接触网与受电弓简述

接触网与受电弓简述1概述触摸网与受电弓是一个全体，研讨触摸网不能抛开受电弓；研讨受电弓不能抛开触摸网。为确保触摸线与受电弓间的相互效果不呈现毛病、受电弓滑板与触摸线匹配、降低弓线间的磨损，触摸线的安置有必要横向偏移于线路中心线。为使触摸线和受电弓滑板磨损降到最低程度，应对触摸线和受电弓滑板提出需求，这些需求应在规划受电弓和触摸网时予以考虑。受电弓的效果是将电能传输到电动牵引设备上。关于辅佐设备、日子设备的固定用电与牵引地铁列车运转的移动用电两方面来说，电力传输都应安全可靠。受电弓包含主架、臂、弓头和传动设备。受电弓和触摸网相互效果的根本需求是：因为受电弓在运转中有关于触摸网作横向运动，而受电弓弓头有必要老是超出触摸线最不利的方位，只要在运转中触摸线不脱离受电弓弓头的作业规模才能使体系顺利运转。在正常运转时，触摸线在滑板上的滑行是最重要的。受电弓有上、下两个作业方位，这两个方位之间的规模便是作业规模。1.1触摸网的需求触摸网设备有必要能可靠地将电流传输给牵引车辆，机械规划标准必定要格外适合于运转速度。触摸线是触摸网的重要成份。1.1.1触摸线受电弓沿其行走的预张力线称为触摸线，刚性触摸网的触摸线因为汇流排的效果，简直无张力。触摸线起到触摸滑道的效果，它确保将电能不间断地传输到车辆受电弓上。为了使受电弓滑板的磨损均匀，触摸线与受电弓中心线构成交角，以之字形或S字形安置。因为铜或铜合金有较高的导电性、硬度及其接受温度改变和抗腐蚀的才能，硬拉电解铜和铜合金已成为全球运用的导线资料。暴露在空气中的铜的外表构成一层硬的、能导电且不会阻挠电流活动的氧化层。这即是为何铜比具有较差导电氧化层的铝来说更适合作为滑动触摸资料的缘由。银（0.1%）或镁（0.5%）的合金添加剂用来进一步改善铜线的机械和热功能，从而运用较高张力的铜线。触摸线是被滑过的受电弓磨损的。此外，用于受电弓和触摸线触摸的资料的组合也对这些部件的磨损率有影响。铜触摸线与碳滑板的组合使磨损率到达最低。钢和铜滑板会致使适当高的磨损率。因为磨损使触摸线截面积减小，从而使载流量降低，并使导线的抗拉强度降低。断定是不是到达磨损极限的规范是在磨损最严峻的点上丈量其截面积。若触摸线磨损均匀则运用寿命较长，其根本需求取决于架空触摸网和受电弓之间最杰出的相互效果，而它是由规划、运转速度以及准确设备和充沛保护来决议的。1.2受电弓的需求经历和理论研讨均已证实不也许为了优化与特定触摸网规划的相互效果而单纯规划受电弓。更何况规范的触摸网规划没有均衡的动态特性，因为跨距、质量和张力均会随线路实际情况和运转条件发作改变。可是，受电弓有必要具有必定的根本特性，并适合于规则的应用规模。试运转标明完善的受电弓规划应能确保其在各种不一样的触摸网体系上完成其杰出的运转功能。如下受电弓的根本需求应适用于：——两个运转方向的均匀触摸压力应当持平且只随速度改变略有添加。均匀触摸压力应能防止燃孤，但一起应使触摸线抬升量坚持最小，防止对触摸网设备不必要的动态冲击。为了完成令人满意的受流质量，受电弓效果的静态触摸压力以及均匀空气动力触摸压力应当遵从某些规范需求。标称静态触摸压力应在以下规模内：——沟通供电体系：60〜90N；——直流1.5kV供电体系：70〜110N；在直流体系中，需求改进碳滑板与触摸线的触摸，为防止列车停车时其隶属设备运转致使触摸线变热的风险，静态触摸压力通常为140N。考虑到空气动力的效果，在沟通体系中，受电弓的触摸压力应能在40〜120N的规模内可调；在直流体系中，受电弓的触摸压力应能在50〜150N的规模内可调。在列车多弓一起运转的情况下，任何受电弓的均匀触摸压力不该大于的规则值，因为每个独自的受电弓均应满意受流规范的需求。均匀触摸压力是力的均匀值，因为有静态力和空气动力的效果，它适当于静态力和必定速度条件下气流效果于受电弓元件上致使的空气动态力。均匀抬升力是某种车辆受电弓的参数和该受电弓的特定的研讨成果，均匀触摸压力是受电弓弓头与触摸网触摸的情况下测得的压力，此时后弓不与触摸网触摸。为了恪守这些规则，在沟通体系中，受电弓的触摸压力应能在40〜120N的规模内可调，在直流体系受电弓的触摸压力应能在50〜120N的规模内可调。——滑板的质量应尽也许低，以便完成最好的动态特性。1.2.1受电弓滑板特性受电弓滑板为弓头的一个有些，直接与触摸线滑动触摸。滑板应具有以下特性：——电触摸电阻要小；——熔点高；——导热性杰出；——质量小；——抗压强度高；——弹性好；——与铜触摸线之间的摩擦系数小。用电极碳或用粘合剂的石墨制成的碳滑板已被证实格外适用于铜触摸线。在单相沟通电气化铁道选用的碳滑板的答应作业电流的上限值为每块滑板500〜700A。带双滑板的受电弓的答应作业电流上限值为1400A。直流电气化铁道润滑铜受电弓滑板的容许作业电流上限值为1250A。当牵引车辆需求较大电流时，有必要添加每辆车的受电弓数量。在电动列车上，用于日子设备和辅佐设备的电力需求到达？kW，该电力有必要经过固定在车辆上的受电弓进行安全传送。为防止触摸线熔化，停止车辆的电流有必要坚持在答应极限以下。1.3受电弓和触摸网的触摸压力受电弓与触摸网触摸，当两者相对不动时，两者间的触摸力表现为受电弓对触摸网的静态抬升力，方向笔直向上。当两者相对运动时，水平方向呈现摩擦力，笔直方向除受电弓的静态抬升力外，还有空气对受电弓滑板的空气动力，以及受电弓弓头上下振荡致使的惯性力。1.3.1静态触摸压力静态触摸压力操控着受电弓和触摸网之间的相互效果，所以静态触摸压力、空气动力触摸压力和动态触摸压力是可分辨的。静态触摸压力是当受电弓向上运动时由滑板对触摸网施加的压力，其巨细可在牵引车辆上检测。为取得最安稳的作业条件，在受电弓上下运动的全部作业规模内静态触摸压力应平等。事实上，因为连接处的摩擦及绷簧的伸长或缩短致使上下运动之间静态抬升力有不一样。依据TSI能量［EC/AEIF:Technicalspecificationforinteroperability.Energysubsystem.Draft2001］，建议对受电弓选用以下静态触摸压力：AC15kV和25kV为60〜90N；DC3kV为100〜120N；DC1.5kV为70〜110N。1.3.2空气动力触摸压力静态触摸压力和由运转速度发作并取决于空气动力有用分力之和为空气动力触摸压力。这个力笔直向上，在受电弓弓头坚持停止且不与触摸网触摸时测得。在高速规模内，有关于速度来说，空气动力触摸压力的添加相对较慢。受电弓的空气动力阻力有必要区别于空气动力触摸压力。它是由与运转方向相反的风施加的。空气动力阻力首要发作在弓头上。单臂受电弓的空气动力触摸压力和阻力取决于铰链接合是引前还是拖曳。这种受电弓的规划能操控阻力和空气动力触摸压力。1.3.3动态触摸压力依据EN50206-1规范，空气动力触摸压力和因弓网之间的相互效果构成的动态分力的总和称为动态触摸压力。它首要取决于速度、架空触摸网和受电弓的动态特性及其数量和间隔。它还取决于牵引车辆的运转状况和线路质量。当触摸网有改变时，如分段绝缘器那样的单个荷载会在动态触摸压力中发作峰值。对弓网之间的触摸质量可经过动态触摸压力来进行评估。为防止电孤并约束触摸网的抬升量和部件磨损，依据EN50119活页规则，触摸压力应为：系统速度(km/h)接触压力(N)最小最大ACACDCDC<200>200<200>200正数正数正数正数300350300400关于两种类型供电方法的铁路，其触摸压力的下限值在任何情况下都应大于零。每种触摸压力分力及其关系为：静态触摸压力一一因受电弓驱动，受电弓滑板施加在触摸网上的力+空气动力分力一一受电弓滑板没有与触摸网触摸时在滑板上测得的空气动力阻力的笔直分力这取决于在当时速度上的空气动力效果以及牵引设备头部的形状空气动力触摸压力+动态触摸压力分力一一由弓网动态特性、轨迹和牵引设备运转所致使的分力动态触摸压力=触摸压力1.4受电弓与触摸网的相互效果触摸网与受电弓的相互效果决议供电可靠性和供电质量，其相互效果依赖于受电弓和触摸网的规划方案及大量参数。触摸网一一受电弓体系需求经过接连的，即不中止的电气和机械触摸给牵引车辆供电，与此一起要使触摸线和滑板的磨耗坚持尽也许低的程度。电能传输体系，格外是触摸网的投资很高，希望其能到达运用寿命长、维修少的方针需求。跟着受电弓和触摸网相互效果理论的研讨，开发了用于评估电流传输质量的丈量技能，能够限制如下三个方面：——只评估触摸网；——只评估受电弓；——评估触摸网和受电弓这两有些的相互效果。假定遵从有关安全规约，以期在送电时完成高质量的能量传输：——接连送电时没有电压降或电流损失。这就意味着有必要一直坚持机械触摸。假如失掉机械触摸，就会发作燃孤。电孤对环境发作影响，致使搅扰并加大磨耗但却能确保电流的持续性，这对移动触摸能量传输是非常重要的。假如空气空隙加大，电流中止，车辆就会因电源堵截而失掉牵引动力。燃孤的次数和持续的时刻是评估能量传输质量的规范。——不会发作超出答应规模内的环境搅扰。燃孤发作的高频电磁波，对频率高达30MHz的调幅无线电传输发作搅扰。在燃孤发作高频电磁波的一起，还发作可闻噪声，可是这种噪声根本上被通常的列车噪声所掩盖。——不发作有关部件（触摸线和受电弓）的磨耗，这种磨耗程度在经济上是不行接受的。这样的磨耗也许是因为燃孤和/或触摸压力太大致使的。——当触摸压力接近零或彻底失掉时，会发作燃孤。相反，触摸压力也不也许过大，因为这会致使触摸网抬升过高并带来无法接受的磨耗。这意味着触摸压力是个非限制性的物理量，依据这个物理量能够评估受电弓和触摸网的相互效果。原则上，用于判别质量的物理量应满意其它通常需求：——各自的特征量应尽也许地具有评估接连的、渐进的标准，不仅仅只答应作“是/否”的评定，还应评估质量改变。——应当能够丈量各自的量值，并且依据模仿模型可进行事先核算，以便对丈量和核算成果进行对比。——各自量值的丈量应当是再生的并且不受随机因素的影响。在同等条件下重复的丈量应有相同的成果。——有必要能够在动态受电弓上丈量评估计。1.5受电弓滑板和触摸线的资料触摸线和滑板的运用寿命根本取决于：——受电弓效果在触摸线上的触摸压力；——制造受电弓和滑板的资料；——滑板的数量和制造标准；——经过触摸点的电流量；——牵引车辆的速度；——线路处于隧道或区间的环境系数。最终三点在规划供电体系时不能直接操控或干涉，可是在挑选资料和核算部件标准时有必要给予充沛考虑。纯铜和铜合金（纯铜、银铜合金、镁铜合金等）已成为触摸线的首要资料。依据环境条件和触摸目标的资料，铜会构成5〜20pm厚的一氧化铜和二氧化铜，其间也许富含来自滑板资料的石墨混合填充物。这一层既导电又坚固，它为滑动电触摸供给抱负的条件。因为铝有一层不导电的坚固的氧化层，每次在滑板经过期有必要磨掉氧化层，在能量传输中发作磨损和接连燃孤。因而，铝不适合用作触摸线资料。钢、铜合金、石墨和金属碳现已用作滑板资料。这些资料与触摸线的相互效果原理有显着的不一样。碳和石墨带来润滑的外表，没有任何粗糙成分磨损触摸线。铜和钢构成一