轨道交通既有运营线路提速对接触网系统参数的影响分析.doc

1、轨道交通既有运营线路提速对接触网系统参数的影响分析摘要: 通过已运营线路接触网各项参数，结合弓网配合关系，说明已运行线路提速方案的可行性，为地铁运营提高效率提供了一条路径。 关键词:接触网提速 中图分类号： C913.32 文献标识码：A 文章编号： 面对日益繁忙的地铁运营线路，行车间隔及行车速度的提高成为运营高峰时期地铁建设者及管理者想要改善的途径。城市轨道交通在既有运营线路实现提速运行，除了机车、线路、轨道的条件之外，尚需有状态良好的接触网，它必需保证机车在快速行驶的条件下正常受流。速度的提高对接触网的系统参数有了更严格的要求，尤其是接触网弹性与速度的匹配关系。作者通过对接触网系统参数的全

2、面研究，在原有既有运营线路的基础上，分析提高行车速度 10%的对接触网参数影响。 笔者以南京地铁一号线及二号线现行情况为例，提出的行车速度88Km/h 的构想，考虑到在运营区段进行提速，且原设计时速为 80km/h。必须对整个接触网系统进行参数分析计算。 一、输入资料假定 1、车辆受电弓输入数据 1.受电弓宽度及工作宽度 受电弓宽度为 1700mm，工作宽度为 1050mm 2受电弓的动态包络线 受电弓的动态包络线上下晃动量为 100mm，左右摆动量为 200mm。 2、接触线规格及张力 线材规格及张力表 二、行车速度对接触网参数影响分析及理论计算 车辆的行车速度直接关系到接触网的动态及静态特

3、性，因此在设计时，特别要注意，速度的变化使接触网的系统参数可能发生变化的地方，下面通过接触网系统各参数的变化， 1.最短吊弦长度 吊弦的作用是使接触线和承力索之间为弹性连接，为此就需要有一个最小吊弦长度，短于 0.5m 的吊弦特别是高速时呈刚性。吊弦将接触线的抬升刚性地传递给承力索，从而在接触压力分布上产生力峰值。吊弦的最小长度取决于两个方面，一个是车辆的行驶速度，一个是结构高度（弛度对吊弦长度的影响） ，其中行驶速度为最重要的条件。吊弦越短，它发生故障的概率越高，尤其是速度较高，接触线抬升较大的时候。 南京地区接触网结构高度为 1100mm，最短吊弦在试验区段理论计算大于 500mm（除刚柔

4、过渡处外） ，经理论计算该试验区段的最短吊弦满足时速 88km/h 的要求。 2.结构高度 结构高度是指在悬挂腕臂处接触线与承力索之间的距离，在相同锚段，相同跨距的情况下，较高的结构高度会改善接触网的动态特性，接触压力的波动相对较小。 南京地区试验区段极限温度下接触线与承力索的锚段长度相差 100米。 通过公式 L=n*L1*t* 吊弦的偏移量约为 50mm，远远满足在极限气温条件下，吊弦沿线路方向移动产生的偏角，半补偿链形悬挂不大于 30，全补偿链形悬挂不大于 20。 经理论计算试验区段的结构高度为 1100mm，结构高度满足时速88km/h 的要求。 3.受电弓的动态包络线、接触网风偏及拉

5、出值 根据南京地区车辆受电弓的资料确定受电弓动态包络线上下晃动量为 100mm，左右摆动量为 200mm。 接触网风偏验算主要是验算接触线的最大偏移。因此一开始就需要知道允许的最大偏移为多少。以南京的受电弓来考虑：受电弓的有效工作长度是 1050mm， 1050/2 为 525525-200=325。这个就是接触线的最大偏移就是我们的最大风偏的极限值。 根据公式 bmax=b0+T(a1-a2)2/2PmL2+(a1+a2)/2+r 试验区段的最大跨距为 50 米，拉出值为 200mm 最大风偏为 311mm 小于 325mm 经理论计算接触网的拉出值满足时速 88km/h 的要求. 4、接触

6、线的坡度 根据地铁设计规范，接触线的最大坡度在南延线及西延线设计时小于千分之六，满足 88km/h 的设置要求。 5、接触网零件强度 接触网设计的强度安全系数应符合下表的规定。 经理论计算接触网零件强度满足时速 88km/h 的要求。 6、接触网跨距 最大允许跨距与下列因素有关： 1）受电弓滑板的有效工作宽度（W） 2）受电弓的横向摆动量（X，与速度有关） 3）接触线风偏计算风速（Vmax） 4）接触线的拉出值（a） 5）曲线半径(R) 接触线最大允许偏移: B=W/2-X X 取 200mm，为 100km/h 以下受电弓晃动量 令接触线的最大偏移：bjmax=B 即： 直线上 以 L 为未

7、知数，解方程得： 式中：V-风速（一般 25m/s） （m/s） C-风载体形系数 1.25 Dc、Dj-承力索、接触线的直径(mm) 试验段直线最大跨距为 50 米，经理论计算满足时速 88m/h 的要求。 7、接触网的波动传播速度 接触导线的张力对接触网特性有决定性，波的传播速度是个基本参数，接触网的抬升必须保持在最低限度，以便实现良好的接触质量，支持装置会限制这些点上可能产生的垂直运动，在中、低速条件下，运行速度为波动传播速度的一半时，抬升值与接触网设备的弹性和受电弓作用的接触压力成比例，为了提高速度时保持良好的接触质量，接触压力也必须增加，根据公式 = 可知必须保持尽可能低的弹性以限制

8、抬升。因此为了保证接触网弹性，线路的最大允许速度不得超过架空接触网的波动传播速度的 70%。接触网波传播速度与接触线的张力及单位质量有关，随着接触线张力的增加，波传播速度增大，接触线单位质量的减少，波传播速度也会增大。 接触线波传播速度的计算公式为：C=3.6* 其中：C波传播速度（km/h） ； Fj接触线张力(N)； mj接触线的单位质量（kg/m） ； 经理论计算，试验最大速度满足小于波动传播速度 70%的要求。 8、弓网关系 接触网的弹性是表征接触悬挂结构性能好坏的重要标志之一。实际运行过程中由于受电弓的抬升力，当接触悬挂的弹性不均匀时，接触线的抬升量就有所不同，从而导致高速运行区段，

9、受电弓将在一定范围内上下波动，产生较大的惯性力，如此则对接触压力产生较大的影响，极易造成接触线的过度磨耗和离线拉弧现象，影响受流质量。 在弓网关系中，评价受流质量一个很重要的指标是接触力。受电弓弓头的归算质量在很大程度上影响着弓网间的接触力。弓头是由受电弓滑板支架、弓头引导装置和受电弓滑板组成。接触网专业在与车辆专业配合中，经常就受电弓滑板长度、引导导角等参数进行配合。滑板等尺寸的变化将改变受电弓弓头的归算质量。为了说明弓头质量对接触力的影响，见下式。 P0 ma P P0-受电弓的抬升力 m-受电弓弓头的归算质量 a-受电弓的弓头加速度，为矢量 P-弓网间的接触力 上式为简化的接触力计算公式

10、。在 a 具有相同的变化值 a 时，接触力 P 变化值为 ma。显然弓头归算质量 m 越小，ma 就越小，即接触力变化值越小，受电弓运行比较平稳，跟随性能好。但是应该注意到弓头质量的改变会造成受电弓固有频率的变化。 在国内时速 120 公里都采用 120N 的静态抬升力，为了验证磨耗与抬升力之间的关系，国内地铁还将受电弓抬升力由 120N 降为 100N 进行对比运行试验发现，受电弓的磨耗并没有因为抬升力的降低而降低，反而增加。通过分析认为受电弓的抬升力对于保持弓网良好接触起到了很大的作用，而且受电弓在不同的抬升高度时抬升力大小不同。在刚性悬挂4040mm 处，受电弓的抬升力约为 100N，低

11、于额定抬升力 20N，所以抬升力过小会造成弓网之间的不良接触，发生电气磨耗。因此经理论计算满足时速 88m/h 的要求。 三.结论及建议 1）受电弓抬升力与升弓高度之间的关系称为受电弓的静态特性。受电弓的结构应能保证受电弓在整个工作高度范围内有稳定的静态特性，抬升力的变化很小，保证弓网间有适度的压力。 2）静态接触压力控制着受电弓和接触网之间的相互作用。当受电弓向上运动时，由滑板对接触网施加的力，为获得最稳定的工作环境，在受电弓上下运动的整个工作范围内静态接触压力应均等。 3）本次计算受电弓的工作宽度为 1050mm，因此实际受电弓的工作宽度与运营的受电弓应保持一致。 4）提速 10%对既有运营线路来说，接触网的系统参数能满足速度提升的要求。 参考文献 于万聚，高速电气化铁路接触网， 中铁电气化局集团有限公司译，电气化铁道接触网， 梅桂明，张卫华刚性悬挂接触网动力学研究【J】 铁道学报 姓名：蔡彬彬、性别：男、出生年：1980 年、籍贯：江苏 南京、民族：汉、职位：工程师、职称：中级、 作者简介：任职于南京地铁建设有限责任公司，从事轨道交通供电系统工作 10 年 研究方向：轨道交通供电系统。