浅谈简单链型悬挂接触网弹性技术

摘 要:本文围绕接触网的弹性和弹性均匀度,通过对京哈线双桥至通县区段接触网的数据收集整理,结合接触网磨耗程度进行弹性及弹性均匀度的计算,将计算结果与列车速度进行比较分析,并提出此段接触线弹性改进措施。

关键词:京哈线 接触网 弹性 弹性均匀度

中图分类号:TM922文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0122-01

接触网在电气化铁路中肩负着电力机车供给电能的重要作用。如何可靠有效地为机车提供电能,是机车是否能够安全稳定运行的前提。通过对接触网精确地检测计算,可以大大改善接触网的供电性能,满足高速电气化铁路系统的要求。

1 接触线弹性与弹性均匀度

接触网的弹性是表示接触网结构性能好坏的主要指标之一。所谓弹性,就是接触网在受电弓抬升力的作用下所具有的升高性能,即在受电弓抬升力的作用下,每单位垂直力使接触线的升高,用E表示,单位是mm/N。接触悬挂的弹性,对于受电弓的受流质量是一个重要的因素。衡量弹性好坏的标准有二:一是弹性的大小,取决于接触线张力(链型悬挂包括承力索)的量值;二是弹性均匀程度,它取决于悬挂结构、悬挂类型和某些附在接触线上的集中负载的集中程度等。对于简单链型悬挂,其弹性计算公式为:,当x=l/2时,跨距中心的弹性具有最大值,即:。式中—跨距长度(m);Tc—承力索张力(kN);Tj—接触线张力(kN)。

由式可以看出:接触悬挂的弹性与跨距成正比,与接触线和承力索的张力成反比。评价架空接触网结构的适用性可以用弹性均匀度来表示:=100·(%)。Emax和Emin分别表示在跨距内的最大最小弹性。

2 双桥至通县段接触网简单链型悬挂介绍

双桥至通县区间采用全补偿简单链型悬挂。链型悬挂式一种运行性能较好的悬挂形式。简单链型悬挂结构简单,造价较便宜,运行、检修经验丰富。目前,简单接触悬挂是中国电气化铁道使用的主要悬挂形式。

京哈线双桥至通县区间,接触线采用的是铜接触线,型号为TCG110,承力索采用的是THJ95。取杆号1-101为例,各跨距取值如表2所示。

现取双桥至通县接触线之间各跨距进行弹性均匀度计算,将跨距分为6分段进行计算。计算条件设置如下:承力索THJ95额定张力20kN,接触线TCG110初始张力11kN(暂不考虑磨耗),通过如上设置,计算各长度跨距的弹性均匀度如下表(2)所示。通过计算可以看出,跨距长度不同,但是各接触线的弹性均匀度基本一致。结合表1可以看出,双桥至通县接触网机车安全速度≤200km/h。

新行规(TB10009—2005)对磨耗和张力的规定为:铜或铜合金接触线在最大允许磨耗面积20%的情况下,其强度安全系数不应小于2.0。考虑接触线磨损现象,结合接触线磨耗截面及相应张力变化图(参考吉霄鹏所著《接触网》),对接触线磨耗面积20%情况下,接触线张力为10.5kN。计算接触线的弹性均匀度如表2所示。

从以上计算可以看出,双桥至通县段接触线在磨耗不超过20%的情况下,接触网的弹性均匀度基本不变,不影响列车速度。

3 双桥至通县段接触线弹性改进措施

接触悬挂弹性的大小,取决于接触线的张力;弹性的均匀程度,取决于接触悬挂的结构。为了使接触悬挂具有良好的弹性,使受电弓高质量地取流,从而提高电力机车的运行速度,就必须对与悬挂弹性有关的设备结构进行研究和改革。

改善接触网弹性的措施很多,但由于很多办法改造难度大,投资高,基于双桥—通县段接触悬挂的现状,对于提高接触悬挂的弹性,介绍以下两个措施。

3.1 采用带弹性吊弦的接触悬挂

双桥—通县段接触网采用简单链形悬挂,这种悬挂形式在定位点处易产生硬点,受电弓在跨距中间和定位点处的导线抬高量相差较大,整个跨距内的接触网弹性不均匀,高速行车时受电弓离线、拉弧现象比较明显。根据资料显示简单链形悬挂弹性的非均匀度,在静态情况下为25%,动态情况下为28%,而这些远大于10%的非均匀度是不适合高速行车要求的(国外高速铁路接触网的弹性非均匀度标准为不大于10%)。根据国外比较成熟的经验,电气化水平较高的国家均采用带弹性吊弦的接触悬挂,这种悬挂型式在支柱处的弹性可达到跨中的90%,从而可以使非均匀度小于10%。低于10%的非均匀度是高速铁路接触网所追求的目标。所以必须从改善弹性的非均匀度入手,将现有的简单链形悬挂改为带弹性吊弦的链形悬挂,从而使整个跨距内弹性趋于均匀,采用此种措施后,列车速度可达到280km/h。

3.2 增加接触线的张力

考虑到线索的安全系数及接触线磨耗后能够承受的张力减小,我们可以适当地增加接触线和承力索的设计张力,如将接触线的张力增加到15kN,承力索的张力增加到25kN,即接触线的张力增大36.4%,根据有关数据显示,接触网的弹性可以减小22.5%。由此可见增大张力可有效地减小接触悬挂的弹性。而减小弹性正是我们提速所追求的目标。

4 结语

本文主要浅析了简单链型悬挂的接触线弹性技术,以双桥—通县区段接触线为例,通过对其弹性现状的计算分析得出,本区段接触线适合列车运行速度≤200km/h;在接触线截面积磨耗不超过20%的情况下,列车保持200km/h的速度下,供电可靠性保持不变;最后又提出了针对此段接触网线路的弹性改进措施。希望此文在评价及改善简单链型悬挂接触网弹性方面提供一定的参考作用。

参考文献

[1]于万聚．高速电气化铁路接触网[M]．成都:西南交通大学出版社,2005．

[2]郝方涛,吴积钦.基于ANSYS的接触网弹性计算.维普资讯网,2010

[3]王洪林．接触网的弹性计算[D]．西南交通大学硕士学位论文,2009．“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

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