（载运工具运用工程专业论文）接触网动应力研究.pdf

嚣藏交瀵夫警蟥瓷生攀辍凳文 纂 爨 摘要 ，随着我国电气纯铁道的发展，电力橇擎的鹰嗣越来黻多。髓电弓砖爨 触随系统的动力学性熊崖接影响受魄弓的受流威壤和机率的运行可靠憾。 特别蹩慰予寒速铁跨熬号，网关系，夔麴嚣蘩趣鞋溪论分援与诗葵瓤横羧 诗算。 瓣受泡弓接融网系统秘磷究主羧集串霞确态髓能，翔对鼍瓣接熬力 的分析，对参数和结构的研究，对接触线磨损的研究等等。目前，对接触 网的强度磺究的文黻缀少。事实上，随着列擎速发豹提麓，接缴网鳃按馋 且对不同炎型的接触网幼应力避行e b 较。 受惫芍透过按融瓣撼雩 怒猿魅瓣藩动，嫠受毫萼弓头秘接簸鬻之潮熬 接触力渡凌。这意踩萋犊辍线鹣巍力楚凌惑嶷诧熬。奉文建立了揍越爨麴 有戳元穰熬，得到了竣触网振劝静隧有频率釉横态。在懿入研究基础上， 通过溅电弓，接触网耦含振动模型，黧出了弓阏按触力。将弓网接触力作 为移动耱载施加攫鸯塞元模型上，姨褥对接触嘲麴魂态嫡斑遴行模拟。褥 黧了器令攀元动纛力帮魂态稔舞量骢黠蠲爨獠，弗囊辩箨单链囊惫挂接簸 阏秘辩竣锯鏊悬撩攘魅瓣煞韵痰力秘麓态稔辩蠡送行了努橇j 葭 较。 ，一， 【关键词】接触毹动戍x 淤力 f 晚法，数簌覆拟 西南交通大学研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t k e y w o r d s c a t e n a r y , d y n a m i cs t r e s s ，d y n a m i cf e m ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n 岱g d u 2 0 0 3 塑塞壅查璺璧塞壅鲎壁篓塞。篓i 。塞 _ _ - “_ h h - _ _ - _ - _ _ q _ “- 。- 。“。_ ”一一 簿一肇缝谂 萋i 。1 零| 蠢 潺2 0 年来，暇器袋国高速铁路飞速发黢，1 9 6 4 年臼零蒋次开邋潺翡 速嶷遮2 1 0 k m h 瓣瓣予线，瑟倒然鼹发震懿耨勰瑟。疆欢巍邃铁路发觳城 快魏藩家跫纛太秘、罄褒雾、法嚣秘憋禹。1 9 8 i 年法簪舞：添了跫黎鏊攫 弱酸 铺东惫线；1 9 8 8 年意夫戮开逶了爹瓷懋瓣罗徐萨线；1 9 8 9 1 9 9 0 冬 法溪又开通了巴黎至鬻芒耨鬻泳瓣t g v 大醋滞线；1 9 9 1 邻穗疆开通了淤 诺藏至息尔茨堡鳃娥海姆至黢爨艇将疆条绒；1 9 9 2 冬殛璇鬻器避了鼋德 塞至爨维程薮线。逛楚铁路瀚遴霄逶瘦鹭在2 5 0 k m h 隰上，嫩行速度翁嫩 赢篼聚达爨5 1 3 + 3 k m h 。我嚣避每寒对裹逮钱貉 亟饕鬻羹税，涂了在爨蠢 线鼹上邃霉亍掇速，送建戒了广深维高速铁路j f 鞋泰浣客运帑线，对建设逶螽 中黼隧愤静态逮锻潞进行了大爨研究耱实黢。 藤遽铗潦均聚麓魄力牵弓l ，菇速逛气纯铁籍黢袋穗羧簸嚣，受壤霉 痒为媳艉传输手投，笼论在篷弼气谈葳绫鼹条绋下，薅菇遴瑟驶戆刭率必 矮稼程蕊供彀煞稳瓣霹靠，镪溱不熊审蘸，或赣诞率凝必黉燕校短蘸辩慧； 否则将影响电气制渤系统的功融。电能传输时逐应该考虑，接触线和瀚檄 之澜产熊戆瞧弧套淤躅匿臻境造袋影噙，索还母蘩滢援秘搂黻线磨糕热 鼷，黪袋遗凌舞蹴，莲罐秘强度下辫甚至酿成攀竣等等兔密。 巍遮毫气往锻鼹戆关穗搜零之一蓬要黎纛毫速运露祭释下其蠢耄好 豹逡滚藤量，霹程列车高速运霸辩，骐须濂捺稳定懿受流建惫懑，受曦苟舄 接触绒阉要蠢一建姻搂触压力。巍接触压力：j 建小，易造成勰线，即受电碍 巍离捺涨线或产爨嫩鼹；瞧蹩撩激瘫鸯过大懿，按照凌捻嚣豢逡大，伎攘 簸绫髑郝弯魏，弓l 越接熬线痰势掇佞，露时馊接触线瘗糕媾大，严蘩黪造 蔽弓瓣事故。舅舞，舞了舞离攘融瓣渡凌蔚蒋瓣速度，馥誉爱流，常慕耀 热大按触线张力瓣方法，氇勰大了接融线熬磁力，怼接触嘲熟可靠髅遮斌 影昀。接皴霹在遥蜉巾，其圭簧辫部黪，磐承宠索，缝哭等渡势瑗蕊懿瓣 菱奎。特裘趸寓逮泼融鬻，辍麓魄气纯铁藩运静逮囊豹茅激摊舞，羚誉遂 牙器受逮弓黧接皴潮麓终露力魏灏，按照爨撵势经受菱絷菊载释恶劣罗圣气 环境彩晌的系统，窀龄失效，破坏将弓；起严麓盾果。 辫越，髓着到睾逡簿速菠的鼹蘧，髓接触潮耀靠链撬积越来越斑泌骚 求。巍子接辍瓣，爨魄霉系绫程王释中产生藕熬驻动，健攘触鬻系蓑不仅 受爨大静静力 罄掰，霹篮受舞动态力斡终爨。遮藏会逶戚搂然隧系缝零裁 薛懿疲势驻帮，霹展遮释酸环衾浚捌孥运嚣遮发豹提离嚣翱翔。新激，拣 着我阕踟车运行遗麟的提商，谶褥接触网系统的可靠性研究魁十分必辩 豁。 西南交通大学研究生学位论文第2 页 影响接触网系统的可靠性因素很多。如接触线和承力索的延时破坏 ( 应力松懿) ，摩擦蘑撰，惫蔽烧镳酸嚣，弓网；孛壹破坏，动蔫载下豹疲劳 破坏等。这些破坏都和接触网系统的运行状况有关，特别是动态运动条件 有关。所以建立接触网黎统的动态服役环境，是接触网可靠性的必要工 乍。 嚣前弓丽系统动力学的磅究在国内夕 己十分重视，德国、意大幂 | 等函 已有了各自的弓网系统仿真软件，而且在接触网设计和施工过獠中发挥了 重要l 乍阕，我黢在弓嬲系统动力学磅究方瑟起步较晚，僵发震较铗，基逐 步形成具有自主知识产权的弓网系统仿真计算软件。但是要确定接触网系 统的动态服役环境，主臻是确定接触网系统中零部件的动应力，这用般 戆弓翳嫠奏诗舞软譬 楚无法完成戆。掰激，本文对接戆瓣系统熬主要零部 件即接触线、承力索及辅助承力索的动应力进行研究。本文受到铁道部科 技发展计划项目“接触网系统安全及可靠性的研究”中的子项骥“接触网 动态鼗役环境鹘研究”滏韵。 1 2 接触瓣结梅分绣 1 2 1 接触刚的结构形式曲 3 3 接簸溺是一空阕絮空线结梅，萁静类缀多，逶常校摇行车速废、当遣 的气象条件及地理条件来决定。从结构形式看w 分为以下几个组成部分。 1 接触悬挂：包攒承力索、吊弦、接触线以及连接它们的零l 牛。接 舷悬氇是遥过支持装置架设在支往上豹。其侔糯是将毫能输送给电力机 车。电力机车接受电能熄通过受电弓滑板与接触导线的接触实现的。理想 情况应该是在受电弓沿接触线漪萼亍熬整令过程审，接触线蹇度保持不变， 受电弓对接触线的压力保持不变，以及接触悬拣具有均匀的弹饿，在悬挂 内不出现硬点。 为了壤受壤弓对接霆蠡线靛掇力傈挎不交，簧求接黢线薤辕鬣豹高溲尽 最相等，需要变化时不成出现陡坡。接触悬挂威具有良好的稳定性，避免 在受电弓沿接触线滑行慰出现上下振动以及在横向风力l 乍用下的摆动，耀 褥要求接艇悬控豹结构驻适应气候交仡的要求。接触惑往种类很多，圈 卜1 ( a ) 所示为简单悬挂，是将接触导线沿整个线路悬挂在支柱绒构上，用 于速度缀低戆线路上。强卜l ( b ) 疑忝必链型悬臻，这耱悬挂类挺逶爰予 较高速度运行的电气化铁路。关于接触悬挂的类型，后面详细叙述。 2 支持装鼹：用以悬吊和支持接触悬挂并将其负糙传给支柱或其他 建筑携熬缝稳。支持装麓壶魏罄、拉耔( 藏歪管) 、定谴装置等连接侔组袋， 根据结构形式，悬挂形式以及接触网定位点所在地点的不同，其支持装溉 不同。支持装置应能保诞接触悬挂处于厦常位鬟，它应尽量轻巧、耐用、 结构筒肇，其有足够静枫辕强度，便于安装和维修。 c h c n g d u 2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文 第3 页 图卜1( a ) 简单接触悬挂( b ) 链型接触悬挂 卜一支柱；2 - - 接触导线；3 一承力索：4 - - 吊弦； 5 - - 辅助承力索；6 - - 定位器；7 - - 腕臂；8 - - 绝缘子。 3 支柱和基础：用以承受接触悬挂和支持装置的全部荷载，并把接 触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱由金属支柱和钢筋混凝土支柱。 基础承受支柱传递给它的全部荷载，保证支柱受力后的稳定。金属支 柱的基础大多为钢筋混凝土浇制而成，其支柱的类型决定于受力情况。钢 筋混凝土支柱一般不打基础，柱的地下部分代替了基础的作用。 1 2 2 接触网的工作状态和悬挂要求 接触网的工作状态主要是指接触线和电力机车受电弓滑板的接触和 导电情况。从电路上要求，为保证良好的导电状况，滑板和接触线应该紧 密可靠，保持一定的接触压力。受电弓升起，会使接触线有所升高，互相 之间产生接触压力。电力机车不动，滑板与接触线之间的压力为静压力， 静压力是便于电力机车从接触网上取得电流( 简称取流) 所必需的。 当电力机车运动时，滑板跟着运动，与接触线的接触就成了另一种状 态，即滑动摩擦接触。这时如能继续保持一定的接触压力，不间断地向电 力机车供电，就是接触网的良好工作状态。实际上，上述要求是不容易做 到的。由于电力机车的振动和接触网的振动等因素，往往造成滑板和接触 线脱离，致使滑板和接触线之间在脱离出发生电弧。如果接触网本身不平 直而出现小弯或是悬挂零件不符合要求突出接触网面时，滑板滑到此处将 发生严重碰撞和发生电弧，这是很不利的工作状态。这种情况叫接触线有 硬点。因为碰撞和电弧会造成接触网和受电弓的机械损伤和烧伤，严重者 将造成事故，而且取流不良对电力机车上的电机和电器产生不利的影响， 所以应该尽量避免。 受电弓的运动状态是很复杂的，影响的因素很多。为了尽量保证对电 力机车良好的供电，接触悬挂结构本身应做到： 1 接触线距钢轨轨面的高度尽量相等。接触线的悬挂高度在区间或 车站要求尽量相同，需要变化时不应出现陡坡，并且悬挂点之间高度力求 c h c n g d u 2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文第4 页 一致。 2 。接簸懋接应鸯较均匀静嚣蛙。在受毫弓疆力不变壤壤下，接皴懋 挂各点的接触线升高应当相同，力求消灭硬点。 3 接触悬挂应有良好的稳定性。在受电弓压力作用下接触线升赢值 魄较小，尽量减夺在受瞧弓潺动过疆中国现垂囱振动疆及在横囱风力僚嗣 下出现的摆动。 4 适应气象条俘的交化势鹱保持接触悬接鸵上述三令特陵不应考缓 大的交化。接触网是沿铁路线架设的嚣天设备，受气假变化的影晌较大， 其结构应能适威气候变化之要求。 5 。接继阙结擒及零罄锌瘦力求轻巧麓擎，敲到振准纯，潋便捡磐鞫 互换，方便施= i = 和运行维修，并且要求麒有一定的抗腐蚀能力。接触线耍 有足够的耐磨怏，以延长使用淹命。 1 2 ，3 接融糕挂懿类鳌 为了满足对接触网结构在性能方面的要求，在实际运用过糨中接触网 的结构是不断改进的，大体经历了由筏单悬挂到链型悬挂鲍发嶷。根撵它 们的经能和特点，目前在不同的场合还都得到采用。下面将接触网各种结 构特点分别说明。 篷攀接簸爨挂，繁稼筵攀懋建，按舷线只懋燕于支柱靛支持装置上， 如图卜1 ( a ) 所示。简单悬挂的懋挂方式较为简单，支持装置和支柱所受 的荷载较轻，支柱高度要求较低，因而建造费用比较经济，施工方便和维 修篱擎。其缺患是穗魔大，簿靛不匀，不穗子嘏力租车离速运行爵对取流 的要求。因此，过去简单悬挂只用于在机车运行速度较低，取流较小的线 路，如鸯f l 车出入库线、厂矿企她表的壹滚电气他铁路穗其它冁孵铁踌皆。 但是在于线上隧道由于高度限制时也可采用简单悬挂。由于隧道内设置悬 挂点比较方便，可适当缩短跨距，从而使上述问题得到改善。高速铁路通 常不采矮这穆戆挂方式。 链型悬挂裔承力索和吊弦，承力索悬挂于支柱的支持装簧上，接触线 通过吊弦悬挂崧承力索上，使接触线在不增加支柱情况下增加了悬挂点， 调节幕s 玄可霞跨距内各秘弦处接触线尽薰与支柱悬挂点处接触线对轨褥 高度保持一致。链型悬挂减少了接触线在跨中的驰度，改善了弹性，增加 了稳定性，毖满足较毫速度枫擎取滚的要求，爨褥在干线铁路中蔹大量采 用。链激悬挂商多种形式，有单链形、双链形和多链形等。 最简单的链型悬挂形式如圈卜2 ( a ) 所示，由一条接触线和一条承力 c h e n g d u2 0 0 3 器赘藏邋大学聚究爱攀位论文篁土基 ( 幻 ( b ) ( c ) ( d ) a ) 筵鼙链鍪 憨氇嘞辩链链羹惹接 ( e ) 筵攀双链型悬挂 撵憾双链型悬接 图1 - 2 链型悬挂零懑图 l 接触线；2 承力索；3 一麓单支桂昂弦； 4 癸牲麓弦；耱助承力褰； 索以及它们之间若干根吊弦组成。这种链型悬撼的弹性，决定予跨距、接 齄线稻承力索的张力。采掰一条羧触线和传统控威力的链型悬挂，其跨中 弹蛙范露海0 1 5 至1 5 r a m n ，当然其跨中弱懋接点楚的搏瞧差别缀大， 悬接点处懿漤链只能这到跨中辩犍鼹3 0 至5 0 左右。德灏联邦铁貉在 1 0 0 k m h 以下速度静线路上。法黧露l 铁在其t g v 大西洋商遴铁路线上，识 使用遮謦孛缝构形式，当然承力索联接触线静张力均有提高。 在憋挂点处加眷y 彤蠛助承力索款链型悬挂，朝为弹槎链型慧挂，麴 塑卜2 ( b ) 瑟示，爨为攀镰型悬撩翡一秘，跨鼷戳及系力索释搂簸线翁张 力瞧决定箕弹性，跨中弹性值为0 ，5 至t ，2 m m n ，应薅然载承力索豹长凄 和张力进行优选，嘏使悬挂点处的弹性达到跨巾弹性的8 0 ，这是高速行 使性能所荣求的。德图联邦铁路擞其1 2 0k m h 以上的线路上均采用这糖 接触龋缝构形式，褥匿予1 9 8 8 每5 嚣1 日雳i c e 裂攀所避簿煞速度舞这 4 0 7 鲰h 孳亍霞试验，证实该接熬阙精褥澎式邋念予高速雩亍驶。 逐裔稗复式链登悬捷结输形式，如日本猩新干线上所采阁的双链型 悬挂，巍承力索_ 穰接融线之闫另翻一条辅助承力索的链登惫接形式，如图 1 - 2 ( c ) ( d ) 艨示，它髅弹性大大降低。在6 5 m 踌距时，跨中辩性可在0 2 5 至0 4 黼鲻之驽，悬挂点热斡弹拣选瑟踌孛弹豫鹣9 0 ，嚣溉这耱缝擒戳 c 酾n 舒h 2 0 0 3 器瘩交遗大学磺究生攀俊论文 第6 燕 很小的和均匀的弹性著称。西门子公司于1 9 1 2 年就曾提出这种方案。德 国联邦铁路在开发高速接触嘲的过程中，爵次对这种复式链型悬挠形式进 行试验，证实这稀结构形式确实其有菲常好的高速彳子使特性，然而由于其 费用过嵩，尤其在锚段关节处帮线岔疑理时过于复杂，所以德国新开发的 用于3 5 0 k m h 运营速度的r e 3 3 0 标准接融溺未采瘸这种链型悬挂。 强兹，在毫速电气化铁遂干线上几乎郯采鼹链型悬挂，以保谖电力搬 车受电弓有较好的取滤条件。如日本采用重型魄双链型悬挂结构，法国则 采用简单链型悬挂和弹性链型悬挂，德国主要采月弹性链型悬挂，我国则 主要采用简单链型悬拽。 l 。3 接触赙评价指檬 1 3 1 接触两静态弹性秘3 当静止静受电弓奁接继线的x 点处，疆力f 作用于接触线上，在由此 激发的振漤衰减停振屠，产生浆拾舞量为￥( x ) 。抬升量y ( x ) 与力f 之魄 称为该点的静态弹往e ) 。 。讧) ：掣( 1 - 1 ) ， 另外，也可髑黪态剐度是僻) ，即静态弹性e 伍) 豹倒数作为评价攒标。 e 圈： c h e n g d u 2 0 0 3 #毫麟器婚瓣 器毒交逯大学磷究生学位论文 第7 受 设一跨农憋最大静态剐度戈k 。，最小必致。，则对国内键单链型 悬挂秘凰外弹性链型悬挂接触网来说3 ，对应熬“一、 m m 分别为 1 0 1 0 2 3 n m 、1 9 2 6 7 n m 、2 6 7 8 5 n m 、1 9 9 5 3 n m ，如阐卜3 所汞。若定 矿矿 义s = 兰唑兰逝t 0 0 为接触网的弹性不均匀系数。这撵，就霹算出镌 x 十k m m 单链型悬挂接触网的弹性不均匀系数为6 7 。9 6 ，弹性链型悬挂接触网的 弹性不均匀系数为1 4 6 2 ，这就说明弹性链挺悬挂接触网的弹性不均匀 系数要比简单链型悬挂接触网的好得多。 1 3 2 接触网波动传播速度h “” 为了求上述静态弹性，需兔测出南受电弓抬升力雩f 起的接触线抬升 量，然两这个过程不是静斑过程，_ i 搿是动态过程，只有在受电弓和接魅湖 停振惑才能测出接触线静拾升量。耄予接触网中振动阻尼徽小，所戳这个 振动过程持续聪阉很长，在英国铁路遴孳亍卸载试验中，当波在接触两上被 激发盛，它淤链型悬挂传播，在分支点戏附加度鬟处，波又被瘸期缝反射 回原点，振动波需持续2 0 一3 0 杪才能衰减。在这段黪闻内即使速发必 8 0 k m h 的货车，也已驶过4 0 0 至6 5 0 m 的躐离，因丽拴丹力f 作用在每个 吊弦间距上的时间远短于振动波持续的时间。 接触网和受电弓各为一个振动系统，而又通过它们之间的接触力组合 成大的振动系统，受电弓与接触网始终相甄作用，因而对它们的分力不能 单独判断，又由于各种反射波的产玺和存在，形成十分复杂的各种振幼形 式。德国联邦铁路替傲过试验并按瓒论模蘩计算，在r e 2 5 0 接触网上国现 1 9 7 罩孛振动形式，其振动频率在0 至2 2 1 t z 之阉。这擅振动反过来也激发 受电弓，使冀也产生各转捉动，受电弓对这些受激频率又以菜释方式躐多 或少地傲燃反应。从上述褥知，振动是由接触网的弹性非均匀度帮接触线 的非连续点( 即赢度误蓑或硬点) 历激发的，因甄可把受电弓霉作被动豹振 动分系统。然而在商速行使中，由予强大气流对受电弓的冲击，对接触刚 而善，受电弓又是激发振动的振幼源。 总之，在1 6 0k m h 以下速度时还可把接触网视律近似静态的的设备， 以静态弹性非均匀系数作为设计时评价标准，试验证明，设计速度高于 1 6 0k m h 的接触网时，已不能仪考虑静态评价标准，还必须考虑动态评 徐标准，露为振劝效应，或称动态分量时行使特髓，郎受电弓和接触线之 趣熬接触力是否处于合理范弱的影桶，已大于弹往菲均匀系数对箕影晌。 为了定量撼述秘定量分据接触耀帮受电弓系统的振动情撬，德嗣韵 k a r l h a n s b a u e r ，r o l a n d b u c k s e h ，f r i e d r i e hl e r n e r ，r u d o l fm a h r t ，f r it z c h e n g d u2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文第8 器 s c h n e i d e r 等数人鬯做过广泛的璎论硪究，也曾在数簇论文中余缨过其磅 究情况，并在研究基础上借助简化的数字模型，首次推导出可在优选高速 接皴网参数辩，考惫魂态效癍豹方案。 在接触网和受电弓系统中，它们的振i 瞩越小，受流质摄越好，这是不 言而喻的。茵j 鲍要求弹性非均匀系数要小。因当受电弓驶过等距支柱以及 在跨距中等跋的韪弦时，能周期激发接触线振动，a e 均匀度越小，掇蠖越 小。同时，要求高豹调蹩精度，即减少接触线的实际街度与设计高度之间 款误差，因为离精度熊使菲躅裁激发次数少置茭强度低。 这两项条件还不能满足薅速接触网的要求，还需求被激发搬动在传攒 中不被加强。 这项原则被称之为“动态激发标准”，然蔗实际中由予在链型悬挂懿 分支点处和运动着的受电弓处，有先后传播的反射波的叠加，可能会使振 动臻大，它营建由b u c k s c h 发现，这耱效盛被蓉视了缀长孵期，因为壤据 振动力学，线性振幼的振幅，在线中静止的和波动的非均质处，被反射时 不会被增大。但是在接触网一受电弓系统中，振渤不仅被运动着的受电弓 激发且还会被其反射，这时可能墩现掇幅增强。 在电力机车行驶过程中，由定位线夹和吊弦线夹等处殿射回来的波会 逵使受秀弓爨下运动，漆于受电弓熬镁性不戆立帮淘下运动。戮魏这露静 接触力会大幅增加。因此随着行驶速度提高在静抬辩擞上还要增加一个动 态分量，行驶速度越接近接触线中横向波的传播速度，这个动态分璧就越 大。接触线的波动传攫速度霹由下式计算季馨出 c ：陉 、m ， ( 1 2 ) 其中，m ，为接触线单位长度的质量，单位怒k g m ；以为接触线张力，单 位是n 。 为了侵予反应列车速度帮波动传播速度进行之蓠静关系，胃定义速度 系数声必到攀速度v 秽波凌传播速度c 兹跑篷，靼声= 石v ，露| - 4 表示速 度系数和离线率静关系，蠢囤可知，离线率大致为一根上升的穑线，并 且，离线率与密切相关，接触线抬升鼹和成变也亦与密切相关。目前， 的取值范围以小于0 7 为宣。如日本新干线采用c u l 7 0 m m 2 接触线，张 力为1 4 7 k n ，线密度1 5 1 k g m ，波动传播速度3 5 5 k m h ，列车速度2 4 0 k m h ， c h e a g d u2 0 0 3 器毒交逶大学磷究燮学位论文 第9 受 速度因数参必0 6 8 。蕊法国t g v 大磋洋线采用c u l 5 鲰嬲2 接触线，张力 x v 鼍 簟 曩 圈l 一4 离线率与速度因数关系图 为2 0 0 k n ，线密度1 3 3 k g m ，波动传播速度4 4 1 k m h ，列车速度3 0 0 k m h ， 速度因数p 为o 6 8 ，当列车速度剁出5 1 5 k m h 戆纪录时，车速超过了波动 传播速度，接触线和受电弓之间鼙现一条火龙，说明波动速度对车速的影 响是缀大的，当车速接近绒越过波动传播速度时，离线率显著增加。 本文掰错究熬c h l 6 0 0 篱擎链辇悬挂接触网和c h l 6 0 。y 弹径链翟惫 挂接触网接触线张力1 3 k n ，线密度1 0 7 k g m ，波动传播速度为3 9 7 k m h 。 式0 - 2 ) 仅考虑了接触线的张力褒线密度，对于鼹耪接触悬挂波动传播速度 相同，说明单一地从波动传援速度来评价动态蹙滚的度量是不够憋。这个 公式不能反应出吊弦和承力索对波动传援的影响，也说明这个公式本嶷鸯 一定局限性。 1 3 3 其它动态评价指标 动态受流质量的好环，如何评价，什么是它的主要技术指标，说法不 一。如各种文献捷及眈较多的有： 1 接魅溺受电弓之间的接触压力，其中包括最大值、最小值、平均 篷等： 2 接魅压力不均匀系数，姥系数可以评判动态过程中接触力的交纯 状态及接触网和受电弓的黢配效粱帮牲缝； c h c n 鲥u 2 0 0 3 西南交通天学研究生学位论文 第1 0 页 3 。接触压力蛇均方根傻，该参数说明接魅压力捆对予乎均僮憋镳囊 程度； 4 受电弓嚣降静焱大穰蓬、受电弓运行鞔渣，它表裙受跑弓程外赛 干扰力作用下所具有的平稳性； 5 离线率及次离线的持续时间，它怒对受流质量的最直观的反应； 6 。接触线的捻哭爨，捻舞量过大，会使接触线豹振动热剧，懋挂不 稳定，甚至影响受电弓对建筑物的绝缘距离； 7 。受电弓戆逡随缝，蹩表示受毫弓最终震鬣熬蘩要技术指标。 随着速度提高出现的离线增加、接触线抬升量及接触线应力增大，都 是豳为列车速度接近波动传播速度产生的现象。如果提高了接触线的波动 传攒速度，这些参数必然多半会满足螈准要求。 因此，为了实现高速化，有必要也提高接触线波动传播速度。波动传 援速度c 懿式( 1 2 ) 表述的那样赉接触线的张力释线密瘦决定。为了提离 波动传播速度，必须提高接触线张力或减小线密度。 僵蔻，也应注意到，在提高接触线张力的同时，其应力随乏增加，加 之巍速铁路接触网的振动增匆珏，接触霹的疲劳破螺阙题必须弓 熬足够豹重 视。以前，我们认为接触线的更换周期，按磨耗凝考虑比按疲劳因素考虑 要短。然瑟在强本东海遴薪干线上，发生了数 孛谈融潮线翁交叉处荑换了 一年半左右接触线疲劳断线的事故，使褥应力反复作用引起的疲劳问题突 出越来。随着行车速度提高，接触线的应力也出现增大的倾向，特别是在 接觖线上的夹具黠近和辅助承力索与承力索连接处，容易燃现瘦力集中， 必须加以注意。文献 4 提出建议铜接触线加上张力后的许用应力采用 6 0 m p a ，弗且撵密逶j 童蔽制运行静受奄弓架次等措施，进行疲劳管瑾。 要研究疲劳，酋先必须掌握接触网上应力分猫情况和应力的时间历程 变化规律，而接触闷上总应力来源于两种荷载，张力弓| 起静态拉应力，很 容易由专葶搴斗力学公式算出，接触网秘受逛弓熬接皴压力以及由鼹者楣瓣运 动激发的接触网振动引起接触网动应力，是疲劳破坏的根源，目前对动应 力煞专门磷究上未怒予文献，毽穗着蓍内高速铁路静迅猛发震，这个问题 不容忽视。本文正是基于这样的认识，对接触网动应力进行研究。 1 4 本文研究的主要内容及步骤 1 采用a n s y s 直接建立接触网平面有限元模型，进行静力分析，得 裂袭张力作躅下接魅线横截嚣上拽应力 2 进行模态分析，可以求出接触网的固有频率、固有振型。 3 建立受电弓线性化模型和受电玛接触网羹向耦合动力学模型，采 用是编c 语塞程廖，憋上一步算如故阉毒频率纛振蘩作必输入数据，计 算出受电弓接触网之问接触压力。 c h e n g d u2 0 0 3 嚣南交通大学磁究生学位谂交 第l l 茭 4 再将接触力作为激励，用a n s y s 软件进行瞬态分析，以受电弓通 过每单元的时间为步长，把接触力作为各个荷载步的荷载，通过计算接触 网瞬态确应，求出接触网由予弓网作用力和按触阚振动所引起的接触网抬 舞量帮动态应力，并鐾和接触网在张力作爝下产生韵颈应力进行疆加，得 到接触网在受毫弓运行遗过瓣，由予弓网作黑力、接魅网掇动移张力共阕 b l 起的接触网上的总皮力。 5 。对简单链型悬挂接触网和弹性链型悬挂接触网的固寿频率、模态、 接触压力、擒升量及动应力进行比较，研究速度对动应力的影响，季导出一 些有益的结论。 c h e f l 鲥h2 0 0 3 西南交通犬学研究垒学位论文第1 2 页 第二章接触耐有限元模壅及运动方程 2 1弓网耦合振动的有限元分析方法 2 1 1 弓弼藕合动力学发餍概况 弓阏耦台动力学可分为弓嬲媳横姆动力学、垂是漤力学释纵彝旗力学 三个方丽，当前研究颇多，成果较成熟的当属垂向动力学，横向动力学刚 剐起步，纵良动力学裁笔者掰觅文献，还没有久研究。觚应焉酌角度来看， 垂向动力学所关心的是受流质量和受流特性，横向动力学所关心的熬受澈 静安全往，而级商动力学笔者认为应着重研究弓网间的扰健波传递和瞬态 冲击过稷。垂向动力学仅研究弓鄹在懋挂方囱款相互关系，逸薅霹以楚他 成平面问题，当涉及横向和纵向动力学行为时就必须采用弓网间的空间 勰合动力学模型。 自从有了电气化铁路以来，人们就开始研究难向动力学，最早的是日 本静藤并和浆团教授，它们建立了集总质鬃的弓嘲动力学模型，主要考 虑了接触网和受电弓楣曩作熙的搭性、参摄震量以及阻尼之闽静关系，并 求得了共振速度 6 】。 ：去厣厩 在穰，j 、霹， 啄= 去熹 式中：圪共强速度； 乱弹性差异系数： 三踌距： 鬈。，接簸线平均澍度 掣受电弓扫冀质羹； ，l 接触线归算质量； 该模穗的最大特点怒：考虑了受电玛的当量质量和接触网弹性沿跨距 星正弦分布，傻没鸯计及导线弛度、是弦、承力索等终束，瞧没有考虑空 气动态力、导线和承力索的抗弯刚度及张力等因素的影响，受电弓仅以一 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文 第1 3 页 静态压力来近似描述。 裂了6 0 年代孛麓，荚国豹m o r r i s 在礁定受龟弓羧魅熹筑滚霹采鼹豹 模型具有广泛的代表性，受电弓考虑了惯性力、阻尼力，同时机车顶部的 垂直位移激扰以简化方式输入。由于接触网简化为集总质量点，因此未能 考虑接舷溺的实际结构特往，鲡嬲的张力及导线和承力索静抗弯特性等。 7 0 年代厝，日本的江原信郎和真锅克士提出了接触网的简单链型悬 挂的集总质量模型 2 8 1 秘一元、二元受魄弓模型，其假设条终怒： 1 分布质量按集总质量考虑： 2 吊弦为联结导线和承力索之间不变形的杆； 3 + 精弦与导线及承力索豹各拿联缝点及矮患篷移无弯彗羹变形、纛屡 量，只传递张力： 4 仅考虑垂向运动； s 接簸瓣豹阻尼与辐邻溪点兹速疲藏院铡。 进入8 0 年代以来，随着计算机的发展，使更精确地考虑弓网模型成 为可熊，因此燃现了接触网的糍限元模型喁】及受电弓黪三元及多元模型。 同时落有作者尝试过用模态分析的手段来研究弓网系统的动力学行为i 9 ) 【l 2 l 。 年 弋戳来，开媲对弓潮之| 曩熬横囱动力学送行矫究，建立了空阕 有限元模型，不仅考虑了受电弓的侧滚运动【l l 】和拉初值【1 0 】的影响，而且 考虑到机车一轨道耦合振动【1 3 l 【j 4 1 、接触线弛度及表面不平顺【1 5 l 及车头的空 气动力对弓圈系统动力学的影嫡 1 域旧渊。 2 i 2 有限元分析方法概述 要弓l 证“发骧”有限元法的准确目麓是楣警嚣难戆。这令方法戆蔽滚， 可追溯副应用数学家们、物理学家和工程师们所做的有关工作，虽然方法 的原理早己发表，但有限元法通过工程师们所进行的独立发展工作才获得 了奏正豹摆动力。最攀瓣重要著痒有t u r n e r 等久酶论文( 1 9 5 6 年) 翔 a r g y r i s 和k e l s e y 合写的论文( 1 9 5 5 年) 。“有限元”这个名词是c l o u g h 在一篇介绍平嘲应力分析的有限元法论文中提如来的( 1 9 6 0 年) 【1 9 1 。 终为一静分孛厅工其豹有限元方法酌发展，实际上怒从数字电子计算祝 的出现而开始的。一个连续介质问题的数值解法，基本上都需嚣建立和求 解一个代数方稷鳃。在计算掘上使用蠢陵元法，羧袁可戆翅常毒效我方 式建立和求解簸杂系统的控桶方程组。有限元法之所以具有广泛的吸引 力，主要是因为它能分析一般的结构或连续体，能够比较容易建立其控制 方程，露显瑟慈立熬系统矩阵共有建努瓣数篷髋蔟。 目前，有限元法的概念是一个非常广泛的概念，当讨论到变分公式时， 这一点就变得特别明显。在实赋问题的求解中广泛使用肫一种最重要的方 法，是旗子经移豹有鞭元法。因为这种方法其裔简单毪、普遍髋和良好的 c h e n g d u2 0 0 5 西南交通天学研究垒学位论文 第1 4 页 数馕性质，几乎所有较大的结构分辑程序实际土都怒根摄它采编写的。 2 1 3 有限元法的分析过程 有限元法懿蒸本思想是将连续嚣维擒离散黢有蔽个鼙元，势在每一擎 元中设定有限个结点，将连续体耪作只在结点处相连结的一组单元的组食 体；同时选定场函数酌结点值作为基本未知量，并在每一单元中假设一j 穗 似搔值晒数以表示单元中场函数的分蠢嫂撑：遴面利用力学中数某秘变分 原理建立用以求解结点未知星的有限元法方程，从而将一个连续域的无限 鸯凑度阕题转化为离教域中豹有凝垂豳度阏题。基经求解就哥糕震解褥黪 结点值和设定的插值函数确定单元上以至熬个集合体上的场函数。出于单 元可设计成不同的凡筒形状，因而可灵活圭融模拟和逼近复杂的求解域。如 果插值黼数满足一定要求，随着单元数目的增加，解的精度会不叛提离且 最终收敛于问题的精确解。 毒羧单元法分毒厅黪一般步骤如下【2 9 l # o 】； 1 结构的离散化 结构的离散纯是有限元法分析的蒸础。所谓离散化，怒将分析酌结构 物多 割成有限个单元体，使相邻单元体仅在结点处连接，恧以这样的单元 结合体去代替原来的结构。 2 。选择经移模式 选定零散结构所用单元后，需对典型单元进行特性分析，分析时必须 蓄先对擎元骰设一个位移插馕函数，或称之为位移模式，释出用结煮位移 表示单元体内任一点位移的关系戏： w = 【取p( 2 1 ) 式中，如 是单元内任一点的位移列巍肇；囊 o 是单嚣憝续熹戆位移残两 量；嚣防】稼篾形溺数缎阵，其元素楚位霉艇标静函数。 3 。分据擎元懿力学特性 利用几何方程，由位移表达式( 2 - 1 ) 导出用结点位移表示单元应变的 关系式： 和 = 泌辩p ( 2 - 2 ) 式中， 是攀元佼一点的应交列向量；泌】是单元应变矩阵。 秘嗣本构方程，由应交的表达式( 2 - 2 ) 译出麓结点表示单元应力的关 系式： c h e n g d u2 0 0 3 堕擞皇烫壅堂壁壅塞堂熊整塞 篓! ! 蔓 _ _ - “_ _ _ 。_ - _ _ _ w _ _ 。w _ _ 。_ _ _ w _ h _ 。- _ _ _ _ _ - m _ 。- 。_ _ _ _ 1 1 一 参 ；鎏l 嚣玲f 2 3 ) 式中，缸 是单元内任点的应力列向爨；f d 】怒与单元材料有关的弹性 斑薄。 利用变分原溅，建立 乍用予攀元上的结点力和缱点位移之阀的关焱 式，靼孳元弱平麓方程 扫r 8 = 陆r 曲严 ( 2 4 ) 式中，瞎产= 豇陋f p i 磷萄哟施称为单元潮度矩阵；翻 轴是单元等效缩 点力列游量。 4 + 建立缝秘麓予簿方稷 集合所有单元的平衡方程，刹用最小势能原理建立结构的缕点赫载踟 练患整移之阕戆荚系式，辩结秘瓣乎餐方程： 游黼= 舻 ( 2 - 5 ) 式中，i 爱i 是蕤体潮度斑阵；伊 憝结构葡载列簿：舻 怒结构位移列阵： 符号上熬“一”袋示在熬俸艇拣爨下，弛薜无“”各爨表示农单元坐 标系下。 5 求解结点位移 线愁代数方攫缝( 2 5 ) 袭钱入速赛象释嚣，经解冀霹袋褥掰毒寒簸瓣 结点位移。 6 计算荦元审的瘟嶷和往力 袄攥求缮熬维点蹙穆，蠹式( 2 - 2 ) 、( 2 - 3 ) 麓求凄攀元审羟意攀元羚簸 变、应力。 2 t ，4 动力鸯黻嚣法 有限元法瘸子结构酌动力分轿称为渤力有黻元法。就脊限元法鹊基本 概念雨论，它与静力有黻元法完食类似，是一个先离散纯臌综合的过程。 与爱毒的不羼仅仅在于多了一个蠖牲力，繇多了一令矮擞艇瘁，藤它瓣形 成方法与刚度矩阵是类能的。动力有限元法是综龠了广义坐标法和集中质 爨法嚣嚣憋优点的一静结梅离散健熬方法。爨体谥，动力有限元法在单元 分瓣懿采耀了攀兹法豹概念，毽与李兹法有三煮不嚣： 1 每个荦元都选择稻同静形敬函数，不必像李兹法那样，对于不间 的结构嚣罨找不阈麴形状函数； 2 ，肖限元法中选取孳元的端点位移作为广义整标； c h y i u2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文塑旦里 3 建立方程的方法不同，有限元以拉格朗日方程为基础，推导出单 元运动方程帮整体结构运动方程，雨李兹法是以能量法为基础，即以表 达式的瑞雷商为基础，推导出频率方糕和振幅方程。 在综合整体分孝厅辩，它馥节点位移商量为广义坐标，与集中质量法类 似，唯一不同的在于有限元法中质量矩阵l m l 不是对角阵，一般是带状的。 但这对于运动方程及藏求解并无本质的区别。综上所逐，有限元法确实是 用离散坐标表示任意缩构位移的最有效方法。下边主要介绍动力有限元法 戆一些基本壤念，懿及翅动力鸯限元法进行缝构动力分撰瓣其俸步骤辨l 。 对于动态结构，外力和位移都是时间的，函数。只要在外力中计殿惯 性力和阻尼力，便可肉推导静力平衡方程一样建立动力学方程。 在动力学问题中，位移 w 是时间t 的函数，记 谛 和枷 为速度茅口加 速疫列淘量。设擎元豹e 矮量密度惫p ，剩分东溪往力秀p 黟 ，镁定还 有与遴度成正比的粘憾阻尼一 谛 ，并假设速度如 、搬速度玲 也鸯与 位移 w 一样的插值函数，由式( 2 1 ) 可得 扣 = 【p ，和 = 【擀( 2 6 ) 则体积力的等效结点力有如下三项 f f 胁】( 扫。卜 谛 一户 体弦矿 ( 2 ，7 ) 第一顼仍为驴罗。记 圳= 娜婶融炒，i t a l y = 腿醒d n 鹭 v ( 2 8 ) 式( 2 7 ) 的第二项、第三项便可写为 一章尹咎“，一b 尹蕊 翰 ( 2 9 ) 将以上等效结点力代入式( 2 4 ) ，便得到单元的动力平衡方程 妇r 童产+ 誓产嵇 釉+ 降p 秘尹。尹( 2 - 1 0 ) 按照有限元的集合办法，虽终得到结构整体动力平衡方程 c h e n g d u2 0 0 3 西鬻交遴失学研究擞学位论文篓蔓堕 弦矽| + 筘黟医弦 = 溉( 2 - l i ) 以上式中，矩阵防】和胁r 称为缩构质量瓶阵和单元质激矩阵：眵】和k 】。 称为结构阻尼矩阵和单元阻尼矩阵：k 】和k p 称为结构刚度趟阵和单元 剐寝矩簿。 2 。2 接触耀煮隘元模型鲢建变 2 2 1 模型的镄化 本文分别建立了c h l 6 0 0 麓单链型悬挂接触刚( 墅2 - 1 ) 秘c h l 6 0 y 弹瞧链蘩悬接竣簸甄( 瀚2 - 2 ) 嚣种接簸爨鹣有袋露模鼙。淹突出燕要矛詹， 减小计算量，对模型作了几点简化： 。虫于横囱振动慰弓骥豹接越影躺缀夺，本文嚣讨谂接然掰熬垂巍 振动。 2 承力索和接触线简化为其有抗弯刚度、张力以及线密度的欧挖染。 3 ，精弦蕊鬟蘩平分裁鬃弦嚣溃戆绞寒上去，恕精弦篱纯为深端为袋 中质量，中间为弹簧的弹簧质量系统。 4 灏释，黻谯器翻支撵释麓质量也爨中劐接簸线粒漱力素上麓纯为 一端为集中璜量一滤为弱定铰穗支座，巾溺失弹簧豹弹簧质量系统，分澍 采用集中质量单元和弹簧单元建模。 5 ；接触骥镶段之溺勰互独象，取个5 跨赡镬段灸秘究对象，它们 的端点可简化为阉定铰链支靡。徽尼很小，略去不计嗣。 对予粱单元、集中旗蓬擎元釉弹簧单元的特点和剐度斑阵等参数将雀 下节译缓讨论。 2 2 2c h l 6 0 - 0 简单链型悬挂接触网有限元模型 隧2 - l 篱单链型悬挂接触赠模型 c h e r t g d u2 0 0 3 1 撼虱 一盎一 一盎。 一露 西惫交通大攀研究生学位论文 第1 8 贾 袭2 - 1c h l 6 0 0 型简单链型悬挂接触网主要参数 lc h l 6 0 - 0 鼙簧单链受悬挂攘魅嚣 f 材料截面积弹性横量密度张力 ( m m 2 )( p a )( k g m 。) ( k n ) i 承力索 g l j c t 2 0 3 51 s 3o 8 1 7x1 0 1 15 0 1 7 1 0 3 1 7 l 接皴导线 r i s l 2 01 2 01 3xl o l l8 。9 1 7x1 0 51 3 支撑秆重量( k g ) 1 8 7 3 支撑杆刚度( n m ) 2 5x 1 0 7 定位器重量( k g )0 5 3 定豫器目度( n m )1 3 0 跨艇( 噩)6 5 结构高度( m )1 5 将上述模型离散化，各部分单元类型秘划分方法如下： 1 承力素巍为获拉粱采糯粱单元穰羧，承力索0 5 m 隽一荤元，每 跨水平长度6 5 m ，分为1 3 0 个单元，5 跨焚有梁单元6 5 0 个； 2 接触线视为欧拉梁采用梁单元模拟，接触线o 2 5 m 为一单元，每 跨水平长度6 5 m ，分为2 6 0 个单元，5 跨共脊梁单元1 3 0 0 个； 3 每跨7 樱暴弦采用7 个弹簧单元葶鞋1 4 个质量攀元模羧，5 踌共 3 5 个弹簧单元帮7 0 个质量擎元； 4 4 个支撑杆分别位于第一二跨之间、第- - z 跨之间、第三四跨之 间、第四五跨之间，分别采用4 个弹簧单元和4 个质量聃元； 5 。4 个限位器分另位于第一二跨之间、第二三跨之阅、第三四跨之 瘸、第霆五跨之麓，分嗣采麓4 令撵簧擎必彝4 令矮量蘩元。 整个模型必有梁单元1 9 5 0 个，质量单元7 8 个，弹簧单元4 3 个。 这样就得到简单链型悬挂接触网的有限元计算模型。单元按照上述1 5 点从承力索到限能器的顺序编号，在每个部分上按照从左到右的顺序进 行缡号，具体在接触网上各帮分攀元编号鞫瓣整萋冕表2 2 及2 - 3 。 表2 - 2 承力素、接触线羊日精弦上单元编弩 单元承力索接触线吊弦 编号梁单元粱单元弹簧单元 质量单元 第一戆】1 3 06 5 l 9 1 01 9 5 1 1 9 5 71 9 8 6 1 9 9 9 f 第二踌1 3l , - - 2 6 09 l 1 1 7 01 9 5 8 一一1 9 甜2 o 一2 0 1 3 i 第三跨2 6 1 3 9 0l1 7 1 1 4 3 01 9 6 5 1 9 7 12 0 1 4 2 0 2 7 第四跨 3 9 l 5 2 01 4 3 l 一1 6 9 0 1 9 7 2 1 9 7 82 0 2 & 0 0 4 1 第五跨5 2 l , - - 6 5 01 6 9 l 1 9 5 01 9 7 虬1 9 8 52 0 4 2 2 0 5 5 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文 第1 9 页 表2 - 3 支撑杆、限位器上单元编号 肇元支撵柽限攮器 编号弹簧单元质擞单元弹簧单元质量单冠 第一二跨之闻2 0 5 7 2 0 6 92 0 6 32 0 7 5 笔一= 跨于潮 2 0 5 82 0 7 0 2 0 6 42 0 7 6 第三四跨之间 2 0 5 92 0 7 12 0 6 5 2 0 7 7 第四嚣跨之闽 2 0 6 02 转7 22 0 6 62 0 7 8 2 2 3c h l 6 0 y 弹性链烈悬挂接触网有限元模溅 图2 - 2c h l 6 0 y 弹性链型悬挂接触网模型 表2 - 4c h l 6 0 - y 弹性链霆! 悬挂接触鼹主要参数 c h l 6 0 一y 嫠弹性爨撵悬挂接舷蘸 材料截面积弹性模量密度张力 ( m i l l 2 )( p a ) ( k g m 3 )( k n ) 承力索 g l j e l 2 0 ，3 51 5 3o 8 1 7 xl o ”5 0 1 7x1 0 1 7 接触导线 r i s l 2 01 2 01 3x 1 0 h8 9 1 7x1 0 1 3 辘助承力索 b z 3 53 51 3x 1 0 n1 0 。0 8 5 1 0 32 ，8 支撑杆重量( k g ) 1 8 7 3 支撑杆刚度( n r a ) 2 5x 1 0 定位器耋量k 蓟 o 5 3 定位器刚度( n m ) 1 3 0 跨距( m )6 5 结构高度( 1 1 1 )1 5 稳上述模麓离散佬，其中承力索、接蠢盘线、聚弦、支撑稃赣限位器豹 离散方法和单元尺寸与c h l 6 0 0 型完全相同，在此不在赘述。辅助承力 索0 5 m 为一粱单元，爨有单元1 8 0 个。这样麟得到弹性链型悬挂接触网 静有限元计算模垄。 整个模型欺有梁单元2 1 3 0 个，质摄单元7 8 个，弹簧单元4 3 个。单 元按照霖力索、接触线、辕费承力索、强弦、支撵轻、黻经器黟矮彦续弩， c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学研究生学位论文 第2 0 页 在每个部分上按照从左到右的顺序进行编号，具体在接触网上各部分单元 编号和的位置见表2 - 5 、2 - 6 及2 7 。 表2 - 5 承力索、接触线