接觸網(wǎng)課程設(shè)計(jì)--高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)懸掛模式設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1原始題目</b></p><p><b>　　1.1具體題目</b></p><p>　　高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)懸掛模式設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　對(duì)各種懸掛模式進(jìn)行分析比較，確定適合高速運(yùn)行接觸網(wǎng)

2、的懸掛模式，選擇接觸線、承力索、吊弦、彈性輔助索等的型號(hào)，計(jì)算其張力，進(jìn)行張力補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2懸掛模式選擇</b></p><p>　　為滿(mǎn)足高速受流的要求，根據(jù)自己國(guó)家高速鐵路規(guī)劃的動(dòng)力設(shè)置（動(dòng)力集中式或動(dòng)力分散式）和受電弓的結(jié)構(gòu)及性能的不同，采用不同的懸掛類(lèi)型?，F(xiàn)有的高速接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型有：彈性鏈形懸掛、簡(jiǎn)單鏈形懸掛和復(fù)式鏈形懸掛。<

3、;/p><p><b>　　2.1簡(jiǎn)單鏈形懸掛</b></p><p>　　相較于彈性鏈形懸掛，簡(jiǎn)單鏈形懸掛的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，不僅僅一次性投資減小，運(yùn)營(yíng)費(fèi)也有所降低；缺點(diǎn)有：火花和起弧現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，接觸線和受電弓的壽命有所縮短，在彈性性能和穩(wěn)定受流方面相對(duì)要差些，相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)的次數(shù)上要多些。</p><p><b>　　2.2

4、彈性鏈形懸掛</b></p><p>　　彈性鏈形懸掛在支柱懸掛點(diǎn)處裝設(shè)有彈性輔助索，提高了接觸網(wǎng)在懸掛點(diǎn)處的彈性，使跨距內(nèi)的彈性趨于均勻，均勻的彈性使靜態(tài)接觸壓力抬升恒定，受電弓的運(yùn)行軌跡高度變化相應(yīng)減小，也使得最大跨距可以適當(dāng)?shù)脑龃笠詼p小造價(jià)。曾設(shè)彈性輔助索的費(fèi)用，相較于簡(jiǎn)單鏈形懸掛所增加的工程費(fèi)用是較少的，約為1%~2%，而產(chǎn)生的運(yùn)營(yíng)效益卻是無(wú)限的。</p><p>&l

5、t;b>　　2.3復(fù)式鏈形懸掛</b></p><p>　　動(dòng)力分散式運(yùn)行中通常是以多弓方式運(yùn)行的，然而在多弓運(yùn)行方式下形成前弓過(guò)后的多級(jí)振動(dòng)，造成后弓的受流產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響。由于復(fù)式鏈形懸掛的最大優(yōu)點(diǎn)是：多一條輔助承力索，接觸線沿跨距距離軌面的高度更趨于一致，彈性在整個(gè)跨距內(nèi)更加均勻，振動(dòng)穩(wěn)定性好，多弓運(yùn)行引起的多級(jí)振動(dòng)波能得以有效吸收和控制，使受流穩(wěn)定性及風(fēng)穩(wěn)定性提高，因而在多弓的動(dòng)力分散式

6、運(yùn)行方式下優(yōu)先采用復(fù)式鏈形懸掛。</p><p>　　然而，復(fù)式鏈形懸掛單位長(zhǎng)度質(zhì)量較大，造成波動(dòng)速度無(wú)法提升，影響列車(chē)速度的進(jìn)一步提高，同時(shí)造成接觸線較大的波狀磨耗，進(jìn)而影響使用壽命，而且，復(fù)式鏈形懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)都很高。</p><p>　　2.4懸掛模式綜合比較與選擇</p><p>　　從高速受流質(zhì)量、波動(dòng)傳播速度、多普勒效應(yīng)

7、、波狀磨耗、離線率比較，彈性鏈形懸掛優(yōu)于復(fù)式鏈形懸掛，簡(jiǎn)單鏈形懸掛較差；從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、工程造價(jià)、維修工作量比較、簡(jiǎn)單鏈形懸掛優(yōu)于彈性鏈形懸掛，復(fù)式鏈形懸掛較差；從彈性均勻度、受流穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)抬升量比較，復(fù)式鏈形懸掛優(yōu)于彈性鏈形懸掛，簡(jiǎn)單鏈形懸掛較差；從動(dòng)力設(shè)置對(duì)懸掛模式的適應(yīng)性比較，三種懸掛模式都適用于動(dòng)力集中式，動(dòng)力分散式優(yōu)先采用復(fù)式鏈形懸掛；從運(yùn)行速度上比較，三種懸掛模式都適用于300~350km/h的高速電氣化鐵路。</p

8、><p>　　我國(guó)在高速鐵路的動(dòng)力設(shè)置是集中式的，考慮到受流質(zhì)量要好，弓網(wǎng)壽命要長(zhǎng)，工程造價(jià)要適中，運(yùn)營(yíng)維護(hù)要簡(jiǎn)單且價(jià)低，彈性鏈形懸掛模式是一個(gè)非常好的選擇方案。高速接觸網(wǎng)變H形彈性鏈形懸掛示意圖見(jiàn)圖5-2。</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　3.1用波動(dòng)速度公式計(jì)算接觸線張力</p><p&g

9、t;　　列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度：v=330km/h</p><p><b>　　波動(dòng)速度計(jì)算公式：</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中：v — 實(shí)際運(yùn)行速度(km/h)；</p>

10、<p>　　— 波動(dòng)速度(km/h)；</p><p>　　β — 無(wú)量綱系數(shù)，這里取0.58；</p><p>　　— 接觸線的張力(kN)；</p><p>　　— 接觸線的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，這里取=1.08kg/m。</p><p>　　由公式(3-1)計(jì)算的波動(dòng)速度為=569km/h；</p><p&g

11、t;　　由公式(3-2)計(jì)算得接觸線張力為=27kN。</p><p>　　3.2用極限速度計(jì)算承力索張力</p><p>　　承力索的張力計(jì)算公式：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中： — 列車(chē)的極限速度(km/h)；</p><p>　　— 承力索張力(

12、kN)；</p><p>　　— 承力索單位長(zhǎng)度質(zhì)量,，這里取0.61kg/m。</p><p>　　由公式(3-3)計(jì)算得承力索的張力為=21kN。</p><p><b>　　4設(shè)備選擇</b></p><p>　　4.1接觸線綜合選型</p><p>　　高速接觸網(wǎng)要求受流性能好、穩(wěn)定性能好

13、、抗張性能好、導(dǎo)電性能好、電流強(qiáng)度大的接觸線，因而要求具備的主要技術(shù)性能有：抗拉強(qiáng)度高、電阻系數(shù)低、耐熱性能高、耐磨性能好、制造長(zhǎng)度長(zhǎng)。</p><p>　　各國(guó)高速電氣化鐵路設(shè)計(jì)中都十分注意研制、選擇和使用新型接觸線，并且需考慮下述因素：增大接觸線張力、限制接觸線橫截面、提高接觸線的導(dǎo)電率、增強(qiáng)耐磨耗性能、選擇銅合金材質(zhì)。所以，高速鐵路的速度目標(biāo)值為300km/h以上時(shí)，對(duì)其接觸線材提出以下意見(jiàn)：</p&

14、gt;<p>　　張力：25-30kN；單位長(zhǎng)度質(zhì)量：1.1-1.2kg/m；機(jī)械強(qiáng)度：60-70N/120；拉斷力：70-85kN(導(dǎo)線截面按120計(jì))；導(dǎo)電率：80%-85%IACS；高溫下機(jī)械強(qiáng)度的降低率在10%以下；耐磨和耐腐蝕性能與銅電車(chē)線相當(dāng)。</p><p>　　這樣的接觸線材所構(gòu)成的接觸網(wǎng)，當(dāng)運(yùn)行速度為330km/h時(shí)，導(dǎo)線的波動(dòng)傳播速度520-595km/h范圍內(nèi)，列車(chē)速度和接觸線

15、波動(dòng)傳播速度之比為0.59-0.67。</p><p>　　RiM120型銅鎂合金接觸線符合接觸線綜合選型的主要要求，選擇該型號(hào)導(dǎo)線。</p><p>　　4.2選擇承力索、吊弦與彈性輔助索</p><p>　　承力索通過(guò)吊弦需要承載接觸線的重量，也作為載流導(dǎo)線承載部分牽引電流，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮承力索有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕、強(qiáng)度高、自重輕、架設(shè)后變形小，還要能夠承受機(jī)

16、車(chē)通過(guò)傳遞的振動(dòng)和風(fēng)、雨、冰、雪等自然環(huán)境外力載荷作用，宜于施工架設(shè)、維修簡(jiǎn)便、價(jià)格適中經(jīng)濟(jì)等，BzⅡ120型青銅導(dǎo)線符合要求，選擇該型號(hào)導(dǎo)線作為承力索。</p><p>　　變H形彈性輔助索的作用是改變懸掛點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的彈性性能，使整個(gè)跨距內(nèi)的彈性更趨于均勻一致，以滿(mǎn)足高速受流的需要。BzⅡ35青銅導(dǎo)線符合要求，選擇該型號(hào)導(dǎo)線做為彈性輔助索。</p><p>　　為適應(yīng)高速的要求，吊弦向整體

17、式和輕型化發(fā)展，因而廣泛采用整體式吊弦。BzⅡ35青銅導(dǎo)線符合整體吊弦的要求，選擇該型號(hào)導(dǎo)線作為整體吊弦主體。</p><p>　　4.3張力補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　由于接觸懸掛是露天裝置，溫度變化時(shí)或有冰負(fù)載時(shí)，承力索與接觸線張力的變化較大，而高速電氣化鐵路要求好的受流質(zhì)量，相對(duì)張力要求恒定，因而本設(shè)計(jì)采用全補(bǔ)償裝置：接觸線和承力索均通過(guò)滑輪組補(bǔ)償裝置后下錨，墜砣重量均為5kN

18、。承力索張力為15kN，補(bǔ)償傳動(dòng)比3：1；接觸線張力為10kN，補(bǔ)償傳動(dòng)比為2：1。全補(bǔ)償裝置的斷線制動(dòng)裝置另外加設(shè)。全補(bǔ)償裝置示意圖見(jiàn)圖5-1。</p><p>　　4.4設(shè)備與參數(shù)選擇</p><p>　　接觸線選擇銅鎂合金接觸線RiM120型、承力索選擇青銅導(dǎo)線BzⅡ120、整體吊弦選擇青銅導(dǎo)線BzⅡ35、彈性輔助索選擇青銅導(dǎo)線BzⅡ35，選擇全補(bǔ)償裝置。</p>&l

19、t;p>　　接觸懸掛技術(shù)參數(shù)如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 接觸懸掛技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　5繪制示意圖</b></p><p>　　高速接觸網(wǎng)變H形彈性鏈形懸掛示意圖見(jiàn)附錄一。</p><p>　　全補(bǔ)償裝置示意圖見(jiàn)附錄二。</p><p><b>

20、　　6設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案選擇的是變H形全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛，以德國(guó)的Re330型懸掛模式為參照而設(shè)計(jì)出的。與簡(jiǎn)單鏈形懸掛和復(fù)式鏈形懸掛相比較，此高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)懸掛方案的優(yōu)點(diǎn)在于受流質(zhì)量穩(wěn)定，自然環(huán)境的影響有較大的抵抗能力，壽命相對(duì)要長(zhǎng)，施工建設(shè)費(fèi)用適中，運(yùn)營(yíng)維護(hù)上要相對(duì)簡(jiǎn)單價(jià)低。不足之處在于接觸網(wǎng)、承力索、吊弦和輔助索的材料選擇是引進(jìn)德國(guó)，沒(méi)有采用我國(guó)的新型輕質(zhì)材料，

21、另外，限于資源原因，參數(shù)的選擇有局限性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]于萬(wàn)聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].成部:西南交通大學(xué)出版社,2002年.</p><p>　　附錄一 高速接觸網(wǎng)變H形彈性鏈形懸掛示意圖</p><p>　　圖5-1 高速接觸網(wǎng)變H形彈性鏈形懸掛示意圖&l