高铁弓网系统的受流特性及受电弓

1、武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段高铁弓网系统的受流特性高铁弓网系统的受流特性及受电弓及受电弓武汉高铁训练段武汉高铁训练段 黄秋社黄秋社武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段一、一、高铁系统的受流特性高铁系统的受流特性高铁弓网系统的受流特性及受电弓高铁弓网系统的受流特性及受电弓1、高铁弓网系统简介、高铁弓网系统简介2、高速受电的特点、高速受电的特点3、弓网系统对接触网的要求、弓网系统对接触网的要求4、弓网关系产生的影响、弓网关系产生的影响5、提高弓网系统工作稳定性的主要措施、提高弓网系统工作稳定性的主要措施二、受电弓二、受电弓1、受电弓介绍、受电弓介绍2、高速铁

2、路受电弓应满足的条件高速铁路受电弓应满足的条件武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段v 电气化铁道是由电力机车和牵引供电装置组成的，牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。 v 电厂发出的电流，经升压变压器提高电压后，由高压输电线送到铁路沿线的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后，经馈线转送到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用。一）高铁弓网系统简介一）高铁弓网系统简介一、高铁系统的受流特性一、高铁系统的受流特性武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 供电系统示意图

3、供电系统示意图 武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段电力牵引系统的组成 我国和世界上多数国我国和世界上多数国家均采用工频（家均采用工频（50Hz50Hz）单）单相交流供电制，网压额定相交流供电制，网压额定值为值为25KV25KV。 武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 CRH5动车组牵引系统使用交直交传动方式，主要由受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。受电弓通过接触网获得25KV电压，输送给牵引变压器，降压成1770V的交流电。降压后的电流再输入牵引变流器，逆变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机牵引整个列车CRH5动车组牵引传动

4、系统工动车组牵引传动系统工作原理示意图作原理示意图武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 二）高速受电的特点二）高速受电的特点 1）高速列车的行车速度较常速列车高得多，因而受电弓沿接触网导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而影响受电弓的受流效果。 2）高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力也是影响高速受电的一个重要因素； 3）高速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，若采用多弓受电必然会增加阻力、加大噪声，并引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不能太多，这就需要解决受电弓从接触网大功率受电的问题。武汉高速铁路武汉高速铁路职业

5、技能训练段职业技能训练段 三）弓网系统对接触网的要求三）弓网系统对接触网的要求 由于接触网的接触导线是一根具有弹性的导线，受电弓也是一个弹性体，故而两者构成的是一个相互接触的弹性系统。 高速铁路工网系统对接触网的要求： (1)在最高行车速度和更大的速度变化范围内应能保证在最高行车速度和更大的速度变化范围内应能保证正常供电：正常供电： (2)应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗电蚀）能力；应有更高的耐磨性和抗腐蚀（包括抗电蚀）能力； (3)对接触网的结构和布置应有更高的要求；对接触网的结构和布置应有更高的要求； (4) 接触悬挂弹性均匀度好。接触悬挂弹性均匀度好。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练

6、段职业技能训练段 四）弓网关系产生的影响四）弓网关系产生的影响（1）弓线间的接触压力 当受电弓沿接触导线移动时，受电弓的高度就开始迅速变化，再加上受电弓还受到高速空气动力的作用，从而将引起接触压力的变化。其后果是：压力变小会造成受电弓离线，出现压力变小会造成受电弓离线，出现电弧，使弓、线烧伤；压力变大会使接触导线过分升高，同时电弧，使弓、线烧伤；压力变大会使接触导线过分升高，同时使受电弓滑板和接触导线的磨损加剧使受电弓滑板和接触导线的磨损加剧。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 （2）接触导线的波动和噪声）接触导线的波动和噪声 高速铁路的噪声声源主要来源于弓网系统（接触导线波

7、动而产生严重的电弧放电以及强烈的噪声问题）、轮轨系统和空气阻力。世界各国对铁路噪声规定了容许标准值，我国为70dB。为降低噪音，除了在轨道、线路、车辆、电气化接触网等方面采取降噪技术外，在人口稠密区的路基和高架桥上还应采用隔声屏障对噪声进行防范治理。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 （3）离线问题）离线问题 当接触网的悬挂系统不能适应列车运行速度的要求时，受电弓的滑板就会与接触导线脱离。高速运行时，受电弓的向上推力将使接触高速运行时，受电弓的向上推力将使接触导线的位置急速变化，这一变化以横波的形式沿接触导线前后传播，导线的位置急速变化，这一变化以横波的形式沿接触导线前后传播

8、，使导线产生波动。使导线产生波动。如果其传播速度赶不上高速列车的运行速度，就会如果其传播速度赶不上高速列车的运行速度，就会产生离线现象。产生离线现象。当二者不匹配时，受流质量将严重恶化，甚至造成弓网解体。因此，在高速弓网系统中，接触网的波动速度成为制约列车在高速弓网系统中，接触网的波动速度成为制约列车高速运行的主要因素之一。高速运行的主要因素之一。 离线有极大的危害，会造成供电时断时续，引起列车严重冲动；会使弓、线间出现电弧放电、引起电蚀，使两者的工作表面严重粗糙，进一步使弓、线磨损加速，工作寿命缩短；会造成牵引电流的急剧变化，有损于牵引电机的技术状态；会对通信线路产生干扰。因此，对离线的研究

9、也是高速受电的一个主要研究方向。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段（4）受电弓动态包络线）受电弓动态包络线 受电弓动态包络线是指列车在最高设计速度运行下，受电弓上下左右所允许达到的极限尺寸。由于接触网和受电弓的特性不同，各国对此并无共同的标准。 受电弓动态包络线应符合下列规定： 120km/h及以下区段，受电弓动态抬升量为100mm，左右摆动量为200mm。 120-160km/h区段，受电弓动态抬升量为120mm，左右摆动量为250mm。 200km/h区段，（导线高度为6m时）受电弓动态抬升量为160mm，左右摆动量直线区段为250mm，曲线区段为300mm。 200-2

10、50km/h区段，受电弓动态抬升量暂按200mm，左右摆动量直线区段为250mm，曲线区段为350mm。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 （5）大电流与点接触）大电流与点接触 高速列车所需的牵引电流是普速列车牵引电流的两倍，甚至更大，牵引电流的加大造成接触线与滑板之间容易过热，点接触和大电流之间的矛盾是高速弓网关系应注重关心的问题之一，采用单弓受流时离线引起的冲击很大，采用多弓受流又会增加阻力、加大噪声，并引起接触网扰动。这对滑板和接触线的材质提出了新要求。大电流的存在对接触网的回流线路及接地系统也会有更高的要求。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段五）提高

11、弓网系统工作稳定性的主要措施五）提高弓网系统工作稳定性的主要措施1、采用新型复合材料制成的接触导线，以提高其抗拉强度。、采用新型复合材料制成的接触导线，以提高其抗拉强度。2、增大接触线和承力索的截面，以增加接触线和承力索的张力；、增大接触线和承力索的截面，以增加接触线和承力索的张力；减小接触网的跨度，并采用更为合理的悬挂方式。减小接触网的跨度，并采用更为合理的悬挂方式。3、确定受电弓同时升两个受电弓之间的最小距离。、确定受电弓同时升两个受电弓之间的最小距离。4、改进受电弓的结构设计。、改进受电弓的结构设计。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段1、受电弓介绍、受电弓介绍以（68.

12、69.8）N的接触压力紧贴接触线摩擦滑行，将电能引入机车。二、受电弓二、受电弓武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段v 受电弓单臂、双臂、T形v 单臂非对称结构，质量轻高速v 双臂对称结构，质量重低速v T形空气动力学特性好高速武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段电力机车受电弓直接从接触线滑行取流,受电弓的滑板紧贴接触线，滑板固定在托架上。受电弓的最大工作范围1250mm，允许工作范围950mm。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段长度2085的受电弓弓头轮廓武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段

13、职业技能训练段长度1950的受电弓弓头轮廓武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段长度1950的受电弓弓头轮廓武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段弓头纵向偏移量计算弓头纵向偏移量计算0.5700.5750.5800.5850.5900.5950.6000.500.751.001.251.501.752.002.25(0.595,1.86)升弓高度(m)弓头 纵 向偏移量(m)(0.575,1.23)武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 SIEMENS SIEMENS 受电弓，用于受电弓，用于300km/h300km/h动车组，如动车组，如CRH3CR

14、H3和和CRH2CRH2300300武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 DSA DSA系列受电弓，用于系列受电弓，用于200km/h200km/h动车组，如动车组，如CRH1CRH1、CRH2CRH2、CRH5CRH5武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段DSA350型受电弓外形图型受电弓外形图武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 DSA-350型受电弓是按ICE(德国高铁技术标准）统一技术条件制造的。无严格质量要求及特殊强度要求的部件用不锈钢材料制造，上剪形装置、弓框和接触滑板支座等部件则采用铝材制造。接触滑板用独立弹簧悬挂，弹簧便于更换，并具

15、有足够的行程。升降系统中设有减振器以便使剪形臂在下降时不致对车顶产生冲击。研制了一种特殊的高压绝缘子，将其与受电弓移动部分制成一体。受电弓直接固装在车顶上，从而保证了较低的结构高度。升弓驱动采用风动，装置中设有高灵敏度的减压阀，以保证受电弓在整个工作高度范围内，滑板与接触导线之间的接触压力基本保持不变。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 DSA-350型受电弓的主要技术数据型受电弓的主要技术数据武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段 2、高速铁路受电弓应满足的条件高速铁路受电弓应满足的条件1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力。）受电弓的滑板与接触导

16、线之间要保持恒定的接触压力。2）尽可能减轻受电弓运动部分的重量。）尽可能减轻受电弓运动部分的重量。3）减小空气制动力的影响。）减小空气制动力的影响。4）滑板应适应高速的要。）滑板应适应高速的要。5）动作要求。）动作要求。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段弓网系统研究现状弓网系统研究现状v 接触网由电气化局和各勘测设计进行设计和施工，基本上不考虑受电弓的影响v 受电弓由电力机车厂设计和制造，不考虑接触网的影响v 速度160km/h以上均采用进口受电弓，提速线上的接触网均采用进口接触线。v 武汉广州的提速线因采用国产接触网，因接触线存在严重的表面不平顺，导致无法验收通车使用C a

17、 te n a r yP a n t o g r a p hT r a c kL o c o m o t iv e武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段弓网系统研究现状弓网系统研究现状模型越来越精确：接触网：采用有限元方法建模，采用ANSYS等成熟软件计算模态。受电弓：垂向+横向 - 空间模型，由等效质量的多体模型 - 实体模型。考虑机车顶部的振动，考虑接触网的弛度、不平顺和坡度，考虑空气动力学。主动控制受电弓。武汉高速铁路武汉高速铁路职业技能训练段职业技能训练段一、一、高铁系统的受流特性高铁系统的受流特性 小结小结1、高铁弓网系统简介、高铁弓网系统简介2、高速受电的特点、高速受电的特点3、弓网系统对接触网的要求、弓网系统对接触网的要求4、弓网关系产生的影响、弓网关系产生的影响5、提高弓网系统工作稳定性的主要措施、提高弓网系统工作稳定性的主要措施二、受电弓二、受电弓1、受电弓