第12讲高速接触网的性能控制参数

高速接触网的性能控制参数主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院2011.09.18成都第3讲高速接触网的性能控制参数3.1接触线及相关概念3.2接触悬挂的振动和波动3.3接触悬挂弹性本讲主要内容一高速接触网对接触线的要求工作环境：露天，承载800A以上的工作电流承受30kN以上的机械张力；热效应（电流焦耳热，环境辐射热、电弧高温）作用明显热效应会使导线晶体结构异化，机械强度下降；机电气损耗、机械振动、化学腐蚀也会使机械强度下降;要求：具有良好的导电性能，能承载800A以上的工作电流以及短时短路电流具有良好的机械特性，能承受30kN以上的机械张力且安全可靠能在这些工作环境中长期保持这些优良性能!二与接触线相关的基本概念与接触线相关的主要概念

拉出值；

导高；◆坡度；

弛度；◆

磨耗；◆

载流量；◆

波动速度；◆

疲劳。各国120接触线横断面尺寸铜接触线横断面二与接触线相关的基本概念◆接触线磨耗接触线磨耗面积磨耗面积计算用图什么叫接触线磨耗？如何测量和计算磨耗？用途是什么？有何标准？二与接触线相关的基本概念◆接触线磨耗接触线磨耗面积测量主要观测点和测量方法测量目的张力调整或换线磨耗面积计算用图标准

当全锚段接触线平均磨耗超过接触线截面积的20%时应整锚段更换接触线；接触线局部磨耗达25%时应局部补强；接触线局部磨耗达30%时应将接触线切断并用接触线接头线夹连接，应保证接头处过渡平滑，必要时应安装吊弦使该处接触线约高于相邻吊弦点0~10mm，但不应形成明显负弛度。对于运行速度在200km/h以上接触网，一个锚段内不允许有两个及以上接触线接头。二与接触线相关的基本概念◆接触线坡度

两定位点接触线之高度差与其水平距离的比值称为接触线坡度。接触线坡度及其变化率对受电弓取流的平稳性有重要影响，速度越高对接触线坡度要求越严。

对于运行速度在120km/h以下的普速接触网，接触线坡度应控制在3‰以下，困难时不超过5‰；

对于准高速接触网，接触线坡度应控制在2‰以下，困难时不超过4‰；

对于运行速度在200km/h以上的高速接触网，接触线坡度应控制在1‰以下，困难条件下不超过3‰。范例1

假设（支撑点1到支撑点2）的公差值为+20mm，下一个支撑点（支撑点3）处的导高则应保持相同或抬高。不允许向下倾斜。支撑点1.FH=5300mm支撑点2FH=5320mm支撑点3Linea…FH=5330mmLineb…FH=5320mm∆FH=+10mm∆FH=+20mm∆FH=0mm例2（a线）

假设（支撑点2）不采用最大误差值，在另一方向接触线的工作坡度则允许达到最大值。

支撑点1FH=5300mm

支撑点2FH=5295mm

支撑点3.FH=5310mm∆FH=+15mm∆FH=-5mm例2（b线）

假设（支撑点2）不采用最大误差值，给定的导线（b线）坡度相同，（b线）则可采用20mm最大坡度值。支撑点1…FH=5300mm 支撑点2…FH=5295mm

支撑点3…FH=5275mm∆FH=-5mmchangeofsign

∆FH=-20mm接触线的高度、坡度、坡度变化率◆接触线坡度二与接触线相关的基本概念二与接触线相关的基本概念◆接触网载流量理论计算公式二与接触线相关的基本概念◆接触网载流量理论计算公式辐射散热二与接触线相关的基本概念◆接触网载流量理论计算公式辐射吸收热二与接触线相关的基本概念◆接触网载流量理论计算公式对流散热二与接触线相关的基本概念◆接触网线索选型考虑的因素

接触线的波动速度和最大补偿张力

流经承力索以及其他附加导线的牵引电流；

接触导线出现磨损后所造成的载流量下降；

导线最大允许磨耗量及其安全系数；

接触线(网)出现局部发热时的安全系数；

接触网线索的高温软化特性。

接触线截面大小及其性价比。

接触线截面大小与受流质量、可施工性和可维护性一与接触线相关的基本概念◆接触线安全系数接触线的安全系数计算式导线张力20KN25KN30KN张力差10%10%10%安全系数2.02.22.02.22.02.2导线强度488.99537.89611.24672.37733.49806.84一与接触线相关的基本概念◆接触线安全系数高速铁路设计规范(试行)(TB10621-2009J971-2009)规定的接触线安全系数安全系数=未软化的导线最小拉断力X导线允许磨耗系数/导线额定或最大工作张力接触线最大许用应力计算式及案例最大许用应力=未软化的最小拉断力X最高温度系数X接触线允许磨耗系数X风冰荷载系数

X补偿效率系数X终锚线夹系数X焊接接头系数一与接触线相关的基本概念◆承力索安全系数高速铁路设计规范(试行)(TB10621-2009J971-2009)规定的承力索最大许用张力最大许用应力=未软化的最小拉断力X最高温度系数X风荷载系数X冰荷载系数X补偿效率系数X终锚线夹系数X垂直荷载系数二与接触线相关的基本概念◆接触线波动传播速度

定义：静止接触线在受到受电弓瞬间抬升力作用后所产生的上下振动的振动波沿接触线传播的速度。

计算式推导过程(见振动微分方程)；

波动速度与接触线抬升量的关系；

不同速度利用率情况下的接触线振动和抬升波动速度波速利用系数三接触线的振动和波动◆接触线振动方程接触线瞬间受力分析

根据牛顿运动定律有在受电弓抬升力作用下，接触线只有上下运动没有左右运动，亦即微分段没有沿X轴方向的运动，微分段两端的水平张力相等且等于导线的外加张力。在垂直方向，设作用于微分段两端的垂直分力分别为Fa和Fb，则

三接触线的振动和波动◆接触线振动方程该微分方程的解为令得上式即为接触悬挂的振动微分方程，其中C即为接触线的波动传播速度三接触线的振动和波动◆接触线振动方程在一个跨距内，任一点的动抬升量是随时间变化的，当速度增大时，不仅括号中表征振动影响的第二项的值随着增大，而且括号外的乘积因子也随着增大。列车运行速度越高，接触悬挂的振动越大，接触线的动抬升量(即振幅)越大。当运行速度接近波动速度时，接触线的振幅将为无穷大。由此反推可知：要提高列车的运行速度，必须增大接触悬挂的波动速度，使其远大于列车运行速度，从而降低接触悬挂的振动和接触线的动态振幅。三接触线的波动和振动◆接触线的抬升量由上式可得受电弓对接触线产生的静态抬升量无穷三角级数是函数的傅立叶级数展开式，由此可求得受电弓静止于某点时的静抬升量即三接触线的波动和振动◆接触线的抬升量

四接触悬挂弹性◆接触悬挂弹性简单链形悬挂的弹性弹性链形悬挂的弹性两吊弦间的悬挂弹性复链形悬挂的弹性定义抬升量四接触悬挂弹性◆接触悬挂弹性弹性不均匀系数典型接触悬挂的弹性值弹性是某一点整个跨距或锚段用五接触网高速动态表征参数◆接触网的高速动态特性多普勒因数、增强因数与运行速度的关系反射系数多普勒系数增强系数波速利用系数波动速度六接触线的弯曲疲劳◆接触网的高速动态特性屈服曲线速度－应力特性曲线AgCu120（波动速度540km/h）七例题◆某锚段接触网，为JTMH120+CTMH150弹性链形悬挂,接触线单位长度的自重为1.35kg/m，承力索单位长度的自重为1.065kg