地铁车站接触网悬挂方式受流特性分析

地铁车站接触网悬挂方式受流特性分析

0洪柳河布柳河水系成都地铁2号线一期工程始于三环路以北的成灌站，止于老成华路以北的经济干部站。线路全长22.79km，设18座地下站，含洪柳车辆段与综合基地1处。该工程推荐采用DC1500V供电电压制式。本文在介绍了该工程地下段可以采用的架空刚性悬挂、弹性支撑简单悬挂和全补偿简单链形悬挂方案的基础上，重点从受流方面分析了3种接触网悬挂方式在满足供电制式和行车安全条件下的受流特性。1国内外接触网悬挂类型介绍1.1接触网络悬挂类型1.1.1列车快速运行架空刚性悬挂由1根“Π”型汇流排和1根接触线组成，悬挂结构简单、紧凑，弓网间接触稳定，磨耗均匀。对刚性接触网采取相应的技术措施、改进受电弓参数及追随性能能满足列车快速运行的要求。架空刚性接触网分为垂直悬挂方式和水平悬挂方式2类，见图1和图2。垂直悬挂方式是靠水平悬挂角钢调节导线拉出值，利用垂直悬吊螺栓调节导线高度，安全可靠性高；水平悬挂支持装置通过各零件的铰接以悬臂方式与隧道侧壁或隧道结构相连接，可以改善刚性悬挂点的弹性，该装置可适应行车速度为160km/h的弓网受流要求。1.1.2弹性边界层悬挂弹性简单悬挂的接触线通过具有弹性的支持装置，即弹性支座来悬挂和定位。同时，辅助馈电线一般由多根硬铜绞线组成，以满足地铁电动车辆电流大的需要。弹性简单悬挂是上海轨道交通1号线和2号线接触网悬挂的主要方式，其关键部件弹性支座为引进德国西门子公司的专利产品。该悬挂方式对弹性支座的性能要求较高，同时和简单链形悬挂一样，要求双接触线在定位点处保证等高，定位器在曲线处安装要保证双接触线的等高，避免受电弓通过时形成接触不良和产生偏磨现象。图3是弹性支撑简单悬挂图。1.1.3高速运行列车功能全补偿简单链形悬挂广泛应用于国内外国铁和城市轨道交通。它具有技术成熟、安全可靠、适应的行车速度高、施工运营维护方便、国产化程度高等优点，但结构复杂，维护费用相对较高。在列车高速运行下，要求弓形腕臂或直腕臂的定位装置结构轻型化，如图4—图5所示。定位器在曲线处安装要保证双接触线的等高，避免受电弓通过时形成接触不良和产生偏磨现象。1.23不同的悬挂式选择正线3种不同悬挂方式主要技术参数见表1。23分析接触网悬挂类型的输给特性成都地铁2号线工程最高时速80km为接触网受流提供了良好的基本条件，3种悬挂方式的受流特性研究分析均在该时速条件下进行。2.1道交通1号线和2号线地下段弹性支撑简单悬挂的接触线是通过具有弹性支持装置来悬挂和定位的，和简单链形悬挂一样，要求双接触线在定位点处保证等高，以消除接触网上的硬点。我国上海轨道交通1号线和2号线地下段采用了这种悬挂方式，其关键部件弹性支座为引进德国西门子公司的专利产品。该悬挂方式在行车速度80km/h时，直线段跨距值一般为8～10m。据国外资料介绍，当受电弓和弹性支撑元件参数一定时，弓网受流的质量与跨距的大小关系较大，跨距越大，弓网受流质量越差。国外的弹性支撑元件其适用速度为100～130km/h。目前，弹性元件已经实现国产化，并在上海1号线北延伸线和明珠线二期首次采用，其适用速度为80km/h。2.2弓网仿真分析简单链形悬挂是通过增加接触线的张力和缩小悬挂点间的跨距来改善接触悬挂的弹性以及其弹性不均匀度，接触悬挂的弹性均匀程度与弓网间的接触压力和接触线抬升量关系密切，实验研究是利用CATMOS模拟软件对简单链形悬挂进行弓网仿真计算的。(1）仿真条件。a.悬挂组合：单承力索、双接触线；b.导线张力：12kN;c.跨距值：25m;d.结构高度：270mm。(2）仿真结果。受电弓接触压力仿真见图6，接触线抬升量仿真见图7。从图6、图7和表2显示：全补偿简单链形悬挂接触线的振幅较小、弓网接触压力的最大值和最小值理想，且接触压力的离散性也很小，受流质量好。2.3刚性悬挂的不直自由度分析(1）架空刚性悬挂采用“Π”型汇流排结构，刚性悬挂与受电弓的关系如图8。(2）刚性悬挂受流特性分析。由于刚性悬挂的接触压力随受电弓的抬升力而变化，若接触悬挂的高度一定，而且是完全平滑的，那么弓网就能处于良好的接触状态，即接触悬挂和受电弓的工作状态是根据刚性悬挂的不直平度来决定的。根据理论推导，弓网间接触压力不为负，受电弓不离线的受流条件为式中，a为多普勒系数；λ为反射系数；W为受电弓的等值重量：W=mg。现假设刚性悬挂的两定位点间距离为10m,P0/W=0.25,0.5,1.0,v=80km/h，将P0/W作为参数描绘出刚性悬挂无离线速度曲线，如图9所示。从图9中可以看出：a.在受电弓参数、行车速度一定的情况下，适当选择悬挂点间距，将刚性悬挂的不直平度控制在一定范围内，即可满足在给定速度下电动车组的正常受流。b.行车速度越高，a值就越小，对刚性悬挂本身的制造、施工要求就越严格。c.受电弓的参数值P0/W将影响刚性悬挂的受流特性。P0/W越大，无离线速度特性曲线越好，即要求受电弓具有良好的跟随粘着性能。d.在选择受电弓的机械参数时，应尽可能地减小其归算质量，同时在允许的前提下