第一节高速接触网的振动特性

第一节高速接触网振动特性华东交通大学电气学院电气化教研室刘仕兵2/4/2023

接触网——受电弓系统的受流（能量传递）过程是在动态中完成的。对于同一系统而言，列车速度越高，维持弓网间良好接触越困难，受流质量随之下降。当速度超过系统正常允许范围以上时，受流性能会严重恶化，甚至影响列车正常运行。

高速电气化铁路不能沿用现有常速下的各种系统，在高速领域内的不同速度段，要解决的问题也不尽相同。

高速受流技术是高速电气化铁路关键技术之一。

弓网关系强调接触网与受电弓是一个整体，研究弓网关系就是研究两者间的相互作用。概述2/4/20231弓网关系的主要问题振动系统移动负荷动态接触2/4/20231弓网关系的主要问题2/4/20231弓网关系的主要问题2/4/20231弓网关系的主要问题2/4/20231弓网关系的主要问题2/4/20231弓网关系的主要问题2/4/2023接触网包括接触线、承力索、吊弦、定位器以及其它零件，既有均布质量，又有集中质量，是一个非常复杂的振动系统。

当受电弓与接触网接触并高速运行时，受电弓弹簧系统的振动、列车车体的振动以及风力等因素均参与作用。2高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性与接触网振动有关的因素：静态因素接触网的弹性（弹性——单位垂直作用力弓起接触线的抬升，与跨距成正比，与接触网的张力和成反比）；接触网的弹性不均匀程度（弹性沿跨距的一致性）弹性及弹性不均匀度与接触线截面、接触线抗拉应力、接触网跨距、结构高度、预弛度及有无弹性吊索有关，与接触网的施工精度有关。动态因素

受电弓的跟随特性与受电弓工作高度有关受电弓的空气动力特性与受电弓数量及间距有关2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20232高速接触网的振动特性2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用接触线与受电弓的相互作用决定供电可靠性和供电质量。起相互作用依赖于受电弓和接触网的设计方案及大量的参数。弓网系统要求通过连续的，即不中断的电气和机械接触给牵引车辆供电，与此同时要求接触线和滑板的磨耗保持尽可能低的程度2/4/2023接触线与滑板的匹配接触线和滑板的使用寿命取决于:受电弓作用在接触线上的接触压力；制作受电弓和滑板的材料；滑板的数量和制作尺寸；通过接触点的电流；牵引车辆的速度；线路处于隧道或区间的环境系数。3接触网和受电弓的相互作用2/4/2023纯铜和铜合金（纯铜、银铜合金、镁铜合金等）已成为接触线的主要材料，这也决定了接触网成本比较高

钢、铜合金、石墨和金属碳已经用作滑板材料3接触网和受电弓的相互作用2/4/2023弓网接触压力弓网接触压力连接两个机械系统（接触网和受电弓），这两部分均能振荡并且具有各种不同的质量模块、弹性系数、衰减系数和自然频率。由于接触网具有弹性、在受电弓作用到接触网上时就使接触线有一定的抬升量。实际上，沿接触线锚段变化的弹性导致受电弓周期性上下运动，这种运动幅度取决于抬升力本身。随着速度的增加，动态部件对接触压力的影响越来越大，为了保持受电弓滑板沿着接触线并不间断地与接触线接触，接触压力的值必须保持在一定范围，即动态范围3接触网和受电弓的相互作用2/4/2023动态接触压力分力当受电弓高速运行时，弓头上下振动，根据牛顿第二定律，受电弓弓头归算质量与弓头上下振动的加速度之积为动态接触压力分力。它主要取决于速度、架空接触网和受电弓的动态特性及其数量和间隔，还取决于牵引车辆的运行状态和线路质量。所谓受电弓的归算质量，就是把整个活架式的受电弓归算到接触线高度的一个质量，它与受电弓弓头具有相等的垂直加速度。归算质量不是一个常数，与受电弓的升高程度有关。3接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/20233接触网和受电弓的相互作用2/4/2023弓网