1、第七章第七章 高速接觸網(wǎng)受高速接觸網(wǎng)受流理論分析流理論分析高速接觸網(wǎng)的概念高速接觸網(wǎng)的概念：一般將時速達200km/h或高于200km/h的電氣化鐵路稱為高速電氣化鐵路，將適用于高速電氣化鐵路運行的接觸網(wǎng)稱為高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)或高速接觸網(wǎng)。高速電氣化鐵路必須具備的三大要素：高速電氣化鐵路必須具備的三大要素：v具有很高強度的鐵路線路及軌道；v具有能適應(yīng)高速鐵路速度性能的機車和車輛；v具有能使用高速運行條件的接觸網(wǎng)及與之相適配的受電弓。高速運行對接觸懸掛的要求：高速運行對接觸懸掛的要求：v具有能夠傳遞強大的牽引電流的能力；v沿跨距內(nèi)。接觸線對軌面的高度相對保持一致，受電弓沿接觸線的運行軌跡基本呈

2、水平狀態(tài)。v在受電弓的抬升力作用下，甚至在雙弓或沖擊力作用下，接觸懸掛不發(fā)生較大振幅的低頻振動。第一節(jié)第一節(jié) 受電弓受電弓v受電弓是一個牽引電氣裝置，用于建立機車車輛電氣設(shè)備及接觸網(wǎng)之間的電氣接觸。vTSG3630/25型單臂受電弓v是我國運行于（準）高速線路上的主型電弓，可以適應(yīng)160km/h運行速度的要求。v基本結(jié)構(gòu)300km/h受電弓,設(shè)計速度300km/h，適用于相應(yīng)速度等級的各種電力機車及動車組。底架采用不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，下臂采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)桿采用碳纖維材料，弓頭采用高強度的鈦合金材料，上臂采用重量較輕的鋁型材。300km/h受電弓的參數(shù)：設(shè)計速度 300 km/h 落弓位伸展長度

3、約2640 mm 最大升弓高度（包括絕緣子） 3000 mm 落弓位高度（包括絕緣子） 588 mm 弓頭長度 1950 mm額定電壓 25 kV 額定電流 1000 A 接觸壓力 70 120 N（可調(diào)） 驅(qū)動類型 氣囊驅(qū)動機構(gòu) 升弓時間 5.4 秒（可調(diào)）降弓時間 4 秒 （可調(diào)）整弓質(zhì)量 約109kg DSA150型受電弓，設(shè)計速度160 Km/h，適用于相應(yīng)速度等級的各種電力機車及動車組。具有DSA200型受電弓的所有特點，與DSA200型受電弓比較， DSA150上臂采用鋁型材焊接結(jié)構(gòu)。 CED180型受電弓，設(shè)計速度180km/h，具有DSA200型受電弓的所有特點，適用于相應(yīng)速度

4、等級的各種電力機車及動車組。對受電弓升降弓的要求：對受電弓升降弓的要求：受電弓升降弓都要求先快后慢。原因：原因：v升弓時：是為了避免對接觸網(wǎng)所產(chǎn)生的有害沖擊。v降弓時：弓頭脫離接觸線時，要求其動作迅速以避免產(chǎn)生拉弧，當(dāng)受電弓落在機車上時，不至于對車頂產(chǎn)生有害沖擊。第二節(jié)第二節(jié) 高速接觸網(wǎng)的技術(shù)特征高速接觸網(wǎng)的技術(shù)特征1）全補償懸掛結(jié)構(gòu)；）全補償懸掛結(jié)構(gòu)；v為保證接觸線和承力索的恒定張力。2）整體吊弦；）整體吊弦；v吊弦的發(fā)展方向：整體式和輕型化。吊弦間距一般812m為宜。3）設(shè)置）設(shè)置附加預(yù)弛度附加預(yù)弛度；v目的：期望受電弓在高速運行時，其軌跡為距軌面等高的水平線。v其值根據(jù)跨距長度取 /50

5、0 /10004）錨段關(guān)節(jié)錨段關(guān)節(jié)；v低速電氣化區(qū)段，電分段錨段關(guān)節(jié)多數(shù)采用四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)：轉(zhuǎn)換點（過渡區(qū)段）在中心支柱處，容易形成硬點。v高速運行時，一般采用五跨錨段關(guān)節(jié)作為電分段的形式，轉(zhuǎn)換點（過渡區(qū)段）在跨中，可以有效避免硬點的產(chǎn)生。llforwardback四跨和五跨錨段關(guān)節(jié)的過渡區(qū)段back5）輕型定位器；v采用鋁合金的輕型定位器，減小了硬點，提高了定位器的靈活性。6）減小接觸線坡度；v高速接觸網(wǎng)對坡度值得要求：不大于3.0%0，一般控制在1.5%0以內(nèi)。7）采用自動過電分相裝置。forwardv接觸線從一個高度過渡到另一個高度時，會有一個過渡區(qū)域。在這個區(qū)域內(nèi)，接觸線要完成從高到

6、低或由低到高的變化，即形成一定的傾斜度，這個傾斜度就是所謂的坡度。back第三節(jié)第三節(jié) 高速受流技術(shù)的質(zhì)量性能指標高速受流技術(shù)的質(zhì)量性能指標高速受流高速受流：在高速運行的電力機車通過受電弓和接觸線的滑動接觸取得電能并傳給電力機車的過程。影響動態(tài)受流的因素：影響動態(tài)受流的因素：v接觸懸掛-受電弓系統(tǒng)之間的接觸壓力（接觸壓力變化幅度越小，變化率越低，則動態(tài)受流質(zhì)量越高；反之，越差）；v接觸懸掛與受電弓的匹配。質(zhì)量性能指標：質(zhì)量性能指標：v1、接觸網(wǎng)懸掛的、接觸網(wǎng)懸掛的彈性彈性和彈性系數(shù)和彈性系數(shù)v彈性的表達式：vP-抬升力 y（x）-由抬升力P在x處引起的升高（mm）v -接觸線在x處的彈性值（m

7、m/N）Pxyx)(xforwardv彈性的定義彈性的定義:就是接觸懸掛在受電弓抬升力的作用下所具有的升高性能，即在受電弓壓力的作用下，每單位垂直力使接觸線的升高。 用 表示，單位mm/N。v衡量彈性好壞的標準：衡量彈性好壞的標準：v彈性的大小，取決于接觸線張力（鏈形懸掛包括承力索）的量值；v彈性均勻程度，取決于懸掛結(jié)構(gòu)、懸掛類型和某些附在接觸線上的集中負載的集中程度。v確定彈性的三種方法：確定彈性的三種方法： 彈性計算法、靜態(tài)測量法、動態(tài)實測法。backv對一個跨距或一個錨段，常用彈性不均勻系數(shù)表示： v彈性系數(shù)K（彈性的倒數(shù)）v彈性差異系數(shù)v彈性差異系數(shù)分為靜態(tài)和動態(tài)兩種情況，表示接觸網(wǎng)懸

8、掛的均勻程度及性能，適應(yīng)200km/h及以上速度的接觸懸掛。靜態(tài)值應(yīng)在 動態(tài)值 。minmaxminmaxu)(1xyPKx%100minmaxminmaxKKKK%10%252、弓線間的接觸壓力、弓線間的接觸壓力v弓線間的接觸壓力是描述在高速運行下，受電弓與接觸線之間的接觸程度與狀態(tài)，是評價與控制受流質(zhì)量的重要條件及內(nèi)容。1）標準偏差值）標準偏差值v一般，接觸壓力最大值不應(yīng)大于200N，最小值不應(yīng)小于50N，平均值約為125N，偏差值約為25N。2）接觸壓力的平均值）接觸壓力的平均值3）接觸壓力不均勻系數(shù)）接觸壓力不均勻系數(shù)v表征弓線間的動態(tài)接觸壓力狀態(tài)，v靜態(tài)時，值應(yīng)不大于10%；高速時，

9、應(yīng)控制在25%之內(nèi)。%100minmaxminmaxPPPP3、受電弓的歸算質(zhì)量與最大振幅、受電弓的歸算質(zhì)量與最大振幅1）受電弓的最大振幅v 2e=Hmax-Hminv通常情況下，e值應(yīng)該控制在150mm的范圍內(nèi)。2）受電弓的歸算質(zhì)量v歸算質(zhì)量越小，受電弓的追隨性能越好，其運行軌跡越平穩(wěn)。國外一般控制在8-25kg。4、離線率及持續(xù)時間、離線率及持續(xù)時間v離線：受電弓與接觸線產(chǎn)生的機械性脫開。v危害：受電弓失壓，接觸線和受電弓間產(chǎn)生電弧，燒熔接觸線； 電壓波形產(chǎn)生畸變，干擾無線電及通信； 造成不穩(wěn)定運行及弓線間的異常磨損。v離線指標可以從以下幾個方面考慮： 離線次數(shù)；離線時間；離線率。forw

10、ardv所謂受電弓的歸算質(zhì)量，就是把整個活架式的受電弓歸算到接觸線高度的一個質(zhì)量，它與受電弓滑板具有相等的加速度a，且質(zhì)量所產(chǎn)生的動力與受電弓產(chǎn)生的實際動力相等。歸算質(zhì)量不是常數(shù)，且隨受電弓的升高程度而變化。backmaPa離線次數(shù)離線次數(shù)表明弓線間機械性脫開的頻率。離線時間離線時間表明每一次機械性脫開的持續(xù)時間。離線時間在0.160ms為小離線，大于100ms為大離線。離線率離線率表明弓線機械脫開的時間與運行檢測總時間的比值。對于高速電氣化鐵路，離線率一般控制在5%，最大離線時間應(yīng)小于100ms。5、接觸線平均抬升量及最大抬升量、接觸線平均抬升量及最大抬升量v靜態(tài)抬升量：靜態(tài)(低速）狀態(tài)下v

11、振動抬升量：高速+振動v動態(tài)抬升量：靜態(tài)抬升量+振動抬升量一般情況下動態(tài)平均抬升量控制在100-150mm范圍內(nèi)，最大允許抬升量為200mm。6、接觸線磨損比與導(dǎo)線壽命、接觸線磨損比與導(dǎo)線壽命1）磨損 v電氣磨損；化學(xué)磨損；機械磨損。2）磨損比v 接觸線通過萬架弓次后，被磨去的截面積成為磨損比。3）接觸線壽命7、接觸線坡度、接觸線坡度v指一個跨距兩端的支柱懸掛處，接觸線距軌面高度的高差與跨距值的千分比。隨著運行速度的提高，接觸線坡度要求越來越小。在200-300km/h時，應(yīng)限制在千分之一到千分之三之內(nèi)。olHHiBA%1000第四節(jié)第四節(jié) 高速接觸網(wǎng)的控制參數(shù)及理論分析高速接觸網(wǎng)的控制參數(shù)及

12、理論分析高速接觸網(wǎng)的控制參數(shù)高速接觸網(wǎng)的控制參數(shù)：接觸網(wǎng)自身影響高速運行的基本因素。研究目的研究目的：保證良好、穩(wěn)定地受流及使接觸線具有較長的使用壽命。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1）波動速度）波動速度（振動波的傳播速度）v運行速度為波動速度的65%72%時，具有最佳的運行效果。v結(jié)論：在 時，相當(dāng)于接觸線的變形與接觸振動波形接近一致，運行情況良好，當(dāng) 接近Cp時，接觸線被強行彎曲變形，并產(chǎn)生較大應(yīng)力，這不僅增加接觸線的疲勞進程，而且對受流也是不利的。v波動速度被一致認為是控制運行速度的重要條件，并表示為 在 取為0.650.7時具有最佳的受流效果。 要想提高運行速度，必須相應(yīng)提高接觸線的波動速度。/

13、mTCpvpCvpCv maPa2）振動波的反射與反射因數(shù)）振動波的反射與反射因數(shù) rv接觸線的振動波在遇有非均質(zhì)點（吊弦點、線夾點、分段絕緣器處）時被反射，這種反射的影響用反射因數(shù)表示。v反射因數(shù)越小，表明接觸懸掛的耦合性越好，其波動速度會越高。3）多普勒因數(shù)）多普勒因數(shù)v被擾動力激發(fā)的接觸懸掛形成的振動波與高速運行的受電弓之間相互影響，制約及其相互作用的關(guān)系稱為多普勒效應(yīng)，用多普勒因數(shù)來表示。4）增強因數(shù)）增強因數(shù)v受電弓在高速運行通過定位點或跨距內(nèi)等距吊弦點時，會周期性地激發(fā)接觸線的振動，這種被激發(fā)的振動波在傳播和反射中時而被增強，振幅的增強程度用增強因數(shù)表示。v反射因數(shù)r、增強因數(shù) 與

14、多普勒因數(shù) 之間的關(guān)系v增強因數(shù)、反射因數(shù)及多普勒因數(shù)三項因素，影響較大的為增強因數(shù)。v減小增強因數(shù)對改善受流質(zhì)量最為有利。v減小增強因數(shù)的途徑是減小反射因數(shù)，即采用增大接觸線張力，減小承力索張力的方法，以改善高速受流質(zhì)量。5）接觸線應(yīng)力）接觸線應(yīng)力v接觸線使用應(yīng)力不能超過許用應(yīng)力，否則在高頻振動作用下易產(chǎn)生疲勞斷裂。6）鏈形懸掛的固有頻率）鏈形懸掛的固有頻率r第五節(jié)第五節(jié) 弓網(wǎng)動態(tài)特性分析弓網(wǎng)動態(tài)特性分析弓網(wǎng)動態(tài)特性弓網(wǎng)動態(tài)特性，是指高速運行時受電弓和接觸線之間所表現(xiàn)出來的特殊性能。1）弓網(wǎng)接觸壓力的動態(tài)性能）弓網(wǎng)接觸壓力的動態(tài)性能 弓網(wǎng)接觸壓力的兩種現(xiàn)象：弓網(wǎng)接觸壓力的兩種現(xiàn)象：v弓網(wǎng)具有

15、良好的性能并具有很好的適配性，弓網(wǎng)間接觸壓力隨運行速度的增加呈非線性增長，速度越高，增長越快。v弓網(wǎng)性能較差，高速運行時產(chǎn)生跳躍式振動，使受流條件極度惡化。2）動態(tài)特性的應(yīng)力特性）動態(tài)特性的應(yīng)力特性v當(dāng)速度低于200km/h時，隨著速度的增加，其應(yīng)力增加緩慢；當(dāng)速度超過200km/h時，隨著速度的增加，應(yīng)力顯著增加。3）動態(tài)特性的抬升特征）動態(tài)特性的抬升特征4) 動態(tài)特性的機理分析動態(tài)特性的機理分析第六節(jié)第六節(jié) 設(shè)計參數(shù)對高速受流的影響設(shè)計參數(shù)對高速受流的影響接觸線和承力索的張力接觸線和承力索的張力v對高速接觸懸掛的要求：彈性小而且均勻，要求接觸線和承力索的張力盡可能大。增大線索張力的兩途徑：v增大截面積；最大橫截面積150 。v提高使用拉力（或拉應(yīng)力）跨距長度跨距長度結(jié)構(gòu)高度結(jié)構(gòu)高度彈性輔助索的長度及張力彈性輔助索的長度及張力2mmv幾種懸掛類型的綜合比較幾種懸掛類型的綜合比較1）從高速受流質(zhì)量、波動傳播速度、多普勒效應(yīng)、波狀磨耗、離線率比較，彈性鏈形懸掛優(yōu)于復(fù)鏈形懸掛，簡單鏈形懸掛較差。2）從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、工程造價、維修量比較，簡單鏈形懸掛優(yōu)于彈性鏈形懸掛，復(fù)鏈形懸掛較差。3）從彈性均