高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系

研究與探討高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系郭奇章:中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司，工程師，天津，300250摘要:接觸網(wǎng)與受電弓系統之間的受流(能量傳遞)過(guò)程是在動(dòng)態(tài)中完成，對于同一系統而言，列車(chē)速度越高，維持弓網(wǎng)間良好接觸就越困難，受流質(zhì)量也會(huì )隨之下降。當速度超過(guò)系統正常允許范圍時(shí)，其受流性能會(huì )嚴重惡化，甚至影響列車(chē)正常運行。弓網(wǎng)關(guān)系強調接觸網(wǎng)與受電弓是一個(gè)整體，研究弓網(wǎng)關(guān)系就是研究?jì)烧唛g的相互作用。根據京秦客運通道的列車(chē)提速實(shí)際情況，分析影響弓網(wǎng)關(guān)系的主要原因，提出改善方法。(2)自動(dòng)過(guò)電分相:牽引供電系統電分相環(huán)節是關(guān)鍵詞:高速電氣化鐵路;弓網(wǎng)關(guān)系;硬點(diǎn)制約列車(chē)運行速度的瓶頸之一。自動(dòng)過(guò)電分相主要分為地面過(guò)電分相技術(shù).機車(chē)上過(guò)電分相技術(shù)、地面與機車(chē)結合的自動(dòng)過(guò)分相技術(shù)三大類(lèi)。(3) 電能質(zhì)量 和電磁兼容:隨著(zhù)牽引負荷的增大，無(wú)功，負序、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償裝置。1高速鐵路牽引供電系統關(guān)鍵技術(shù)(4)牽引供電自動(dòng)化與信息化:牽引供電自動(dòng)化牽引供電系統主要包括牽引變電所及接觸網(wǎng)兩部與信息化是保障電氣化鐵路安 全可靠運行的有效手段。分，其任務(wù)是保證質(zhì)量良好并不問(wèn)斷地向機車(chē)供電。牽2高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)引變電所是電氣化鐵路供電系統中的心臟，無(wú)論是一-般線(xiàn)路還是高速線(xiàn)路都要求其具有高度可靠性。接觸網(wǎng)是2.1 高速受流對接觸網(wǎng)的要求牽引供電系統的主動(dòng)脈，其功能是通過(guò)與受電弓在運行良好的導電性能:導電率最好保持在90%以上。中的良好接觸將電能傳給電力機車(chē)。良好的機械性能:能承受因提高波動(dòng)速度而施加的高速鐵路牽引供電系統關(guān)鍵技術(shù)主要包括:張力并滿(mǎn)足安全要求。(1)弓網(wǎng)關(guān)系和檢測技術(shù):弓網(wǎng)關(guān)系是決定受流良好的耐磨性能:能滿(mǎn)足設計所需的磨耗率和使用質(zhì)量的主要因素。通過(guò)理論和實(shí)踐研究，確定最佳的懸壽命。掛形式、零件材質(zhì)。確定以硬點(diǎn)和壓力為主要檢測對象良好的耐熱性能:能防止過(guò)負倚電流或矩路電流引的接觸網(wǎng)受流狀態(tài)評價(jià)標準和體系。起的熱軟化或熔斷。CHINESE RAILWAYS 2012/07C 1飲4研究與探討高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系郭奇章良好的疲勞特性:能防止接觸線(xiàn)上下擾動(dòng)所形成的預計使用壽命時(shí)，還應考慮降水量、侵蝕霧、氣體和灰疲勞斷裂。塵等因素。接觸網(wǎng)設備中的絕緣材料和其他部件的特性良好的抗螨變特性:在實(shí)際T作環(huán)境下所產(chǎn)生的導不應因氣候變化和日照變化而影響運行。線(xiàn)表面波狀變化在可控范圍以?xún)?不因此引起拉弧或離(4)對接觸網(wǎng)施工的要求。在接觸網(wǎng)安裝過(guò)程線(xiàn)。中，必須在較小的誤差范圍內確定接觸線(xiàn)的位置。如果2.2高速弓網(wǎng)關(guān)系的受流特性安裝在規定的誤差內，容易實(shí)現理想的弓網(wǎng)接觸質(zhì)量。2.2.1高速受流特性(5)對接觸網(wǎng)在運營(yíng)維護方面的要求。在規定的高速受電弓沿接觸網(wǎng)高速移動(dòng)并正常取流的速度受工作年限內，接觸網(wǎng)設備的安裝,運行和維護費用應盡接觸網(wǎng)波動(dòng)速度的影響和制約,當二者不匹配時(shí)，受流可能低，部件應可靠，基本能達到少維護或免維護。整質(zhì)量將嚴重惡化，甚至造成弓網(wǎng)解體。因此，在高速弓個(gè)系統應使用防腐保護措施以達到較長(cháng)的使用壽命，零網(wǎng)系統中，接觸網(wǎng)的波動(dòng)速度成為制約列車(chē)高速運行的部件應根據需要便于安裝和更換。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3接觸網(wǎng)與受電弓的相互作用到弓網(wǎng)安全和受流質(zhì)量，對受電弓的這種晃動(dòng)必須充分考慮。高速電氣化鐵路不能沿用現有常速下的各種系統。2.2.2高速受流對接觸網(wǎng)的基本要求 .在高速領(lǐng)域內的不同速度段，要解決的問(wèn)題也不盡相高速受流對接觸網(wǎng)的要求體現在設計、施工、運同。 高速受流技術(shù)是高速電氣化鐵路關(guān)鍵技術(shù)之一，弓營(yíng)維護方面。大致可分為幾何空間要求(限界)、安全網(wǎng)關(guān) 系強調接觸網(wǎng)與受電弓是- -個(gè)整體，研究弓網(wǎng)關(guān)系要求(絕緣、防雷、接地)、機電性能要求(載流量、.就是研究?jì)烧唛g的相互作用。穩定性)、動(dòng)態(tài)要求(弓網(wǎng)匹配)、環(huán)境要求(電磁兼3.1弓網(wǎng)系統的核心問(wèn)題容，噪聲、動(dòng)物保護) ,運營(yíng)維護要求(維護成本、維.(1)振動(dòng)系統的關(guān)系、滑動(dòng)接觸、電能傳輸的接護方便) 6個(gè)方面。觸面較小，高速運行下的大電流。(1)對接觸網(wǎng)的機械要求。接觸網(wǎng)的線(xiàn)索，絞線(xiàn)和(2)弓網(wǎng)關(guān)系的幾何需求、電氣需求、動(dòng)態(tài)需求其他部件所需的強度是對接觸網(wǎng)設備的主要機械要求，在之間的相互聯(lián)系。任何條件下，它們所受的力必須在允許范圍以?xún)取?.2 接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的危害(2)對接觸網(wǎng)的電氣要求。衡量電氣化鐵路性能 3.2.1 對機車(chē)的危害的一個(gè)重要標準就是對接觸網(wǎng)系統載流量的限制，與一(1)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì )造成受電弓離線(xiàn)率增大，加速般電力架空配電線(xiàn)路相比，接觸網(wǎng)發(fā)生短路的情況較為受電弓的電磨耗， 臧少受電弓的使用壽命。頻繁，其短路載流量也是一個(gè)決定因素。(2)受電弓高速運行時(shí)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì )對受電弓產(chǎn)生在高密度運輸系統中，接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )電壓在任何工沖擊力， 沖擊力的大小和受電弓的運行速度成正比。當沖作環(huán)境下都應保持在額定范圍內。為了將相對頻繁發(fā)生擊力超過(guò)--定數量時(shí)會(huì )造成受電弓損壞，輕者造成機車(chē)故的故障對鐵路運行的影響降到最低程度，必須將接觸網(wǎng)障;重者造成弓網(wǎng)故障而對接觸網(wǎng)造成大面積破壞。設備分成獨立的供電臂，采取適當保護措施避免人員觸(3)京秦客運通道運行的Z字頭特快列車(chē)生活用電電。盡力減小諸如諧波、不對稱(chēng)等對公共電網(wǎng)的不良影將 由接觸網(wǎng)供電，弓網(wǎng)關(guān)系的好壞直接影響列車(chē)上各種響，降低接觸網(wǎng)的電壓、電流通過(guò)電感、電容和電耦合用電生 活設施的穩定。對鄰近弱電線(xiàn)路的干擾。在正常運行和故障條件下產(chǎn)生3.2.2 對接觸 網(wǎng)設備的影響的鋼軌對大地的電壓不能超過(guò)允許范圍。(1)接觸網(wǎng)硬點(diǎn)會(huì )造成受電弓離線(xiàn)產(chǎn)生電弧，加(3)對接觸網(wǎng)的環(huán)境要求。接觸網(wǎng)系統必須在一速 接觸導線(xiàn)的電磨耗，降低接觸導線(xiàn)使用壽命。定的環(huán)境溫度內工作，極端情況下的風(fēng)荷載不應造成接(2)列車(chē)高速運行時(shí)，受電弓在硬點(diǎn)處的沖擊力觸網(wǎng)設備本身的損壞。在確定零部件的電氣性能指標和較大，會(huì )出現較大電弧燒傷甚至燒斷接觸線(xiàn)，造成接觸高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系郭奇章研究與探討網(wǎng)斷線(xiàn)、塌網(wǎng)大事故。(1)導線(xiàn)坡度不均勻，坡度超過(guò)2%o造成的硬點(diǎn)。3.3造成接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的原因分析(2)兩支接觸導線(xiàn)的張力不均勻，在始觸點(diǎn)處彈3.3.1接觸 網(wǎng)順坡不好造成的硬點(diǎn)性差異大，造成線(xiàn)岔處硬點(diǎn)。通過(guò)分析檢測車(chē)的檢測結果，發(fā)現有62%的接觸網(wǎng)3.4.2 消除接觸網(wǎng)硬點(diǎn)的方案硬點(diǎn)是由接觸網(wǎng)導線(xiàn)坡度超過(guò)2%造成的。按《秦沈客(1)傳統測量工具落后，測量精度低，整體吊弦運專(zhuān)線(xiàn)電力牽引供電施工暫行規定》和鐵道部相關(guān)文件的誤差 只有正負1.5 mm，而兩個(gè)吊弦間的高差也只有幾要求，200km區段接觸網(wǎng)最大坡度不大于1%0，160km區毫米， 所以現在普遍采用的絕緣測桿已不能適用高速區段最大坡度不大于2%0。段對接觸懸掛的測量。為適應高速區段接觸懸掛測量的坡度超過(guò)標準的原因主要有以下幾個(gè)方面:需要，所屬接觸網(wǎng)工區應配備接觸網(wǎng)光學(xué)測量?jì)x或更加(1)由于整體吊弦制作工藝不過(guò)關(guān)，整體吊弦制作先進(jìn)的測 量?jì)x器并將測量精度控制在微米級。誤差超標,造成相鄰吊弦高差過(guò)大.使接觸線(xiàn)坡度不能滿(mǎn)(2)根據硬點(diǎn)情況對每個(gè)吊弦處進(jìn)行測量，測量足要求(整體吊弦制作長(cháng)度誤差不超過(guò)正負1.5 mm)。出精確數據后計算整體吊弦長(cháng)度，為確保加工精度建議(2)相鄰跨距之間由于接觸懸掛金具安裝精度整體吊弦由 T廠(chǎng)車(chē)間加I完成。這樣才能保證調整出的低，誤差超過(guò)規定標準，造成相鄰定位點(diǎn)高差過(guò)大,坡接觸懸掛符合規定, 不出現硬點(diǎn)。度不能滿(mǎn)足要求。(3)京秦線(xiàn)豐潤一燕郊段很多補償裝置不是新安3.3.2線(xiàn)岔處的硬點(diǎn) .裝的，甚至側線(xiàn)還有部分老型號補償器，應對京秦線(xiàn)所兩支接觸導線(xiàn)的張力不均勻，在始觸點(diǎn)處彈性差異有 側線(xiàn)補償器進(jìn)行查驗，更換和正線(xiàn)補償器傳動(dòng)效率相大，造成線(xiàn)岔處硬點(diǎn)。同的補償器，確保線(xiàn)岔處兩支接觸導線(xiàn)的張力均勻，消3.3.3錨段關(guān)節、 分相絕緣器處的硬點(diǎn)除線(xiàn)岔處硬點(diǎn)。. (1)錨段關(guān)節處非工作支抬高過(guò)高，造成局部導(4)調整錨段關(guān)節非工作支與工作支高差，使之高變化過(guò)大，形成硬點(diǎn);符合規定。調整轉換柱、中心柱腕臂偏移時(shí)- -定按設計(2)溫差變化大造成腕臂偏移超過(guò)規定，使錨段給定的溫度 偏移曲線(xiàn)調整。關(guān)節尺寸變化，形成硬點(diǎn)。4結束語(yǔ)3.3.4中心錨結、 導線(xiàn)接頭處的硬點(diǎn)(1)中心錨節處有抬高或比相鄰點(diǎn)低，使局部導影響高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系的因素很多，接觸網(wǎng)高超過(guò)標準，形成硬點(diǎn);硬點(diǎn)只是影響因素之-。解決好這一一問(wèn)題，對改善弓網(wǎng)(2)中心錨結線(xiàn)夾安裝偏，形成硬點(diǎn);關(guān)系，提高供電質(zhì)量，提高列車(chē)運行速度至關(guān)重要。隨(3)導線(xiàn)有硬彎.對受電弓造成沖擊，形成硬點(diǎn);著(zhù)鐵路的飛速發(fā)展，高速電氣化鐵路速度的不斷提高，(4)導線(xiàn)接頭處接頭線(xiàn)夾的偏移和接觸懸掛在此 還會(huì )遇到弓網(wǎng)關(guān)系的新問(wèn)題，提出新的研究課題。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。參考文獻.3.3.5工務(wù)線(xiàn)路質(zhì)量不良造成的硬點(diǎn)[1] 建技[2001] 56號秦沈客運專(zhuān)線(xiàn)電力牽引供電施工工務(wù)線(xiàn)路質(zhì)量不良會(huì )增加機車(chē)的抖動(dòng)，直接影響受暫行規定[S]，20103.4 影晌京秦線(xiàn)弓網(wǎng)關(guān)系的主要原因及改善接觸網(wǎng)弓網(wǎng)關(guān)系的方案3.4.1影響京秦線(xiàn)弓網(wǎng)關(guān)系的主要原 因通過(guò)以上分析，結合京秦線(xiàn)實(shí)際情況，認為影響京責任編輯陳曉云秦線(xiàn)機車(chē)受電弓受流質(zhì)量主要有以下原因:收稿日期2012-03-30