电力机车接触线高平顺率的研究

电力机车接触线高平顺率的研究

随着中国电气化铁路的快速发展，高接触面积的要求越来越高。而高速电气化铁路高平顺率对改善弓网取流起着积极的作用,因此,结合轨道线路技术条件的提高,加大对接触线高平顺率研究探讨具有重要意义。1接触线间距的差值小,有以下两个含义悬挂于轨道平面上方的接触线,是通过承力索及吊弦的高度变化来保持其相对于轨平面的平行关系的。接触线高平顺指的是相对于轨平面而言,接触线与轨平面的实际间距与理想状态下的平行关系时的间距的差值小。具体来讲,接触线的高平顺有两方面的含义:高平性-接触线与轨平面的实际间距与理想的平行状态下的间距的差值要小;高顺性-接触线本身要顺平如一体,使电力机车受电弓高速滑过时顺畅无碍,即安装于接触线上的线夹、设备与接触线相连的接点等处应对接触线本身的顺直性无大的副面影响;接触线高平顺率指悬吊接触线的相邻两个固定点(尤指吊弦点)处,接触线与轨平面的实际间距与理想的平行状态下的间距的差值变化率要小,使接触线整体上顺平,不存在妨碍电力机车受电弓顺利的障碍,确保高速运行的电力机车受电弓能够比较理想的追随接触线。2高速条件下接触网系统结构的优化设计在轮轨式高速电力牵引系统中,接触线的实际作用类似于高速铁路轨道系统中的轨平面。接触线于轨平面基本平行,其间距即为确保电力机车安全运行的有效空间。严格来讲,接触线与轨平面应该是完全平行而不是基本平行,理想状态下的完全平行最有利于电力机车的平稳运行,但客观上做不到。由于电气化铁路架设施工、检修等条件限制,作为长距离、小截面、悬挂性线条的接触线所具有的柔性与长距离、大截面、铺设性的高速重轨所具有的刚性之间的存在相当大差别,从客观上就限定了我国的接触线与轨平面之间的关系是基本平行而不是完全平行。为了尽可能的使接触线与轨平面间达到完全平行的理想状态,通过计算机仿真系统的模拟试验研究,对接触网系统结构的设计已在整体上从重型、复式等角度进行了技术优化处理,使接触线相对于轨平面能保持较理想的平行关系,以满足高速运行条件下电力机车对接触线的高平顺要求。事实上,与常速条件下相比,接触线相对于轨平面更不容易保持较理想的动态平行关系,以达到满足高速运行条件下电力机车对接触线的高平顺要求,致使高速条件下的弓网取流状态恶化,且速度愈高、弓网问题愈尖锐。通过分析其危害性不难得出如下结论:接触线达不到较理想的平顺度要求是造成电力机车受电弓离线的主要原因,电力机车受电弓离线率的上升不仅破坏电力机车保持高速运行状态,同时也破坏接触线的不平顺程度。因此接触线存在不平顺,必然导致弓网取流质量的不稳定和供电故障隐患的大量存在,进而加重了接触线的非正常性磨耗,缩短了接触线的有效使用期,既无形中加大了维修工作量,又提高了养护成本。3悬挂点高度误差鉴于我国电气化铁路发展的实际技术水平,比较成熟的是在常速(时速≯140km/h)领域,所以,对接触线的顺平度的检测与衡量还有待于向高速技术方向进一步的探索和发展。依据我国现行的《铁路电力牵引供电工程质量检验评定标准》(TB10421～2000)中4.6.8条第2项“接触线悬挂点距轨面的高度应符合设计要求,允许偏差±30mm”的规定可以看出,仅规定了悬挂点的高度误差。按通常理解,悬挂点仅指定位点处、且相邻两点间距即为跨距(一般为30～60m),而不是吊弦点处(两相邻吊弦点间距一般为4～10m)。假设一组悬挂点的接触线的实测高度与设计高度之间的误差依次为:A点10mm、B点30mm、C点40mm、D点30mm、E点5mm,依据现行规范可知:C点超标,经返工调整,调整后C点误差为-30mm,返工后A、B、C、D、E点均不超标,但B～C、C～D两处的坡度明显比调整前高,极不利于电力机车受电弓的追随,因此返工后A～E点全段的接触线平顺度远不如返工前。通常,相邻两悬挂点间距内(即一个跨距、一般为30～60m)布置有3～8根吊弦(两相邻吊弦点间距一般为4～10m),而两相邻吊弦的长度均为人为设置、且不可避免的存在对轨面高度的误差。显然,现行规范对此种情况的误差没有给出明确规定,恰恰又是这种没有给出明确规定的误差的危害性更大;根据现场实测,同一跨距内两相邻吊弦处存在的对轨面高度的误差有时相当大、甚至于远远超过规定的悬挂点的高度误差。从实际检测的具体手段来看,现在我国接触网的检测方式是以静态检测为主,静态检测的目的是为了保证机车运行中接触线的高顺平,因此动态检测是我们的发展方向。4高速接触网检测技术4.1对应用于轮轨式高速电力牵引系统中的接触网来讲,其接触线相对于轨平面不容易保持较理想的平行关系,须从技术角度、尤其是从有利于弓网关系方面比选出适合我国国情的高速接触网系统。4.2细化高速接触网的具体技术要求,严把设备生产、施工安装关,确保所选方案中所定技术参数的实际兑现率。4.3积极展开高速条件下《铁路电力牵引供电工程质量检验评定标准》中有关接触网动、静态检测技术的应用方面的研究、尽快制定出适用于我国高速系统的《铁路电力牵引供电工程质量检验评定标准》。4.4有针对性地提高我国自行研制、生产、配备高速接触网动态检测设备的能力。4.5