接触网技术课程设计报告——京沪网悬挂类型的选择

自动化与电气工程学院接触网技术课程设计接触网技术课程设计报告类别：电气学号：姓氏：指导教师：说明：年月日1.预设标题1.1标题高速电气化铁路悬架类型设计；高速电气化铁路接触网指京沪高速铁路接触类型。1.2主题分析目前世界各国为了满足高速铁路的要求，根据自身高速铁路规划的动力机和受电弓的结构和性能，采用了不同的悬挂类型。根据现有情况，此类型包括柔性链类型悬挂、简单链类型悬挂、双链类型悬挂(或双链aa悬挂)。本文在借鉴国外高速电车开发、运行经验和其他国家弓网流质量评价标准后，对上述三种链悬挂类型进行了较为全面的技术经济比较，并简要分析了中国京沪高速应采用简单的链悬挂方法的原因。标题：高速电气化铁路悬挂类型设计2.1国外高速接触网的发展海外高速接触网悬挂类型基本上可以分为三类：表示日本的复合链悬挂、表示法国的简单链悬挂、表示德国的弹性链悬挂1(见下页图)。从海外高速接触网的发展来看，总体趋势是：(1)尽可能简化接触网络的结构，提高接触网络的可靠性。(2)在材料的特定条件下，尽可能提高接触线的张力，提高接触线的波动速度，从而提高工作速度。(3)积极开发和开发符合电车参数和运行速度的高速受电弓。2.2弓网流质量评价标准日本、法国、德国、欧洲铁路联盟对弓网的流动质量提出了不同的评价标准。表1(请参阅下面的页面)。日期，法国、德国、欧洲-铁同盟流动质量评价标准比较2 :(1)提高接触线的波动传播速度是提高列车运行速度的最有效的方法。对此，各国的认识一致。(2)脱机比率一般在5%以下，脱机时间在200毫秒以下等三国的脱机速度和对脱机弧的控制严格。国家评估项目评价要点日本接触线的波动传播速度最大运行速度与接触线波动传播速度之比控制在70%以下脱机和脱机百分比一次脱机时间不能超过200毫秒，最坏的情况下最好不要超过5%不得超过20%导线的最大允许升程180 mm线材的应力使用应力和疲劳振动关系必须在设计中适当地处理法国如果速度超过250 km/h，则接收质量根据接触线的振动与接触网络的弹性均匀性几乎没有关系。弹性吊索没有意义，可以取消弹性吊索。足够大的接触线张力能使好的弓形网流动。可见圆弧控制标准1/160m接触力的标准偏差与平均接触压力之比不大于33%定位器点的允许上升与最大上升的比率两倍以上德国接触网静态弹性中间0。36毫米/N(Re330)接触网静态弹性不均匀性8%(启330)最大接触力(n)250(Re330)最小接触力(n)50(Re330)接触力的标准偏差与平均接触压力之比20%离线百分比低于5%反射系数必须尽可能小多普勒系数必须尽可能大增强因子必须尽可能小(主要取决于接触线波动传播速度的提高)吴铁同盟平均接触力(n)160(V=300km/h)；190(V=350 km/h)接触力最大标准偏差0.3Fm定位器允许升程与最大升程量的比率2表1日，法国、德国和欧铁联盟快速流质量评价标准(3)德国对静态弹性的不均匀性要求很高，认为弹性吊索是必不可少的。尽管如此，德国在建设法兰克福-科隆高速铁路时，不再在隧道内的接触网上设置弹性吊索。据ADt ranZ的Bernd-w olfgzweig博士表示，取消隧道内弹性吊索的原因主要有以下两个：由于隧道内净空的限制，电车结构的高度只有1100 mm，不不利于弹性吊索的设置。隧道内部跨度只有50米(21 kN 27 kN)，在电车张力下，中间跨度较小，电车弹性不均匀性相对较小(但以值远超过8%为基准)，因此弹性吊索的重要性不再大。(4)在法国，对静态弹性不均匀性没有特殊要求，接触力的标准差控制也不是很严格(最大值为33%)。但是，南铜芯事故后定位器结构设计的安全性非常注重大西洋线、北线的定位器允许高度为400 mm，安全系数为2倍以上。(5)欧洲铁路同盟规定了平均接触力和接触力的最大标准偏差，同时规定了定位装置的结构设计，以确保行车安全。2.3复杂链、简单链和链技术经济比较复杂链、简单链和弹簧链三种接触网悬挂样式具有不同的特性，但在300 km/h以上的速度下可以满足高速流动要求，在国外有成功的运营实践。技术和经济比较如表2所示(见下一页)。(1)综合比较结果双链类型的悬挂静态弹性不均匀性最小，受电弓的工作轨迹最平坦。但是投资高，结构复杂，工程调整和事故维修困难。简单链类型的悬挂静态弹性不均匀性导致受电弓运行轨迹的平滑度稍有下降，但在设置适当的预留松弛时，接触线可以明显改善。简单链式悬架结构最简单，投资最小，施工调整、运行维护和事故维修更容易。弹性链悬架的静态弹性不均匀性较小，受电弓的工作轨迹也相对平坦。但是电车的平均升降机，低稳定性，特殊安装测试工具，施工调整和事故维修困难。(2)技术比较时需要说明的几个问题2对于静态弹性不均匀性，只有静态指标评估滑翔流表2复杂链、简单链和链技术经济比较内容项目复合链珍链子弹技术手术雨比较静态弹性不均匀性小尺寸大小尺寸动态接触力的标准偏差小尺寸比较大小尺寸位置点接触线的升程小尺寸小尺寸大受电弓运行轨迹的平整度好吧轻微的差异(设定预松弛时，接触线可以明显改善)更好网络的动态稳定性好吧更好差异电车风稳定性好吧更好差异环境温度变化对网络稳定性的影响小尺寸小尺寸大元件数量所有少音比较多结构的复杂性复杂简单更复杂工程的难度是很难的事很容易更难日常维护的便利性比较方便方便不舒服事故修复的简便性是很难的事很容易更难电车振动解除螺栓的可能性小尺寸小尺寸大经济比较一次性投资高低比较高运营维护成本高低比较高质量不完美，但不科学。静态弹性不均匀性不是影响高速可接收质量好坏的决定条件，而动态接触力及其标准偏差才是电网可接收质量好坏的最终评价指标。静态弹性不能实现高速流，即使100%均匀，如果值大(或接触线波动传播速度小)。另外，即使静态弹性再均匀，弓形网之间的动态接触力也不均匀，但在一定范围内有波动，分散性很大。国外实际运行经验表明，在速度超过250 km/h时，接收流的质量不是取决于接触线的振动情况，而是与接触网的弹性均匀性几乎没有关系。因为在高速状态下，弓网之间的动态接触力的大小主要取决于动态分量，即功率和受电弓的接触线惯性力。气力与列车速度和受电弓的大小有关，与电车性能无关。受电弓接触线的惯性力与列车速度、接触网的弹性大小和受电弓的参数相关，与弹性的均匀性没有直接关系。关于接触线的寿命接触线的寿命取决于接触线的许用磨损。以下是磨损(包括电气磨损和机械磨损)的主要因素和简单的解决方法4:最大和最小动态接触压力：通常，随着接触力的增加，磨损会增大。实际接触区域也随着摩擦增加，剪切的部分相应增大，磨损程度增加。主要解决方法是在允许的范围内最大限度地提高受电弓升力。接触线的材质：使用硬材料防止在实体内部产生切割。接触网络的幅度：接触线的振动主要导致接触线的波形磨损，为了减少接触线的初始凹凸，我们将捕获接触线，增加受电弓滑板的宽度(缓解波形磨损的生成)，并将接触线设置在重叠的适当高度。列车运行速度：主要是电弧对接触线温度的影响。机车功率大小：ibid.受电弓的数量，间距：确定摩擦时间的长度。受电弓滑板材料：滑动部位材料的组合应使用不易相互粘合的材料。受电弓跟随性能等电车和受电弓共同构成了电力传输系统，只有在电车和受电弓的相互作用下才能评价其性能的优缺点。因此，要获得满意的驾驶效果，如果性能优良的高速接触网与合适的受电弓不匹配，则不会得到满意的结果，反之亦然。接触线的寿命在很大程度上取决于受电弓在确定与受电弓相关的参数时的性能。接触线的平均弹性低时，接触线的使用寿命与弹性的不均匀性几乎没有关系。以法国巴黎里昂的T GV东南线为例，接触网使用弹性链悬挂，弹性不均匀，但受电弓使用重型钢滑板，因此在高升力、高速气流作用和接触网振动下，接触力的动态成分随着速度上升到指数系列，对操作产生强烈的电弧。由于动态组件的过度增加，升降机量超出允许的240 mm范围，发生了几次大的刮削事故。摘要接触线的材料易于使用铜和镉合金。2.4京沪高速需要使用的悬挂方法复杂的链悬挂结构太复杂，投资太高，国内还没有成熟的设计、施工和运营经验，因此在北京-上海高速上推荐采用是不合适的。新干线40年前在新干线210公里/h相信新干线(200公里/h)的速度是弹性均匀的双链悬挂。我国的矿震200 250km/h运行速度采用简单链，已达到满意的回流效果。根据法国的经验，300 km/h的简单链路触角使用了10多年，350 km/h的简单链路触角也在运行。简而言之，简单链不仅在200 250km/h速度段上确认了流性能，而且在300 350km/h速度段上也可以满足操作要求。以德国的经验来看，在160 330公里/h的速度下，链利用已经有了经验，流质量也同样满足了要求。弹簧链和简单链都具有较高的高速领域流体性能，因为它们提高了接触线的张力，提高了接触线的波动传播速度，与具有较好跟随性能的受电弓相匹配。在京沪高速情况下，链和链都可以满足流质量要求，但链建设调整问题、运行维护和事故维修难度增加，而链稳定性低于简单链。综合了使用简单的链式悬架更适合我国的建设和维护环境的结果。因此，在北京-上海高速上，建议使用完全补偿简单链悬挂，如图3和图4所示。表3京沪铁路接触悬挂技术参数(在线收集)名称量价钱名称量价钱接触线CuCa (mm2)150最大跨度(m)63接触线张力(KN)15正直线相邻跨距百分比1.15333001轴承电缆BZ (mm2)65结构高度(mm)1400轴承电缆张力(KN)15/8.5(出站)接触线高度(mm)5650/6000最短起重机(mm)600/500/350补偿装置铝合金大滑轮装置3.结论和经验课程设计是综合运用我们所学的知识，开发发现、提交、分析和解决实际问题的能力和实践能力的重要环节，是我们实际工作能力的具体训练和检查过程。在这次课程设计中，我们锻炼了方方面面。通过比较吊挂类型的经济效益、技术要求和防止环境影响的能力，最终选择了简单的吊挂类型作为京沪高速吊挂类型。在课程设计的早期阶段，我们感到问题很难，问题的关键是我们不知道选择什么来绊倒。后来，在查阅了很多资料后，我们找到了设计的依据，那就是通过国外成功悬挂类型的分析比较，再结合我国的国情和地理环境