)電分相:牽引供電系統(tǒng)電分相環(huán)節(jié)是制約列車運(yùn)行速度的瓶頸之一。自動(dòng)過(guò)電分相主要分為地面過(guò)電分相技術(shù)、機(jī)車上過(guò)電分相技術(shù)、地面與機(jī)車結(jié)合的自動(dòng)過(guò)分相技術(shù)三大類。(3)電能質(zhì)量和電磁兼容:隨著牽引負(fù)荷的增大,無(wú)功、負(fù)序、電壓閃變和諧波問(wèn)題更加突出,需要研制新型平衡變壓器及研制綜合靜止補(bǔ)償裝置。(4)牽引供電自動(dòng)化與信息化:牽引供電自動(dòng)化與信息化是保障電氣化鐵路安全可靠運(yùn)行的有效手段。2高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)2.1耐磨性能和大熱能良好的導(dǎo)電性能:導(dǎo)電率最好保持在90%以上。良好的機(jī)械性能:能承受因提高波動(dòng)速度而施加的張力并滿足安全要求。良好的耐磨性能:能滿足設(shè)計(jì)所需的磨耗率和使用壽命。良好的耐熱性能:能防止過(guò)負(fù)荷電流或短路電流引起的熱軟化或熔斷。良好的疲勞特性:能防止接觸線上下擾動(dòng)所形成的疲勞斷裂。良好的抗蠕變特性:在實(shí)際工作環(huán)境下所產(chǎn)生的導(dǎo)線表面波狀變化在可控范圍以內(nèi),不因此引起拉弧或離線。2.2高速通信網(wǎng)絡(luò)的流量特征2.2.1接觸網(wǎng)波動(dòng)速度高速受電弓沿接觸網(wǎng)高速移動(dòng)并正常取流的速度受接觸網(wǎng)波動(dòng)速度的影響和制約,當(dāng)二者不匹配時(shí),受流質(zhì)量將嚴(yán)重惡化,甚至造成弓網(wǎng)解體。因此,在高速弓網(wǎng)系統(tǒng)中,接觸網(wǎng)的波動(dòng)速度成為制約列車高速運(yùn)行的主要因素之一。受電弓的上下振動(dòng)和左右擺動(dòng)直接影響到弓網(wǎng)安全和受流質(zhì)量,對(duì)受電弓的這種晃動(dòng)必須充分考慮。2.2.2接觸網(wǎng)的質(zhì)量要求高速受流對(duì)接觸網(wǎng)的要求體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面。大致可分為幾何空間要求(限界)、安全要求(絕緣、防雷、接地)、機(jī)電性能要求(載流量、穩(wěn)定性)、動(dòng)態(tài)要求(弓網(wǎng)匹配)、環(huán)境要求(電磁兼容、噪聲、動(dòng)物保護(hù))、運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求(維護(hù)成本、維護(hù)方便)6個(gè)方面。(1)對(duì)接觸網(wǎng)的機(jī)械要求。接觸網(wǎng)的線索、絞線和其他部件所需的強(qiáng)度是對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備的主要機(jī)械要求,在任何條件下,它們所受的力必須在允許范圍以內(nèi)。(2)對(duì)接觸網(wǎng)的電氣要求。衡量電氣化鐵路性能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)載流量的限制,與一般電力架空配電線路相比,接觸網(wǎng)發(fā)生短路的情況較為頻繁,其短路載流量也是一個(gè)決定因素。在高密度運(yùn)輸系統(tǒng)中,接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電壓在任何工作環(huán)境下都應(yīng)保持在額定范圍內(nèi)。為了將相對(duì)頻繁發(fā)生的故障對(duì)鐵路運(yùn)行的影響降到最低程度,必須將接觸網(wǎng)設(shè)備分成獨(dú)立的供電臂,采取適當(dāng)保護(hù)措施避免人員觸電。盡力減小諸如諧波、不對(duì)稱等對(duì)公共電網(wǎng)的不良影響,降低接觸網(wǎng)的電壓、電流通過(guò)電感、電容和電耦合對(duì)鄰近弱電線路的干擾。在正常運(yùn)行和故障條件下產(chǎn)生的鋼軌對(duì)大地的電壓不能超過(guò)允許范圍。(3)對(duì)接觸網(wǎng)的環(huán)境要求。接觸網(wǎng)系統(tǒng)必須在一定的環(huán)境溫度內(nèi)工作,極端情況下的風(fēng)荷載不應(yīng)造成接觸網(wǎng)設(shè)備本身的損壞。在確定零部件的電氣性能指標(biāo)和預(yù)計(jì)使用壽命時(shí),還應(yīng)考慮降水量、侵蝕霧、氣體和灰塵等因素。接觸網(wǎng)設(shè)備中的絕緣材料和其他部件的特性不應(yīng)因氣候變化和日照變化而影響運(yùn)行。(4)對(duì)接觸網(wǎng)施工的要求。在接觸網(wǎng)安裝過(guò)程中,必須在較小的誤差范圍內(nèi)確定接觸線的位置。如果安裝在規(guī)定的誤差內(nèi),容易實(shí)現(xiàn)理想的弓網(wǎng)接觸質(zhì)量。(5)對(duì)接觸網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的要求。在規(guī)定的工作年限內(nèi),接觸網(wǎng)設(shè)備的安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用應(yīng)盡可能低,部件應(yīng)可靠,基本能達(dá)到少維護(hù)或免維護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)使用防腐保護(hù)措施以達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命,零部件應(yīng)根據(jù)需要便于安裝和更換。3內(nèi)的不同速度段,要解決的問(wèn)題高速電氣化鐵路不能沿用現(xiàn)有常速下的各種系統(tǒng)。在高速領(lǐng)域內(nèi)的不同速度段,要解決的問(wèn)題也不盡相同。高速受流技術(shù)是高速電氣化鐵路關(guān)鍵技術(shù)之一,弓網(wǎng)關(guān)系強(qiáng)調(diào)接觸網(wǎng)與受電弓是一個(gè)整體,研究弓網(wǎng)關(guān)系就是研究?jī)烧唛g的相互作用。3.1電能傳輸接觸面(1)振動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)系、滑動(dòng)接觸、電能傳輸?shù)慕佑|面較小、高速運(yùn)行下的大電流。(2)弓網(wǎng)關(guān)系的幾何需求、電氣需求、動(dòng)態(tài)需求之間的相互聯(lián)系。3.2連接網(wǎng)絡(luò)硬點(diǎn)的損壞3.2.1弓網(wǎng)給接觸網(wǎng)造成沖擊(1)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)造成受電弓離線率增大,加速受電弓的電磨耗,減少受電弓的使用壽命。(2)受電弓高速運(yùn)行時(shí)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)對(duì)受電弓產(chǎn)生沖擊力,沖擊力的大小和受電弓的運(yùn)行速度成正比。當(dāng)沖擊力超過(guò)一定數(shù)量時(shí)會(huì)造成受電弓損壞,輕者造成機(jī)車故障;重者造成弓網(wǎng)故障而對(duì)接觸網(wǎng)造成大面積破壞。(3)京秦客運(yùn)通道運(yùn)行的Z字頭特快列車生活用電將由接觸網(wǎng)供電,弓網(wǎng)關(guān)系的好壞直接影響列車上各種用電生活設(shè)施的穩(wěn)定。3.2.2降低接觸導(dǎo)線使用壽命(1)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì)造成受電弓離線產(chǎn)生電弧,加速接觸導(dǎo)線的電磨耗,降低接觸導(dǎo)線使用壽命。(2)列車高速運(yùn)行時(shí),受電弓在硬點(diǎn)處的沖擊力較大,會(huì)出現(xiàn)較大電弧燒傷甚至燒斷接觸線,造成接觸網(wǎng)斷線、塌網(wǎng)大事故。3.3在接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的原因分析中3.3.1整體吊弦制作誤差通過(guò)分析檢測(cè)車的檢測(cè)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)有62%的接觸網(wǎng)硬點(diǎn)是由接觸網(wǎng)導(dǎo)線坡度超過(guò)2‰造成的。按《秦沈客運(yùn)專線電力牽引供電施工暫行規(guī)定》和鐵道部相關(guān)文件要求,200km區(qū)段接觸網(wǎng)最大坡度不大于1‰,160km區(qū)段最大坡度不大于2‰。坡度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的原因主要有以下幾個(gè)方面:(1)由于整體吊弦制作工藝不過(guò)關(guān),整體吊弦制作誤差超標(biāo),造成相鄰吊弦高差過(guò)大,使接觸線坡度不能滿足要求(整體吊弦制作長(zhǎng)度誤差不超過(guò)正負(fù)1.5mm)。(2)相鄰跨距之間由于接觸懸掛金具安裝精度低,誤差超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),造成相鄰定位點(diǎn)高差過(guò)大,坡度不能滿足要求。3.3.2德國(guó)的中庸兩支接觸導(dǎo)線的張力不均勻,在始觸點(diǎn)處彈性差異大,造成線岔處硬點(diǎn)。3.3.3局部導(dǎo)高下降(1)錨段關(guān)節(jié)處非工作支抬高過(guò)高,造成局部導(dǎo)高變化過(guò)大,形成硬點(diǎn);(2)溫差變化大造成腕臂偏移超過(guò)規(guī)定,使錨段關(guān)節(jié)尺寸變化,形成硬點(diǎn)。3.3.4錨結(jié)線硬點(diǎn)(1)中心錨節(jié)處有抬高或比相鄰點(diǎn)低,使局部導(dǎo)高超過(guò)標(biāo)準(zhǔn),形成硬點(diǎn);(2)中心錨結(jié)線夾安裝偏,形成硬點(diǎn);(3)導(dǎo)線有硬彎,對(duì)受電弓造成沖擊,形成硬點(diǎn);(4)導(dǎo)線接頭處接頭線夾的偏移和接觸懸掛在此重量的變化都會(huì)形成硬點(diǎn),使受電弓受到?jīng)_擊,影響受電弓的受流質(zhì)量。3.3.5服務(wù)線路質(zhì)量差的硬點(diǎn)工務(wù)線路質(zhì)量不良會(huì)增加機(jī)車的抖動(dòng),直接影響受電弓的受流質(zhì)量。3.4影響北京秦線網(wǎng)絡(luò)合作網(wǎng)絡(luò)的主要原因，提高接觸網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)合作網(wǎng)絡(luò)的比例3.4.1客車受電弓受流質(zhì)量分析通過(guò)以上分析,結(jié)合京秦線實(shí)際情況,認(rèn)為影響京秦線機(jī)車受電弓受流質(zhì)量主要有以下原因:(1)導(dǎo)線坡度不均勻,坡度超過(guò)2‰造成的硬點(diǎn)。(2)兩支接觸導(dǎo)線的張力不均勻,在始觸點(diǎn)處彈性差異大,造成線岔處硬點(diǎn)。3.4.2調(diào)整接觸懸掛的測(cè)量和定位(1)傳統(tǒng)測(cè)量工具落后,測(cè)量精度低,整體吊弦的誤差只有正負(fù)1.5mm,而兩個(gè)吊弦間的高差也只有幾毫米,所以現(xiàn)在普遍采用的絕緣測(cè)桿已不能適用高速區(qū)段對(duì)接觸懸掛的測(cè)量。為適應(yīng)高速區(qū)段接觸懸掛測(cè)量的需要,所屬接觸網(wǎng)工區(qū)應(yīng)配備接觸網(wǎng)光學(xué)測(cè)量?jī)x或更加先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器并將測(cè)量精度控制在微米級(jí)。(2)根據(jù)硬點(diǎn)情況對(duì)每個(gè)吊弦處進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量出精確數(shù)據(jù)后計(jì)算整體吊弦長(zhǎng)度,為確保加工精度建議整體吊弦由工廠車間加工完成。這樣才能保證調(diào)整出的接觸懸掛符合規(guī)定,不出現(xiàn)硬點(diǎn)。(3)京秦線豐潤(rùn)—燕郊段很多補(bǔ)償裝置不是新安裝的,甚至側(cè)線還有部分老型號(hào)補(bǔ)償器,應(yīng)對(duì)京秦線所有側(cè)線補(bǔ)償器進(jìn)行查驗(yàn),更換和正線補(bǔ)償器傳動(dòng)效率相同的補(bǔ)償器,確保線岔處兩支接觸導(dǎo)線的張力均勻,消除線岔處硬點(diǎn)。(4)調(diào)整錨段關(guān)節(jié)非工作