精品資料（2021-2022年收藏）接觸網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告——京滬網(wǎng)懸掛類(lèi)型的選擇

1、自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院接觸網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告班 級(jí)： 電氣 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 評(píng)語(yǔ)： 年 月 日1.基本題目1.1 題目高速電氣化鐵路懸掛類(lèi)型設(shè)計(jì)；參考高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)京滬高速鐵路接觸類(lèi)型。1.2 題目分析目前，世界各國(guó)為滿足高速受流的要求，都根據(jù)自己國(guó)家高速鐵路規(guī)劃的動(dòng)力裝置和受電弓的結(jié)構(gòu)及性能的不同，而采用了不同的懸掛類(lèi)型。其類(lèi)型就現(xiàn)有情況而言，有彈性鏈型懸掛、簡(jiǎn)單鏈型懸掛、復(fù)式鏈型懸掛（或稱雙鏈型aa懸掛）。本文結(jié)合所學(xué)高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)課程參考國(guó)外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)以及不同國(guó)家的弓網(wǎng)受流質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述三種鏈型懸掛類(lèi)型進(jìn)行了較為全面的

2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并簡(jiǎn)單分析了我國(guó)京滬高速宜采用簡(jiǎn)單鏈型懸掛方式的原因。 2.題目：高速電氣化鐵路懸掛類(lèi)型設(shè)計(jì)2.1國(guó)外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外高速接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型基本上也可歸為三類(lèi)：即以日本為代表的復(fù)鏈型懸掛，以法國(guó)為代表的簡(jiǎn)單鏈型懸掛和以德國(guó)為代表的彈性鏈型懸掛1（見(jiàn)下頁(yè)圖）。從國(guó)外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展情況來(lái)看, 總的趨勢(shì)是:(1) 盡可能地簡(jiǎn)化接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu), 以提高接觸網(wǎng)的可靠性。(2) 在材質(zhì)一定的條件下, 盡可能地提高接觸線的張力, 以提高接觸線的波動(dòng)速度提高運(yùn)營(yíng)速度。（3） 積極研制和開(kāi)發(fā)與接觸網(wǎng)參數(shù)及運(yùn)營(yíng)速度相匹配高速受電弓。2.2關(guān)于弓網(wǎng)受流質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)日本、法國(guó)、德國(guó)以及歐洲鐵路聯(lián)盟

3、對(duì)弓網(wǎng)受流質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不盡相同, 見(jiàn)表1（下頁(yè)）。對(duì)比分析日、法、德及歐鐵聯(lián)盟的受流質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)2可知:（1） 提高接觸線的波動(dòng)傳播速度,是提高列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度的最有效途徑。對(duì)于這一點(diǎn),各國(guó)的認(rèn)識(shí)是一致的。（2）日、法、德三國(guó)對(duì)離線率及離線電弧的控制均較嚴(yán)格,如離線率一般不超過(guò)5% ,一次離線的最大時(shí)間不超過(guò)200ms。國(guó)別評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)要點(diǎn)日本接觸線的波動(dòng)傳播速度最高運(yùn)營(yíng)速度與接觸線波動(dòng)傳播速度之比控制在70%以下離線及離線率一次離線時(shí)間不應(yīng)大于200 ms, 離線率最好不超過(guò)5%, 在最差的情況下, 應(yīng)不超過(guò)20%導(dǎo)線的最大允許抬升量180 mm導(dǎo)線的應(yīng)力在設(shè)計(jì)中應(yīng)妥善處理使用應(yīng)力與疲勞振動(dòng)關(guān)

4、系法國(guó)速度超過(guò)250 km/ h 時(shí), 受流質(zhì)量與接觸網(wǎng)的彈性均勻度關(guān)系不大, 而更大程度上取決于接觸線的振動(dòng)。彈性吊索意義不大, 可以取消彈性吊索; 足夠大的接觸線張力可以保證良好的弓網(wǎng)受流。可見(jiàn)弧控制標(biāo)準(zhǔn)1 次/160 m接觸力標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均接觸壓力的比值不大于33%定位器點(diǎn)的允許抬高與最大抬高的比值2 倍以上德國(guó)接觸網(wǎng)的靜態(tài)彈性跨中0. 36 mm/ N( Re330)接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性不均度8%( Re330)最大接觸力( N)250( Re330)最小接觸力( N)50( Re330)接觸力標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均接觸壓力的比值20%離線率5%以下反射因數(shù)應(yīng)盡可能的小多普勒因數(shù)應(yīng)盡可能的大增強(qiáng)因數(shù)

5、應(yīng)盡可能的小( 主要依靠提高接觸線的波動(dòng)傳播速度來(lái)實(shí)現(xiàn))歐鐵聯(lián)盟平均接觸力( N)160( V= 300 km / h);190( V = 350 km/ h)接觸力最大標(biāo)準(zhǔn)偏差0.3×Fm定位器允許抬升量與最大抬升量之比值2表1日、法、德及歐鐵聯(lián)盟高速受流質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（3） 德國(guó)對(duì)靜態(tài)彈性的不均勻度要求較高,因此認(rèn)為彈性吊索是不可或缺的。雖然如此,德國(guó)在修建法蘭克?？坡? Re330) 高速鐵路時(shí),隧道內(nèi)接觸網(wǎng)已不再設(shè)置彈性吊索了。據(jù)ADt ranZ 公司Bernd-w olfgangZw eig博士介紹,隧道內(nèi)取消彈性吊索,主要有下列兩個(gè)原因:隧道內(nèi)受凈空所限, 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度僅

6、能達(dá)到1100 mm,不利于彈性吊索的設(shè)置。隧道內(nèi)跨距僅為50 m,在( 21 kN + 27 kN)的接觸網(wǎng)張力下跨中彈性已經(jīng)較小, 接觸網(wǎng)彈性不均勻度也相對(duì)變小( 雖然如此,其值仍遠(yuǎn)超過(guò)8%的標(biāo)準(zhǔn)),因此彈性吊索的意義已經(jīng)不是很大。（4） 法國(guó)對(duì)靜態(tài)彈性的不均勻度未作特殊要求, 且對(duì)接觸力的標(biāo)準(zhǔn)偏差控制也不是很?chē)?yán)格( 可達(dá)33% )。但自東南線發(fā)生事故以后,對(duì)定位器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性非常注重,在大西洋線、北方線上采用的定位器允許抬高量達(dá)400 mm,安全系數(shù)在2倍以上。（5） 歐洲鐵路聯(lián)盟對(duì)平均接觸力和接觸力最大標(biāo)準(zhǔn)偏差作了規(guī)定,同時(shí)對(duì)定位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了規(guī)定,以保證行車(chē)的安全。2.3復(fù)鏈

7、、簡(jiǎn)鏈和彈鏈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較雖然復(fù)鏈、簡(jiǎn)鏈和彈鏈三種接觸網(wǎng)懸掛型式有各自的不同特點(diǎn),但對(duì)于時(shí)速300 km/ h 以上的速度來(lái)說(shuō), 均能滿足高速受流要求,在國(guó)外都有成功的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐。其技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表2（見(jiàn)下頁(yè)）。（1）綜合比較結(jié)果復(fù)鏈型懸掛靜態(tài)彈性不均勻度最小,受電弓的運(yùn)行軌跡最平緩。但投資較高, 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,施工調(diào)整及事故搶修難度大。 簡(jiǎn)單鏈型懸掛靜態(tài)彈性不均勻度較大,導(dǎo)致受電弓運(yùn)行軌跡的平緩度稍差, 但當(dāng)接觸線設(shè)置適當(dāng)?shù)念A(yù)留弛度時(shí)可得到明顯改善。簡(jiǎn)單鏈型懸掛的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單, 投資最省,施工調(diào)整、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及事故搶修較容易。 彈性鏈型懸掛靜態(tài)彈性不均勻度較小,受電弓的運(yùn)行軌跡也較平緩。但接觸網(wǎng)

8、的平均抬升量大,穩(wěn)定性較差,需專(zhuān)門(mén)的安裝測(cè)試工具,施工調(diào)整及事故搶修難度大。(2)技術(shù)比較時(shí)需要說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題2 關(guān)于靜態(tài)彈性不均勻度在高速狀態(tài)下,僅僅依靠靜態(tài)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)弓網(wǎng)受流 表2復(fù)鏈、簡(jiǎn)鏈和彈鏈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較內(nèi)容項(xiàng)目復(fù)鏈簡(jiǎn)鏈彈鏈技術(shù)比較靜態(tài)彈性不均勻度小大較小動(dòng)態(tài)接觸力的標(biāo)準(zhǔn)偏差小較大較小定位點(diǎn)接觸線的抬升量小較小大受電弓運(yùn)行軌跡的平緩度好稍差（接觸線設(shè)置預(yù)弛度時(shí)可明顯改善）較好網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好較好差接觸網(wǎng)的風(fēng)穩(wěn)定性好較好差環(huán)境溫度變化對(duì)網(wǎng)的穩(wěn)定性影響小小大零部件數(shù)量多少較多結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度復(fù)雜簡(jiǎn)單較復(fù)雜施工的難易程度難容易較難日常維修的便利性較便利便利不便利事故搶修的難易程度難容易較難因

9、接觸網(wǎng)的震動(dòng)引起螺栓松動(dòng)的可能性小小大經(jīng)濟(jì)比較一次性投資高低較高運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)高低較高質(zhì)量是不完善同時(shí)也是不科學(xué)的。靜態(tài)彈性不均勻度不是影響高速受流質(zhì)量好壞的決定條件, 動(dòng)態(tài)接觸力及其標(biāo)準(zhǔn)偏差才是弓網(wǎng)受流質(zhì)量好壞的最終評(píng)價(jià)指標(biāo)。靜態(tài)彈性即使100% 的均勻, 但如果其值較大( 或者說(shuō)接觸線波動(dòng)傳播速度較小) , 同樣不能實(shí)現(xiàn)高速受流。另外, 靜態(tài)彈性無(wú)論如何均勻, 弓網(wǎng)間的動(dòng)態(tài)接觸力也是不均勻的, 而是在一定范圍內(nèi)變動(dòng), 具有較大的分散性。國(guó)外實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)表明: 當(dāng)車(chē)速超過(guò)250 km/ h 時(shí), 受流質(zhì)量與接觸網(wǎng)的彈性均勻與否關(guān)系不大, 而更大程度上取決于接觸線的振動(dòng)情況。這是因?yàn)樵诟咚贍顟B(tài)下,

10、 弓網(wǎng)間動(dòng)態(tài)接觸力的大小主要取決于動(dòng)態(tài)分量, 即空氣動(dòng)力和受電弓對(duì)接觸線的慣性力?？諝鈩?dòng)力與列車(chē)速度和受電弓的外形尺寸有關(guān), 而與接觸網(wǎng)的性能無(wú)關(guān); 受電弓對(duì)接觸線的慣性力與列車(chē)速度、接觸網(wǎng)的彈性大小及受電弓的參數(shù)有關(guān), 而與彈性的均勻度并無(wú)直接關(guān)系。 關(guān)于接觸線的使用壽命接觸線的使用壽命取決于接觸線的允許磨耗。以下是磨耗( 包括電磨耗和機(jī)械磨耗) 的主要因素及簡(jiǎn)單解決辦法4:·最大、最小動(dòng)態(tài)接觸壓力：磨損通常隨接觸力的增大而增大。其真實(shí)接觸面積也隨之增大，且伴隨著摩擦，受到剪切的部分也相應(yīng)變大，進(jìn)而加大了磨損程度。主要解決辦法是在允許范圍內(nèi)盡量提高受電弓抬升力。·接觸線的

11、材質(zhì)：使用硬質(zhì)材料，以免固體內(nèi)部產(chǎn)生剪切。·接觸網(wǎng)的振幅：接觸網(wǎng)的振動(dòng)主要會(huì)引起接觸線的波狀磨損，為防止波狀磨損，在線盤(pán)上采用橫向盤(pán)繞接觸線的方法（以降低接觸線的初始凹凸）和增加受電弓滑板的寬度（緩和波狀磨損的生成），并在重疊處按照適當(dāng)?shù)母叨燃茉O(shè)接觸線。·列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度：主要涉及到電弧對(duì)接觸線溫度的影響。·機(jī)車(chē)功率大小：同上。·受電弓的數(shù)量、間隔：決定摩擦?xí)r間的長(zhǎng)短。·受電弓滑板材質(zhì)：滑動(dòng)部位材料的組合應(yīng)使用相互不易黏附的材料。·受電弓的追隨性能等接觸網(wǎng)和受電弓共同組成電能傳輸系統(tǒng), 只有在接觸網(wǎng)和受電弓的共同作用下才能評(píng)價(jià)其性能的優(yōu)劣

12、。因此, 要想取得滿意的行駛效果, 性能優(yōu)越的高速接觸網(wǎng)如果無(wú)合適的受電弓與之匹配, 不會(huì)獲得滿意的效果, 反之亦然。當(dāng)接觸網(wǎng)的有關(guān)參數(shù)確定之后, 接觸線的使用壽命很大程度上取決于受電弓的性能。當(dāng)接觸網(wǎng)的平均彈性較小時(shí), 接觸線的使用壽命與彈性的不均勻性關(guān)系不大。以法國(guó)巴黎·里昂的T GV 東南線為例, 雖然接觸網(wǎng)采用的是彈性不均勻度較小的彈性鏈型懸掛,但因其受電弓使用很重的鋼滑板, 因而需很大的抬升力, 在高速氣流作用和接觸網(wǎng)振動(dòng)作用下, 接觸力動(dòng)態(tài)分量隨速度以指數(shù)級(jí)數(shù)上升, 運(yùn)行中產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧。由于動(dòng)態(tài)分量增加過(guò)大, 使抬升量超過(guò)允許的240 mm范圍, 曾發(fā)生了幾次大的刮弓事

13、故。綜上，接觸線的材質(zhì)易采用銅鎘合金。2.4京滬高速宜采用的懸掛方式鑒于復(fù)鏈型懸掛結(jié)構(gòu)太復(fù)雜, 投資太高, 國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn), 故不宜在京滬高速中推薦采用。從懸掛方式對(duì)速度適應(yīng)性的發(fā)展歷程來(lái)看, 四十年前東海道新干線210 km/ h 采用復(fù)鏈型懸掛, 當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為200 km/ h 速度應(yīng)采用彈性均勻的復(fù)鏈型懸掛?，F(xiàn)在, 我國(guó)廣深、秦沈200250 km/ h 運(yùn)行速度采用簡(jiǎn)鏈就已經(jīng)達(dá)到了令人滿意的受流效果。再?gòu)姆▏?guó)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看, 300 km/ h 的簡(jiǎn)鏈接觸網(wǎng)已經(jīng)使用了十幾年, 350 km/ h 的簡(jiǎn)鏈接觸網(wǎng)也已投入運(yùn)行, 這說(shuō)明簡(jiǎn)鏈不僅在200250 km/ h 速度

14、段的受流性能得到了確認(rèn), 在300350 km/ h 速度段同樣能滿足運(yùn)營(yíng)要求。從德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看, 從160330 km/ h 速度, 彈鏈的使用已經(jīng)有了成熟的經(jīng)驗(yàn), 受流質(zhì)量同樣滿足要求。彈鏈和簡(jiǎn)鏈在高速領(lǐng)域均有出色的受流性能, 主要原因是兩種懸掛都加大了接觸線的張力, 提高了接觸線的波動(dòng)傳播速度, 并有追隨性能優(yōu)越的受電弓相匹配。對(duì)于京滬高速而言, 從受流質(zhì)量要求來(lái)看, 彈鏈和簡(jiǎn)鏈均能滿足要求, 但彈鏈?zhǔn)┕ふ{(diào)整麻煩, 運(yùn)營(yíng)維護(hù)和事故搶修難度加大, 同時(shí)彈鏈的穩(wěn)定性不如簡(jiǎn)鏈。綜合比較結(jié)果, 采用簡(jiǎn)單鏈型懸掛更適合我國(guó)的施工及維護(hù)環(huán)境。因此, 京滬高速推薦采用全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛，具體參數(shù)如表三

15、和圖四所示。表三 京滬鐵路接觸懸掛的技術(shù)參數(shù)（網(wǎng)上收集）名 稱量 值名 稱量 值接觸線 CuCa (mm2）150最大跨距（m）63接觸線張力 （KN）15正線相鄰跨距之比1.15:1承力索 Bz(mm2)65結(jié)構(gòu)高度（mm）1400承力索張力（KN）15/8.5（出站）接觸線高度（mm）5650/6000最短吊弦（mm）600/500/350補(bǔ)償裝置鋁合金大滑輪裝置3.結(jié)論與體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.在此次課程設(shè)計(jì)中，我們鍛煉到了方方面面。通過(guò)對(duì)懸掛類(lèi)型的經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)要求以及抗環(huán)境影響能力等方面的比較，我們最終選擇簡(jiǎn)單鏈型懸掛為京滬高速的懸掛類(lèi)型。 在課程設(shè)計(jì)的起初階段，我們感覺(jué)破題很棘手，問(wèn)題的關(guān)鍵是我們不知以何作為選擇懸掛的依據(jù)。后來(lái)，經(jīng)過(guò)大量的查閱資料，我們找到了設(shè)計(jì)的依據(jù)，便是：通過(guò)對(duì)國(guó)外一些成功的懸掛類(lèi)型的分析比較，再結(jié)合我