高速電氣化鐵路弓網(wǎng)關(guān)系及其評價課件

1、SWJTU OCS2006.11.20Page 1弓網(wǎng)關(guān)系及其評價西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院接觸網(wǎng)研究室接觸網(wǎng)研究室吳積欽吳積欽 061-60718(061-60718(路路)13708094949 )13708094949 InternetInternet：E-mail: jqwuE-mail: jqwu SWJTU OCS2006.11.20Page 2概況 接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)受電弓系統(tǒng)的受流（能量傳遞）過程是在動態(tài)中完成的受電弓系統(tǒng)的受流（能量傳遞）過程是在動態(tài)中完成的。對于同一系統(tǒng)而言，列車速度越高，維持弓網(wǎng)間良好

2、接觸越困難，。對于同一系統(tǒng)而言，列車速度越高，維持弓網(wǎng)間良好接觸越困難，受流質(zhì)量隨之下降。當(dāng)速度超過系統(tǒng)正常允許范圍以上時，受流性能受流質(zhì)量隨之下降。當(dāng)速度超過系統(tǒng)正常允許范圍以上時，受流性能會嚴(yán)重惡化，甚至影響列車正常運行會嚴(yán)重惡化，甚至影響列車正常運行 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，要解決的問題也不盡相同不同速度段，要解決的問題也不盡相同 弓網(wǎng)關(guān)系強調(diào)接觸網(wǎng)與受電弓是一個整體，研究弓網(wǎng)關(guān)系就是研究弓網(wǎng)關(guān)系強調(diào)接觸網(wǎng)與受電弓是一個整體，研究弓網(wǎng)關(guān)系就是研究兩者間的相互作用兩者間的相互作用SWJT

3、U OCS2006.11.20Page 3主要內(nèi)容弓網(wǎng)關(guān)系的核心問題弓網(wǎng)關(guān)系的核心問題接觸網(wǎng)的振動特性接觸網(wǎng)的振動特性受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)弓網(wǎng)關(guān)系評價案例弓網(wǎng)關(guān)系評價案例接觸網(wǎng)的動態(tài)檢測與靜態(tài)調(diào)整接觸網(wǎng)的動態(tài)檢測與靜態(tài)調(diào)整SWJTU OCS2006.11.20Page 4振動系統(tǒng)的關(guān)系振動系統(tǒng)的關(guān)系弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題(1)滑動接觸滑動接觸電能傳輸?shù)慕佑|面較小電能傳輸?shù)慕佑|面較小高速運行下的大電流高速運行下的大電流SWJTU OCS2006.11.20Page 5弓網(wǎng)關(guān)系的需求弓網(wǎng)關(guān)系的需求弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題

4、(2)幾何需求幾何需求受電弓輪廓受電弓輪廓電氣需求電氣需求最高速度時的電流最高速度時的電流靜止?fàn)顟B(tài)下的電流靜止?fàn)顟B(tài)下的電流動態(tài)需求動態(tài)需求接觸壓力的限制接觸壓力的限制接觸線最大抬升量接觸線最大抬升量保證安全可靠運營保證安全可靠運營載流量載流量壽命與安全壽命與安全三者間是相互聯(lián)系的SWJTU OCS2006.11.20Page 6幾何需求幾何需求弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題(3)車輛限界及性能車輛限界及性能對接觸線高度的限制對接觸線高度的限制受電弓的擺動受電弓的擺動受電弓幾何尺寸受電弓幾何尺寸接觸線偏離受電弓中心的限制接觸線偏離受電弓中心的限制建筑限界建筑限界隧道和橋梁隧道和橋梁站臺面和房屋站臺面和房屋S

5、WJTU OCS2006.11.20Page 7電氣需求電氣需求弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題(4)線索及零部件溫度線索及零部件溫度接觸網(wǎng)系統(tǒng)載流量接觸網(wǎng)系統(tǒng)載流量接觸網(wǎng)系統(tǒng)短路載流量接觸網(wǎng)系統(tǒng)短路載流量接觸網(wǎng)電壓接觸網(wǎng)電壓變電所出口電壓變電所出口電壓供電臂末端電壓供電臂末端電壓供電靈活性供電靈活性電分相電分相電分段電分段絕緣與接地絕緣與接地諧波與雜散電流諧波與雜散電流SWJTU OCS2006.11.20Page 8動態(tài)需求動態(tài)需求弓網(wǎng)系統(tǒng)的核心問題(5)弓網(wǎng)間的接觸力弓網(wǎng)間的接觸力接觸線的抬升接觸線的抬升保證功率傳輸?shù)目煽啃员ＷC功率傳輸?shù)目煽啃员ＷC系統(tǒng)的使用壽命保證系統(tǒng)的使用壽命減少對周圍環(huán)境的干擾減

6、少對周圍環(huán)境的干擾避免對系統(tǒng)的損傷避免對系統(tǒng)的損傷SWJTU OCS2006.11.20Page 9接觸網(wǎng)的振動特性(1) 接觸網(wǎng)包括接觸線、承力索、吊弦、定位器以及其它接觸網(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(zhì)量，又有集中質(zhì)量，是一個非常復(fù)雜零件，既有均布質(zhì)量，又有集中質(zhì)量，是一個非常復(fù)雜的振動系統(tǒng)的振動系統(tǒng) 當(dāng)受電弓與接觸網(wǎng)接觸并高速運行時，受電弓彈簧系當(dāng)受電弓與接觸網(wǎng)接觸并高速運行時，受電弓彈簧系統(tǒng)的振動、列車車體的振動以及風(fēng)力等因素均參與作用統(tǒng)的振動、列車車體的振動以及風(fēng)力等因素均參與作用 SWJTU OCS2006.11.20Page 10接觸網(wǎng)的振動特性(2)

7、任何一個可能用時間的周期函數(shù)來描述的物理量任何一個可能用時間的周期函數(shù)來描述的物理量, ,都稱之為都稱之為振動振動基本知識基本知識 機械振動是最常見的一種振動形式，在這種運動過程中，機械系統(tǒng)機械振動是最常見的一種振動形式，在這種運動過程中，機械系統(tǒng)圍繞著平衡位置作圍繞著平衡位置作往復(fù)運動往復(fù)運動 描述振動的量有：描述振動的量有：位移位移、速度速度、加速度加速度、激振力激振力和和振動頻率振動頻率等等SWJTU OCS2006.11.20Page 11接觸網(wǎng)的振動特性(3) 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)變化由于力、位置、速度或加速度等的突然變化，引起系統(tǒng)的瞬態(tài)變化過程稱為

8、過程稱為沖擊沖擊。在力學(xué)上，沖擊是一種過渡現(xiàn)象，屬于非周期運動范。在力學(xué)上，沖擊是一種過渡現(xiàn)象，屬于非周期運動范疇疇基本知識基本知識 沖擊沖擊過程可能是單次的、多次的或復(fù)合的，但每次持續(xù)時間比較短過程可能是單次的、多次的或復(fù)合的，但每次持續(xù)時間比較短暫（突變）暫（突變） 表征沖擊過程的基本物理量有：表征沖擊過程的基本物理量有：速度速度、加速度加速度、位移（或變形）位移（或變形）和和沖擊持續(xù)時間沖擊持續(xù)時間等等SWJTU OCS2006.11.20Page 12接觸網(wǎng)的振動特性(4) 與接觸網(wǎng)振動有關(guān)的因素與接觸網(wǎng)振動有關(guān)的因素靜態(tài)因素靜態(tài)因素 接觸網(wǎng)的彈性（彈性接觸網(wǎng)的彈性（彈性單位垂直作用力

9、弓起接觸線的抬升，與跨距單位垂直作用力弓起接觸線的抬升，與跨距成正比，與接觸網(wǎng)的張力和成反比）成正比，與接觸網(wǎng)的張力和成反比） 接觸網(wǎng)的彈性不均勻程度（彈性沿跨距的一致性）接觸網(wǎng)的彈性不均勻程度（彈性沿跨距的一致性） 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、接觸線、接觸線抗拉應(yīng)力抗拉應(yīng)力、接觸網(wǎng)、接觸網(wǎng)跨距跨距、結(jié)構(gòu)高度結(jié)構(gòu)高度、預(yù)弛度預(yù)弛度及有無及有無彈性吊索彈性吊索有關(guān)，與接觸網(wǎng)的有關(guān)，與接觸網(wǎng)的施工精度施工精度有關(guān)有關(guān)動態(tài)因素動態(tài)因素 受電弓的跟隨特性受電弓的跟隨特性 受電弓的空氣動力特性受電弓的空氣動力特性與受電弓工作高度有關(guān)與受電弓數(shù)量及間距有關(guān)SWJTU OC

10、S2006.11.20Page 13DBSNCF基礎(chǔ)限界基礎(chǔ)限界4800動態(tài)包絡(luò)線的車輛限界動態(tài)包絡(luò)線的車輛限界4700電氣絕緣距離電氣絕緣距離215220安裝誤差安裝誤差3030接觸線向下的運動接觸線向下的運動5550額外負(fù)載產(chǎn)生的弛度額外負(fù)載產(chǎn)生的弛度( (冰等冰等) )9080在線路坡度小于在線路坡度小于12 12 情況下的腕臂運動情況下的腕臂運動10最小高度最小高度52005080軌道高度變化儲備軌道高度變化儲備100標(biāo)準(zhǔn)高度標(biāo)準(zhǔn)高度53005080接觸線高度接觸線高度接觸網(wǎng)的振動特性(5)SWJTU OCS2006.11.20Page 14接觸網(wǎng)施工精度接觸網(wǎng)的振動特性(6)單位單位

11、Re200Re200Re250Re250接觸線高度接觸線高度mmmm1001003030定位點之間定位點之間mmmm未定未定2020吊弦之間吊弦之間mmmm20201010接觸線的拉出值接觸線的拉出值mmmm30303030接觸線坡度接觸線坡度1 11:10001:10001:30001:3000SWJTU OCS2006.11.20Page 15接觸網(wǎng)的彈性接觸網(wǎng)的振動特性(7)SWJTU OCS2006.11.20Page 160.30.40.50.60.7吊弦處吊弦處彈性彈性 mm/NSpt1234567SptemaxRe 2500.54 mm/NRe 3300.39 mm/N 低的彈性

12、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Spt1234567SptemaxRe 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 % 接觸網(wǎng)的振動特性(8)SWJTU OCS2006.11.20Page 17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接觸網(wǎng)的振動特性(9)SWJTU OCS2006.11.20Page 18接觸網(wǎng)的振動傳播接觸網(wǎng)的振動傳播 波動傳播速度波動傳播速度C

13、Cp p在某一點用一個力對接觸線加振后將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)過力消除，該點接觸線振動經(jīng)過S S秒后傳到秒后傳到L L，則，則C Cp p=L/S=L/S運行方向運行方向xFlyv恒力恒力F F作用在接觸線上并以作用在接觸線上并以速度速度v v移動，接觸線抬升移動，接觸線抬升y y)sin(sinsin1)(2),(12222ltCnCvlvlnlxnnvCmFltxyppnp接觸網(wǎng)的振動特性(10)SWJTU OCS2006.11.20Page 19jjpgTC*6 . 3Tj 接觸線的水平張力接觸線的水平張力 Ngj 接觸線的質(zhì)量常數(shù)接觸線的質(zhì)量常數(shù) kg

14、/mcv7 . 0maxRe 200 Cu 100 10 kN Cp = 376 km/h vmax= 263 km/hRe 250 CuAg 12015 kN Cp = 427 km/h vmax= 299 km/hRe 330 CuMg 12027 kN Cp= 572 km/h vmax= 400 km/hEAC-350 CuMg 15031.5 kN Cp = 553 km/h vmax= 387 km/h 運行速度無論如何不應(yīng)超過波傳播速度的運行速度無論如何不應(yīng)超過波傳播速度的70% ，因此最大運行速度還是與波的傳播，因此最大運行速度還是與波的傳播速度有關(guān)速度有關(guān)波動傳播速度波動傳播

15、速度接觸網(wǎng)的振動特性(11)SWJTU OCS2006.11.20Page 20DSA250DSA250型受電弓型受電弓11底架組裝底架組裝22阻尼器阻尼器33升弓裝置升弓裝置44下臂下臂55托架托架66下導(dǎo)桿下導(dǎo)桿77上臂上臂88上導(dǎo)桿上導(dǎo)桿99弓頭弓頭1010碳滑板碳滑板1111絕緣子絕緣子受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(1)SWJTU OCS2006.11.20Page 211 1絕緣子縱向安裝尺寸絕緣子縱向安裝尺寸8008001mm1mm2 2絕緣子橫向安裝尺寸絕緣子橫向安裝尺寸110011001mm1mm3 3最低處折疊長度最低處折疊長度約約1423mm1423mm4 4絕緣子高度絕緣

16、子高度約約400mm400mm5 5落弓位高度（包括絕緣子）落弓位高度（包括絕緣子）682+5/-10mm682+5/-10mm6 6升弓高度（包括絕緣子）升弓高度（包括絕緣子）3090+100/-25mm3090+100/-25mm7 7最低工作高度最低工作高度約約982mm982mm8 8最大工作高度最大工作高度約約2890mm2890mm9 9碳滑板碳滑板約約1250mm1250mm1010滑板總長滑板總長約約1576mm1576mm1111弓頭長度弓頭長度約約1950mm1950mm1212弓頭寬廣弓頭寬廣5805802mm2mm1313折疊長度折疊長度約約2561mm2561mm14

17、14絕緣距離絕緣距離約約310mm310mmDSA250DSA250型受電弓型受電弓受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(2)SWJTU OCS2006.11.20Page 22設(shè)計速度設(shè)計速度350km/h350km/h電壓電壓/ /電流電流25kV/1000A25kV/1000A靜態(tài)抬升力靜態(tài)抬升力5050 140N140N可調(diào)可調(diào)傳動傳動氣壓升降傳動氣壓升降傳動受電弓滑板受電弓滑板碳滑板碳滑板壽命壽命Re250Re250接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)1010萬萬kmkm總質(zhì)量總質(zhì)量109kg109kg材料材料主架為不銹鋼，其它主架為不銹鋼，其它部件為鋁合金部件為鋁合金DSA350DSA350型受電弓型受電弓受電弓

18、及其與接觸網(wǎng)的相互作用(3)SWJTU OCS2006.11.20Page 23對受電弓的基本要求對受電弓的基本要求不可能為了特定接觸網(wǎng)單純設(shè)計受電弓不可能為了特定接觸網(wǎng)單純設(shè)計受電弓受電弓的基本特性應(yīng)適合于規(guī)定的應(yīng)用范圍受電弓的基本特性應(yīng)適合于規(guī)定的應(yīng)用范圍兩個運行方向的兩個運行方向的平均接觸壓力平均接觸壓力應(yīng)應(yīng)該相等且只隨速度變化略有增加，平該相等且只隨速度變化略有增加，平均接觸壓力的目標(biāo)值為均接觸壓力的目標(biāo)值為F Fm m靜態(tài)靜態(tài)接觸壓力接觸壓力應(yīng)該滿足靜態(tài)取流要求應(yīng)該滿足靜態(tài)取流要求 （ACAC系統(tǒng)：系統(tǒng)：606090N90N、DC1.5kVDC1.5kV系統(tǒng)：系統(tǒng)： 7070110N

19、110N ）滑板的質(zhì)量應(yīng)盡可能低，以便實現(xiàn)最佳的動態(tài)特性滑板的質(zhì)量應(yīng)盡可能低，以便實現(xiàn)最佳的動態(tài)特性設(shè)置自動降弓裝置，使受電弓在故障時落下設(shè)置自動降弓裝置，使受電弓在故障時落下受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(4)04080120160200240280km/h36004080120160200NSpeedFmF = 0,00097 * + 70 (1)Vm2(1) in km/hVSWJTU OCS2006.11.20Page 24受電弓滑板特性受電弓滑板特性l接觸電阻要小接觸電阻要小l熔點高熔點高l導(dǎo)熱性良好導(dǎo)熱性良好l質(zhì)量小質(zhì)量小l抗壓強度高抗壓強度高l彈性好彈性好l與銅接觸線之間的摩擦系數(shù)

20、小與銅接觸線之間的摩擦系數(shù)小受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(5)SWJTU OCS2006.11.20Page 25弓網(wǎng)接觸壓力弓網(wǎng)接觸壓力受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(6) 弓網(wǎng)接觸壓力弓網(wǎng)接觸壓力連接兩個機械系統(tǒng)（接觸網(wǎng)和受電弓），這兩部分均連接兩個機械系統(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(zhì)量模塊、彈性系數(shù)、衰減系數(shù)和自然頻能振蕩并且具有各種不同的質(zhì)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)上時就使接觸線有率。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(dǎo)致受電弓周期性一定的抬升

21、量。實際上，沿接觸線錨段變化的彈性導(dǎo)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，接觸壓力的值持受電弓滑板沿著接觸線并不間斷地與接觸線接觸，接觸壓力的值必須保持在一定范圍，即必須保持在一定范圍，即動態(tài)范圍動態(tài)范圍SWJTU OCS2006.11.20Page 26接觸壓力接觸壓力受電弓滑板與接觸網(wǎng)之間的接觸力，包括以下分力受電弓滑板與接觸網(wǎng)之間的接觸力，包括以下分力靜態(tài)接觸壓力靜態(tài)接觸壓力因受

22、電弓驅(qū)動，受電弓滑板施加在接觸線上的力因受電弓驅(qū)動，受電弓滑板施加在接觸線上的力動態(tài)接觸壓力分力動態(tài)接觸壓力分力由垂直振動引起的慣性力由垂直振動引起的慣性力空氣動力分力空氣動力分力氣流對受電弓的抬升力氣流對受電弓的抬升力空氣動力接觸壓力空氣動力接觸壓力動態(tài)接觸壓力動態(tài)接觸壓力= =接觸壓力接觸壓力+ += =+ += =受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(7)SWJTU OCS2006.11.20Page 27 停車時受電弓滑板對接觸網(wǎng)施加的力停車時受電弓滑板對接觸網(wǎng)施加的力根據(jù)根據(jù)TSITSI能量，靜態(tài)接能量，靜態(tài)接觸壓力：觸壓力：AC15kVAC15kV和和AC25kVAC25kV為為60609

23、0N90N；DC3kVDC3kV為為100100120N120N；DC1.5kVDC1.5kV為為7070110N110N受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(8)靜態(tài)接觸壓力靜態(tài)接觸壓力SWJTU OCS2006.11.20Page 28空氣動力分力空氣動力分力機翼上部氣體流速快，機翼上部氣體流速快，靜壓力較小，下部氣體靜壓力較小，下部氣體流速慢，靜壓力較大，流速慢，靜壓力較大，機翼會被向上推機翼會被向上推受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(9) 氣流作用在受電弓上，產(chǎn)生向上的分力氣流作用在受電弓上，產(chǎn)生向上的分力SWJTU OCS2006.11.20Page 29 由與運行方向相反的風(fēng)施由與運行方向相反

24、的風(fēng)施加的加的1 1 正在運行的正在運行的DSA350SDSA350S型受電弓型受電弓的空氣動力阻力和功率損耗與速的空氣動力阻力和功率損耗與速度的關(guān)系度的關(guān)系1-1-空氣動力阻力空氣動力阻力2-2-功率損耗功率損耗受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(10)空氣動力阻力空氣動力阻力SWJTU OCS2006.11.20Page 30 當(dāng)受電弓高速運行時，弓頭上下振動，根據(jù)牛頓第二定律，受當(dāng)受電弓高速運行時，弓頭上下振動，根據(jù)牛頓第二定律，受電弓弓頭歸算質(zhì)量與弓頭上下振動的加速度之積為動態(tài)接觸壓力分電弓弓頭歸算質(zhì)量與弓頭上下振動的加速度之積為動態(tài)接觸壓力分力。它主要取決于速度、架空接觸網(wǎng)和受電弓的動態(tài)特

25、性及其數(shù)量力。它主要取決于速度、架空接觸網(wǎng)和受電弓的動態(tài)特性及其數(shù)量和間隔，還取決于牽引車輛的運行狀態(tài)和線路質(zhì)量和間隔，還取決于牽引車輛的運行狀態(tài)和線路質(zhì)量 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，它與受電弓弓頭具有相等的垂直加速度。歸觸線高度的一個質(zhì)量，它與受電弓弓頭具有相等的垂直加速度。歸算質(zhì)量不是一個常數(shù)，與受電弓的升高程度有關(guān)算質(zhì)量不是一個常數(shù)，與受電弓的升高程度有關(guān) 受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(11)動態(tài)接觸壓力分力動態(tài)接觸壓力分力SWJTU OCS2006.11.20Page 31弓網(wǎng)接觸壓力

26、與運行速度的關(guān)系曲線弓網(wǎng)接觸壓力與運行速度的關(guān)系曲線受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(12)SWJTU OCS2006.11.20Page 32接觸壓力的限制接觸壓力的限制DBDB測量系統(tǒng)測量系統(tǒng) F Fminmin40N40N F Fmaxmax200N(250km/hV250km/h時，時，F(xiàn) Fmaxmax250N)250N) 24N 0N0N F Fmaxmax300N(200km/hV200km/h時，時，F(xiàn) Fmaxmax350N)1500A1500A200200銅合金銅合金1500A1500A525525* * 單根接觸線單根接觸線SWJTU OCS2006.11.20Page 37

27、受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(18)接觸線材料機構(gòu)強度與溫度的關(guān)系接觸線材料機構(gòu)強度與溫度的關(guān)系SWJTU OCS2006.11.20Page 38電氣磨耗電氣磨耗 通過滑動接觸實現(xiàn)電能傳輸通過滑動接觸實現(xiàn)電能傳輸實際的表面接觸結(jié)構(gòu)實際的表面接觸結(jié)構(gòu) 接觸線與受電弓滑板的特點接觸線與受電弓滑板的特點接觸線受電弓滑板F機械磨耗機械磨耗接觸線與滑板的磨耗接觸線與滑板的磨耗受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(19)SWJTU OCS2006.11.20Page 39兩個受電弓同時運行的列車兩個受電弓同時運行的列車受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(20) 兩個受電弓運行期間，在支持點處測得的接觸線抬升的研究表明

28、第兩個受電弓運行期間，在支持點處測得的接觸線抬升的研究表明第二個受電弓總是沿著接觸網(wǎng)的振蕩部分運行，接觸的條件略差一些二個受電弓總是沿著接觸網(wǎng)的振蕩部分運行，接觸的條件略差一些前受電弓的接觸特性與單個受電弓的列車沒有什么不同前受電弓的接觸特性與單個受電弓的列車沒有什么不同 關(guān)于抑制燃孤和磨損，在多弓條件下，不可能實現(xiàn)單個受電弓正常關(guān)于抑制燃孤和磨損，在多弓條件下，不可能實現(xiàn)單個受電弓正常運行時所要求的電流傳輸質(zhì)量，應(yīng)該進(jìn)行各種嘗試使能量通過單個受運行時所要求的電流傳輸質(zhì)量，應(yīng)該進(jìn)行各種嘗試使能量通過單個受電弓傳輸?shù)蕉鄠€牽引單元電弓傳輸?shù)蕉鄠€牽引單元SWJTU OCS2006.11.20Page

29、 40多弓共振多弓共振受電弓及其與接觸網(wǎng)的相互作用(21) 當(dāng)接觸網(wǎng)的固有頻率和受電弓的入射頻率一致時，出現(xiàn)多弓受流共當(dāng)接觸網(wǎng)的固有頻率和受電弓的入射頻率一致時，出現(xiàn)多弓受流共振現(xiàn)象，后部受電弓的振動位移變大，在接觸網(wǎng)的跨距中央產(chǎn)生大的振現(xiàn)象，后部受電弓的振動位移變大，在接觸網(wǎng)的跨距中央產(chǎn)生大的離線離線共振速度公式為：共振速度公式為：pspnCnLLV2V Vn n多弓時的共振速度；多弓時的共振速度；C Cp p接觸網(wǎng)波動傳播速度；接觸網(wǎng)波動傳播速度；L Lp p受電受電弓間距；弓間距；L Ls s跨距長；跨距長；n1n1，2 2，接觸網(wǎng)垂直振動頻率，最，接觸網(wǎng)垂直振動頻率，最嚴(yán)重的共振發(fā)生于

30、嚴(yán)重的共振發(fā)生于 n=1n=1時；時；基于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性的常數(shù)，一基于接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性的常數(shù)，一般簡單鏈型懸掛取般簡單鏈型懸掛取0.90.9SWJTU OCS2006.11.20Page 41評價原則評價原則弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(1)目標(biāo)定義目標(biāo)定義評價因素評價因素安全電弧運營可靠運營壽命影響脫弓保護(hù)、受電弓無障礙運行傳輸需用功率接觸線與滑板最低磨耗降低功能方面的干擾材料配置、接觸面接觸壓力、電流、電弧接觸線相對于受電弓中心線位置SWJTU OCS2006.11.20Page 42弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)的確定弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)的確定關(guān)鍵值的計算（如：彈性、波動傳播速度）關(guān)鍵值的計算（如：彈性、波動

31、傳播速度） 可操作性強可操作性強 僅適用于理想化問題僅適用于理想化問題 不依賴于所有參數(shù)不依賴于所有參數(shù)測量（如：接觸壓力、火花、抬升）測量（如：接觸壓力、火花、抬升） 需要測量設(shè)備需要測量設(shè)備 測量費用昂貴測量費用昂貴 對于多種測量系統(tǒng)的測量結(jié)果對比較困難對于多種測量系統(tǒng)的測量結(jié)果對比較困難仿真仿真 數(shù)學(xué)方程復(fù)雜數(shù)學(xué)方程復(fù)雜 必要的計算機編程必要的計算機編程 優(yōu)化具體參數(shù)優(yōu)化具體參數(shù)弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(2)SWJTU OCS2006.11.20Page 43弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(3)SIEMENSSIEMENS評價參數(shù)評價參數(shù) 弓網(wǎng)接觸壓力弓網(wǎng)接觸壓力、受電弓弓頭垂直加速度受電

32、弓弓頭垂直加速度、離線率離線率、定位定位器抬升器抬升（車上）等反映弓網(wǎng)關(guān)系的參數(shù)采用接觸式檢測，使（車上）等反映弓網(wǎng)關(guān)系的參數(shù)采用接觸式檢測，使用的傳感器主要為用的傳感器主要為稱重傳感器稱重傳感器和和加速度傳感器加速度傳感器。傳感器均安。傳感器均安裝在一架略微改造的受電弓上裝在一架略微改造的受電弓上 接觸線拉出值接觸線拉出值、接觸線高度接觸線高度、接觸線厚度接觸線厚度（磨耗）等參（磨耗）等參數(shù)采用非接觸方式檢測數(shù)采用非接觸方式檢測 地面測量地面測量定位器抬升定位器抬升SWJTU OCS2006.11.20Page 44弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(4)SIEMENSSIEMENS弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)評價

33、標(biāo)準(zhǔn)弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)根據(jù)EN50317EN50317規(guī)定，受流質(zhì)量由實測的平均接觸壓力規(guī)定，受流質(zhì)量由實測的平均接觸壓力FmFm和接觸壓和接觸壓力標(biāo)準(zhǔn)偏差力標(biāo)準(zhǔn)偏差來標(biāo)定，規(guī)則如下：來標(biāo)定，規(guī)則如下： 最大接觸壓力峰值最大接觸壓力峰值350 N350 N，最小接觸壓力，最小接觸壓力00； 最高速度下的標(biāo)準(zhǔn)接觸壓力偏差最高速度下的標(biāo)準(zhǔn)接觸壓力偏差0.3Fm0.3Fm； 修正的平均接觸壓力修正的平均接觸壓力FmFm減去減去33的差值一定要為正值；的差值一定要為正值； 在不利的空氣動力條件下，定位器最大抬升量必須的空間不小在不利的空氣動力條件下，定位器最大抬升量必須的空間不小于實際抬升量的

34、兩倍于實際抬升量的兩倍 SWJTU OCS2006.11.20Page 45弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(5)SIEMENSSIEMENS接觸線空間位置參數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)接觸線空間位置參數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)接觸線拉出值測量范圍：接觸線拉出值測量范圍：550mm550mm（能調(diào)整）（能調(diào)整）接觸線高度測量范圍：接觸線高度測量范圍：490049006500mm6500mm（能調(diào)整）（能調(diào)整）接觸線拉出值測量準(zhǔn)確度：接觸線拉出值測量準(zhǔn)確度：15mm15mm接觸線高度測量準(zhǔn)確度：接觸線高度測量準(zhǔn)確度：8mm8mm接觸線厚度測量準(zhǔn)確度：接觸線厚度測量準(zhǔn)確度：0.2mm0.2mmSWJTU OCS2006.11.20Pag

35、e 46弓網(wǎng)關(guān)系評價參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)(6)ALSTOMALSTOM測量參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)測量參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)測量弓網(wǎng)接觸壓力，評價標(biāo)準(zhǔn)同測量弓網(wǎng)接觸壓力，評價標(biāo)準(zhǔn)同SIEMENSSIEMENS弓網(wǎng)電弧，評價標(biāo)準(zhǔn)為弓網(wǎng)電弧，評價標(biāo)準(zhǔn)為160m160m一次一次定位器的最大允許抬升為定位器的最大允許抬升為400mm400mm日本聯(lián)合測量參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)日本聯(lián)合測量參數(shù)與評價標(biāo)準(zhǔn)接觸線高度：士接觸線高度：士100mm100mm、拉出值：、拉出值：300mm300mm以內(nèi)、上抬量：以內(nèi)、上抬量：100mm100mm以下、坡度：以下、坡度：11以下以下離線率：離線率：3030以內(nèi)（電流式）以內(nèi)（電流式）,10%,1

36、0%以內(nèi)（光學(xué)式）以內(nèi)（光學(xué)式）接觸線變形：接觸線變形：50st50st以下以下接觸力：接觸力：F FM M3030 SWJTU OCS2006.11.20Page 47弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(1)案例名稱案例名稱：地鐵弓網(wǎng)關(guān)系研究：地鐵弓網(wǎng)關(guān)系研究研究原因研究原因：弓線磨耗異常：弓線磨耗異常研究內(nèi)容研究內(nèi)容：確定弓網(wǎng)異常磨耗原因并給出對策：確定弓網(wǎng)異常磨耗原因并給出對策 地鐵地鐵1 1號線為柔性接觸網(wǎng)，正線為鏈形懸掛、雙接號線為柔性接觸網(wǎng)，正線為鏈形懸掛、雙接觸線；車輛段為簡單懸掛、單支接觸線觸線；車輛段為簡單懸掛、單支接觸線 地鐵地鐵2 2號線洞內(nèi)為剛性接觸網(wǎng)、單接觸線，車輛段號線洞內(nèi)為剛性接觸

37、網(wǎng)、單接觸線，車輛段為簡單懸掛、單支接觸線為簡單懸掛、單支接觸線 每輛動車為兩架受電弓，每架受電弓每輛動車為兩架受電弓，每架受電弓4 4個滑條，兩個滑條，兩弓間無高壓母線弓間無高壓母線 接觸網(wǎng)電壓為接觸網(wǎng)電壓為DC1.5kVDC1.5kVSWJTU OCS2006.11.20Page 48弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(2)受電弓滑板異常磨損受電弓滑板異常磨損SWJTU OCS2006.11.20Page 49弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(3)研究方法研究方法電氣需求評價電氣需求評價弓網(wǎng)接觸力應(yīng)滿足靜態(tài)取流要求弓網(wǎng)接觸力應(yīng)滿足靜態(tài)取流要求動態(tài)需求評價動態(tài)需求評價調(diào)整受電弓靜態(tài)抬升力，對動態(tài)調(diào)整受電弓靜態(tài)抬升力，對動態(tài)

38、接觸壓力進(jìn)行測量評價接觸壓力進(jìn)行測量評價幾何需求評價幾何需求評價測量接觸線拉出值并給予評價測量接觸線拉出值并給予評價SWJTU OCS2006.11.20Page 50弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(4)SWJTU OCS2006.11.20Page 51弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(5)SWJTU OCS2006.11.20Page 52接觸線匯流排浸金屬碳滑板條電纜電纜弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(6)SWJTU OCS2006.11.20Page 53電流為150A、接觸力為60N弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(7)SWJTU OCS2006.11.20Page 54電流為180A、接觸力為60N弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(8)SWJTU OCS2

39、006.11.20Page 55電流為240A、接觸力為60N弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(9)SWJTU OCS2006.11.20Page 56電流為220A、接觸力為60N弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(10)SWJTU OCS2006.11.20Page 577#測點不同電流時的曲線（接觸力為60N）弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(11)SWJTU OCS2006.11.20Page 58局部電流密度過大的后果局部電流密度過大的后果弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(12)SWJTU OCS2006.11.20Page 59動態(tài)試驗動態(tài)試驗弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(13)SWJTU OCS2006.11.20Page 60弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)測量結(jié)果曲線弓網(wǎng)

40、關(guān)系評價案例(14)SWJTU OCS2006.11.20Page 61動態(tài)試驗錄像動態(tài)試驗錄像弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(15)SWJTU OCS2006.11.20Page 621 1號線試驗結(jié)論號線試驗結(jié)論弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(16)（1 1） 在弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力為在弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力為70N70N時，在雙接觸線區(qū)段（正線、試車線等）弓網(wǎng)關(guān)系良好，時，在雙接觸線區(qū)段（正線、試車線等）弓網(wǎng)關(guān)系良好，受電弓受流性能穩(wěn)定，無拉弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)除外）；在接觸網(wǎng)簡單懸掛區(qū)段（車輛段內(nèi)）受電弓受流性能穩(wěn)定，無拉弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)除外）；在接觸網(wǎng)簡單懸掛區(qū)段（車輛段內(nèi)），無論弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力是，無論弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力是120N1

41、20N還是還是70N70N，弓網(wǎng)間均存在明顯的拉弧現(xiàn)象。此時的拉弧是由于，弓網(wǎng)間均存在明顯的拉弧現(xiàn)象。此時的拉弧是由于弓線間接觸面積小，單位面積電流大引起的。拉弧會引起弓線間的異常磨損，但不會引起地弓線間接觸面積小，單位面積電流大引起的。拉弧會引起弓線間的異常磨損，但不會引起地鐵列車失壓。鐵列車失壓。（2 2） 受電弓滑板異常磨損與接觸線的布置有關(guān)。由于地鐵線路曲線多、曲線半徑小，受電弓滑板異常磨損與接觸線的布置有關(guān)。由于地鐵線路曲線多、曲線半徑小，接觸線的拉出值普遍較小，或者沿受電弓中心沒有形成接觸線的拉出值普遍較小，或者沿受電弓中心沒有形成“之之”字形，造成接觸線在較長的區(qū)字形，造成接觸線

42、在較長的區(qū)段內(nèi)只與受電弓滑板在局部接觸滑動，后果是受電弓滑板局部機械磨耗嚴(yán)重、局部取流引起段內(nèi)只與受電弓滑板在局部接觸滑動，后果是受電弓滑板局部機械磨耗嚴(yán)重、局部取流引起的高溫導(dǎo)致滑板龜裂、易碎。的高溫導(dǎo)致滑板龜裂、易碎。（3 3） 車輛段接觸網(wǎng)的布置應(yīng)引起接觸網(wǎng)設(shè)計、施工及運營維護(hù)部門的重視，車輛段接車輛段接觸網(wǎng)的布置應(yīng)引起接觸網(wǎng)設(shè)計、施工及運營維護(hù)部門的重視，車輛段接觸曲線多、曲線半徑更小，接觸網(wǎng)難以調(diào)整。在車庫內(nèi)，接觸線基本沿受電弓中心線布置，觸曲線多、曲線半徑更小，接觸網(wǎng)難以調(diào)整。在車庫內(nèi)，接觸線基本沿受電弓中心線布置，機械磨耗及取流引起的高溫、高熱加劇了受電弓局部的磨耗。機械磨耗及取

43、流引起的高溫、高熱加劇了受電弓局部的磨耗。（4 4）受電弓通過線岔處時會遇到從誘導(dǎo)角處進(jìn)入的接觸線磨擦，地鐵列車的受電弓與接）受電弓通過線岔處時會遇到從誘導(dǎo)角處進(jìn)入的接觸線磨擦，地鐵列車的受電弓與接觸線接觸壓力為觸線接觸壓力為120N120N時，受電弓對簡單懸掛接觸線的抬高量較大，在受電弓通過線岔處時，時，受電弓對簡單懸掛接觸線的抬高量較大，在受電弓通過線岔處時，引起的兩支接觸線的高差也變大，這就造成受電弓誘導(dǎo)角磨損位置較低，磨損情況也比較嚴(yán)引起的兩支接觸線的高差也變大，這就造成受電弓誘導(dǎo)角磨損位置較低，磨損情況也比較嚴(yán)重。重。SWJTU OCS2006.11.20Page 632 2號線試驗

44、結(jié)論號線試驗結(jié)論弓網(wǎng)關(guān)系評價案例(17)（1 1） 在弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力為在弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力為90N90N時，在雙接觸線區(qū)段（隧道外正線、試車線等）弓網(wǎng)關(guān)系良好，受時，在雙接觸線區(qū)段（隧道外正線、試車線等）弓網(wǎng)關(guān)系良好，受電弓受流性能穩(wěn)定，無拉弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)除外）；在接觸網(wǎng)簡單懸掛區(qū)段（車輛段內(nèi)）區(qū)段，無論電弓受流性能穩(wěn)定，無拉弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)除外）；在接觸網(wǎng)簡單懸掛區(qū)段（車輛段內(nèi)）區(qū)段，無論弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力是弓網(wǎng)靜態(tài)接觸力是120N120N還是還是90N90N，弓網(wǎng)間均存在明顯的拉弧現(xiàn)象。此時的拉弧是由于弓線間接觸面積小，弓網(wǎng)間均存在明顯的拉弧現(xiàn)象。此時的拉弧是由于弓線間接觸面積小，單位面積電流大

45、引起的。拉弧會引起弓線間的異常磨損，但不會引起地鐵列車失壓。，單位面積電流大引起的。拉弧會引起弓線間的異常磨損，但不會引起地鐵列車失壓。（2 2） 在正線隧道剛性接觸懸掛區(qū)段，受電弓靜態(tài)抬升力為在正線隧道剛性接觸懸掛區(qū)段，受電弓靜態(tài)抬升力為90N90N時，弓網(wǎng)受流狀態(tài)正常，弓線間無時，弓網(wǎng)受流狀態(tài)正常，弓線間無明顯的火花和電弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)處除外）。當(dāng)受電弓靜態(tài)抬升力為明顯的火花和電弧現(xiàn)象（絕緣關(guān)節(jié)處除外）。當(dāng)受電弓靜態(tài)抬升力為80N80N時，在列車啟動及加速區(qū)段，時，在列車啟動及加速區(qū)段，弓線間火花和電弧現(xiàn)象明顯，列車無失壓，加速不受影響。弓線間火花和電弧現(xiàn)象明顯，列車無失壓，加速不受影響。

46、（3 3） 受電弓滑板異常磨損與接觸線的布置有關(guān)。由于地鐵線路曲線多、曲線半徑小，接觸線的受電弓滑板異常磨損與接觸線的布置有關(guān)。由于地鐵線路曲線多、曲線半徑小，接觸線的拉出值普遍較小，或者沿受電弓中心沒有形成拉出值普遍較小，或者沿受電弓中心沒有形成“之之”字形，造成接觸線在較長的區(qū)段內(nèi)只與受電弓滑字形，造成接觸線在較長的區(qū)段內(nèi)只與受電弓滑板在局部接觸滑動，后果是受電弓滑板局部機械磨耗嚴(yán)重、局部取流引起的高溫導(dǎo)致滑板龜裂、易碎板在局部接觸滑動，后果是受電弓滑板局部機械磨耗嚴(yán)重、局部取流引起的高溫導(dǎo)致滑板龜裂、易碎。（4 4） 車輛段接觸網(wǎng)的布置應(yīng)引起接觸網(wǎng)設(shè)計、施工及運營維護(hù)部門的重視，車輛段接

47、觸曲線多車輛段接觸網(wǎng)的布置應(yīng)引起接觸網(wǎng)設(shè)計、施工及運營維護(hù)部門的重視，車輛段接觸曲線多、曲線半徑更小，接觸網(wǎng)難以調(diào)整。在車庫內(nèi)，接觸線基本沿受電弓中心線布置，機械磨耗及取流引、曲線半徑更小，接觸網(wǎng)難以調(diào)整。在車庫內(nèi)，接觸線基本沿受電弓中心線布置，機械磨耗及取流引起的高溫、高熱加劇了受電弓局部的磨耗。起的高溫、高熱加劇了受電弓局部的磨耗。（5 5）受電弓通過線岔處時會遇到從誘導(dǎo)角處進(jìn)入的接觸線磨擦，地鐵列車的受電弓與接觸線接觸）受電弓通過線岔處時會遇到從誘導(dǎo)角處進(jìn)入的接觸線磨擦，地鐵列車的受電弓與接觸線接觸壓力為壓力為120N120N時，受電弓對簡單懸掛接觸線的抬高量較大，在受電弓通過線岔處時，引起的兩支接觸線時，受電弓對簡單懸掛接觸線的抬高量較大，在受電弓通過線岔處時，引起的兩支接觸線的高差也變大，這就造成受電弓誘導(dǎo)角磨損位置較低，磨損情況也比較嚴(yán)重的高差也變大，這就造成受電弓誘導(dǎo)角磨損位置較低，磨損情況也比較嚴(yán)重SWJTU OCS2006.11.20Page 64接觸網(wǎng)的動態(tài)測量與靜態(tài)調(diào)整(1) 檢測設(shè)備安裝在動態(tài)載體上（如檢測車、動車組等），檢測設(shè)備安裝在動態(tài)載體上（如檢測車、動車組等），檢測結(jié)果反映了弓網(wǎng)相對運動時的弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù)檢測結(jié)果反映了弓網(wǎng)相對運動時的弓網(wǎng)關(guān)系參數(shù) 在靜止?fàn)顟B(tài)時，由技術(shù)人員對接觸網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)在靜止?fàn)顟B(tài)時，由技術(shù)人員對接觸網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整依據(jù)