跨座式單軌接觸網(wǎng)的電氣性能和供電功能

跨座式單軌接觸網(wǎng)的電氣性能和供電功能

1跨座式單軌接觸網(wǎng)單軌交通是一種不同于傳統(tǒng)的城市交通方式的新城市交通方式。車輛依靠充有偏性的橡膠輪胎在梁上行駛，并在梁下兩側(cè)發(fā)揮導(dǎo)向和穩(wěn)定的作用?？缱絾诬壗煌ㄏ到y(tǒng)建設(shè)成本低,占用城市空間小,景觀效果獨(dú)特?？缱絾诬壗佑|網(wǎng)具有安全可靠、維修工作量少、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較低等優(yōu)越性,在國(guó)外,尤其在日本得到了廣泛的應(yīng)用,顯示了強(qiáng)大的生命力。跨座式單軌接觸網(wǎng)采用軌道梁側(cè)面剛性接觸懸掛方式,電壓等級(jí)為DC1500V,接觸懸掛位于軌道梁側(cè)面中部并被車體完全包絡(luò),見圖1。跨座式單軌接觸網(wǎng)與其它形式的接觸網(wǎng)一樣,是無(wú)備用供電設(shè)施,必須保證其良好的性能和弓網(wǎng)關(guān)系。由于接觸網(wǎng)完全被車體所包絡(luò),接觸網(wǎng)的安裝空間很小,既要滿足絕緣距離的要求,又要滿足車輛限界的要求,對(duì)設(shè)備制造精度、安裝精度要求很高。2弓網(wǎng)均勻磨耗問(wèn)題(1)滿足傳輸電能的功能要求。接觸網(wǎng)除完成不間斷向列車供電的功能外,還承擔(dān)著傳輸電能的功能。作為跨座式單軌接觸網(wǎng)傳輸電能的主要部件——匯流排,要具備良好的電氣性能,達(dá)到減少電能損耗和接觸網(wǎng)壓降的要求。但受到建筑和車輛限界的限制,匯流排截面不可能做得很大,這就對(duì)匯流排材料和截面的選擇、制造誤差提出了很高的要求。(2)滿足良好弓網(wǎng)關(guān)系要求。控制受電弓離線率以及實(shí)現(xiàn)受電弓滑板與接觸線的均勻磨耗,是滿足良好弓網(wǎng)關(guān)系要求的關(guān)鍵因素。在跨座式單軌軌道交通中,由于受電弓和接觸網(wǎng)完全被車體包絡(luò),空間狹小,受電弓行程短,受電弓跟隨性較差,這就對(duì)影響接觸網(wǎng)離線率的因素提出了更高的要求;另外,跨座式單軌受電弓滑板與接觸線的接觸范圍小,只有120mm,這就對(duì)接觸網(wǎng)采用相應(yīng)布置方法以解決弓網(wǎng)均勻磨耗,延長(zhǎng)受電弓滑板和接觸線的壽命提出更高的要求。(3)適應(yīng)氣候的功能。接觸網(wǎng)是無(wú)備用的室外供電設(shè)施,必須適應(yīng)由于溫度變化及通過(guò)電流時(shí)引起的匯流排、接觸線伸縮。(4)電氣分段的功能?？缱絾诬壗佑|網(wǎng)在電氣分段上與傳統(tǒng)鋼輪鋼軌模式有2個(gè)截然不同的地方:一是設(shè)置專門的負(fù)極回流接觸網(wǎng)(回流軌);二是道岔處接觸網(wǎng)隨道岔梁一起雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。這就要求在牽引變電所附近饋線上網(wǎng)處正負(fù)極同時(shí)設(shè)置電分段,道岔開口處利用分段絕緣器實(shí)現(xiàn)局部無(wú)電區(qū)。(5)可靠性、安全性要求。由于跨座式單軌交通具有適應(yīng)坡度大、轉(zhuǎn)彎半徑小的特點(diǎn),所以大部分線路走向隨城市道路走向、坡度而設(shè),靠建在城市道路中間綠化帶上單體橋墩作為軌道梁支撐結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)空間通透。接觸網(wǎng)的故障,不僅影響運(yùn)營(yíng),而且任何故障所導(dǎo)致的空中墜物將對(duì)行人和車輛形成安全威脅。與地鐵及高架輕軌相比,對(duì)接觸網(wǎng)的可靠性、安全性提出了更高的要求。3通接觸網(wǎng)受流模式跨座式單軌接觸網(wǎng)受流模式不同于傳統(tǒng)輪軌交通所采用的第三軌或架空接觸網(wǎng)模式,是一種全新的城市軌道交通接觸網(wǎng)受流模式,除正極受流接觸網(wǎng)外,設(shè)置專門的負(fù)極回流接觸網(wǎng)(回流軌),電流經(jīng)車輛負(fù)極受電弓再經(jīng)回流軌回流,負(fù)極接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)與正極相同。接觸網(wǎng)位于軌道梁側(cè)面中部并被車體完全包絡(luò),平行軌道梁中心線方向呈“之”字形布置,接觸受流面相對(duì)軌道梁側(cè)面向外,受電弓相對(duì)軌道梁側(cè)面向內(nèi)與接觸網(wǎng)接觸線摩擦受流。4結(jié)構(gòu)組成跨座式單軌接觸網(wǎng)主要功能性組成包括伸縮單元、典型支持結(jié)構(gòu)、錨段關(guān)節(jié)、中心錨結(jié)、供電分段、道岔等。4.1單元設(shè)置方法根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及載流量要求,結(jié)合跨座式單軌接觸網(wǎng)的特點(diǎn),設(shè)置實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)溫度補(bǔ)償?shù)纳炜s單元,包括伸縮單元的布置、最大允許長(zhǎng)度和最小允許長(zhǎng)度、錨段關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)、中心錨結(jié)和關(guān)節(jié)電連接的設(shè)置方法以及使匯流排在每個(gè)支持點(diǎn)處可自由滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)措施等。伸縮單元平行軌道梁中心線方向呈“之”字形布置,伸縮單元長(zhǎng)度一般為70～150m,接觸網(wǎng)拉出值距中心位置為±60mm,圖2為伸縮單元布置方法示意圖。伸縮單元兩端設(shè)置溫度補(bǔ)償單元——錨段關(guān)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)匯流排由于溫度變化引起的伸縮的補(bǔ)償。圖3為典型錨段關(guān)節(jié)斷面。伸縮單元中部設(shè)置中心錨結(jié),防止接觸網(wǎng)向一側(cè)滑動(dòng),并使匯流排在每個(gè)支持點(diǎn)處自由滑動(dòng)。圖4為中心錨結(jié)正視圖。4.2采空車間接觸網(wǎng)典型斷面設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)典型支持結(jié)構(gòu)包括支持絕緣子、T型匯流排、接觸線固定線夾和接觸線等。圖5為跨座式單軌接觸網(wǎng)基本安裝模式。匯流排截面形狀為T型,材質(zhì)為鋁合金,匯流排具備良好的電氣性能,并滿足建筑和車輛限界和載流量要求。圖6為匯流排典型斷面。接觸線采用梯形截面的硬銅接觸線,有效延長(zhǎng)受電弓滑板和接觸線的壽命,接觸線表面鍍錫,有效解決異金屬之間的電腐蝕問(wèn)題。圖7為接觸線斷面。支持絕緣子是跨座式單軌接觸網(wǎng)專用絕緣子,除實(shí)現(xiàn)絕緣和支持功能外,接觸網(wǎng)拉出值也是通過(guò)絕緣子軸向轉(zhuǎn)動(dòng)使用絕緣子下金具不同孔位安裝在軌道梁上實(shí)現(xiàn)的,是接觸網(wǎng)控制誤差、實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)呈“之”字形布置、使受電弓滑板均勻摩擦、保持良好弓網(wǎng)關(guān)系的重要部件。這是不同于其它形式接觸網(wǎng)的極為特殊的地方。圖8為支持絕緣子。匯流排支持絕緣子本體為瓷,金屬附件使用鑄造碳鋼制造。4.3高效分段保證跨座式單軌接觸網(wǎng)采用分段絕緣器實(shí)現(xiàn)分段。根據(jù)跨座式單軌動(dòng)車組特點(diǎn),采用不帶消弧角的專用分段絕緣器,使用高強(qiáng)度聚合材料。圖9為跨座式單軌接觸網(wǎng)分段絕緣器。5保障內(nèi)容參數(shù)確定(1)跨座式單軌接觸網(wǎng)接觸、載流部件通過(guò)支持絕緣子直接固定在軌道梁上,因此,絕緣子支持間距是影響受流質(zhì)量的主要因素。絕緣子支持間距的確定是跨座式單軌接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)中的基本技術(shù)問(wèn)題。絕緣子支持間距L是指支持匯流排的兩相鄰絕緣子中心線之間的距離,見圖10。在匯流排的材料、截面和形狀已確定的情況下,絕緣子支持間距是影響受流質(zhì)量的關(guān)鍵因素,絕緣子支持間距需要嚴(yán)格計(jì)算確定,太大或太小都將使受流質(zhì)量下降。絕緣子支持間距最大值一般采用3.0m,最小值一般采用2.0m,根據(jù)具體情況計(jì)算確定。(2)在電分段、錨段關(guān)節(jié)、道岔關(guān)節(jié)等處嚴(yán)格控制安裝誤差。(1)載流截面大,適合城市軌道交通低電壓、大電流的弓網(wǎng)受流要求。(2)安裝裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,接觸線、匯流排無(wú)軸向張力,安全、可靠性高,運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便。(3)無(wú)論日常維護(hù),還是事故搶險(xiǎn),跨座式單軌接觸網(wǎng)工作量較少。(4)接觸網(wǎng)系統(tǒng)熱滑試驗(yàn)表明,接觸網(wǎng)離線率低,硬點(diǎn)少。重慶單軌(較-新線)一期工程于2004年6月28日開通試運(yùn)行,跨座