高速电气化铁路弓网间接触压力检测技术

高速电气化铁路弓网间接触压力检测技术

近年来，许多国家都发展了高速铁路，中国也在发展高速铁路。在高速铁路系统中，与列车速度直接相关的是预测送流系统。换言之，当列车高速运行时，必须保持接收状态，即送流网络与接触线之间的接触压力。当接触压力小时，容易形成电子弓分离接触线，导致焊接破坏。当接触压力过大时，接触压力过大，导致接触压力过大，导致接触线局部弯曲，导致接触线劳动障碍，增加接触线的磨损。为了发展我国的高速铁路运输网技术，必须掌握测量弓网之间垂直接触压力的技术。目前,我国弓网间接触压力的实际测量数据十分缺乏,这方面的数据主要来源于德、法、日等国,不适合我国对弓网间接触压力的研究和受流质量的分析,同时不利于我国引进恰当的接触网悬挂系统。为提高接触网的施工质量,电化局于1997年引进了当今世界上先进的接触网检测车,此车不仅能够检测接触网的静态特性,还能检测接触网的动态特性,该车可以准确地测量弓网间垂直接触压力和弓网间水平摩擦力,测量冲击加速度、列车速度等其它相关参数,电化局采用该车对南昆线、京郑线、广深线、湘黔线等多条接触网线路进行检测,为探讨弓网间的关系,可以利用这些检测数据进行分析。1受电弓网间接触压力检测技术接触网检测车的检测弓采用WBL—85型高速受电弓,双滑板结构,具有重量轻、跟随性好等特点,接触式检测系统在受电弓滑板与支架之间安装4个垂直载荷传感器和4个水平载荷传感器,由隔离变压器为传感器供电,传感器检测到接触压力信号后,经安装在车顶上部数据采集系统放大滤波、光电转换,由光缆将该信号传输到下部数据处理器中,下部数据处理器将光信号转变为电信号,再送到主计算机,可检测到弓网间的接触压力、水平摩擦力和其它相关参数等,并将其打印出来。2运营计划对接触网的影响接触网检测车先后对南昆、广深、京郑、湘黔等线多条接触网线路进行检测,根据检测各区段的打印报告,针对不同的速度确定采样区段,参考对应的打印曲线、记录数据计算。检测的打印报告见表1。接触网检测车主要在接触网竣工前进行冷滑检测,其试验时间较短,受现场施工工期和运营计划的影响,没有时间对同一条线路采用不同的恒定速度进行检测,基本上是根据开通时间对接触网进行冷滑检测,因此,只能对某一段接触网以基本恒定的速度进行检测。接触压力是按高斯定律分布的,其标准偏差值在平均值上下波动,并对采样区段相应的接触压力平均值、标准偏差、最大接触压力、最小接触压力等参数进行计算。接触压力平均值:F¯¯¯=1nΣi=1nFiF¯=1nΣi=1nFi接触压力的标准偏差:σf=1nΣi=1n(Fi−F¯¯¯)2−−−−−−−−−−−−√σf=1nΣi=1n(Fi-F¯)2最大接触压力:Fmax=F¯¯¯+3σfFmax=F¯+3σf最小接触压力:Fmin=F¯¯¯−3σfFmin=F¯-3σf对于每一区段的采样个数基本上为40～50个,对于个别区段如隧道和速度太低区段采样个数为20～30个,经过仔细的计算,各区段的悬挂参数和计算数据如表2、表3所示。2.1触线和隧道接触线悬挂参数:悬挂形式为简单链型悬挂;正线接触线采用LXGJ-79+TCG-110;隧道接触线采用TJ-95+TCG-110;正线补偿张力25kN;结构高度1.3m。2.2导线和结构悬挂参数:悬挂形式为简单链型悬挂;正线接触线采用进口银铜导线;结构高度1.1m;正线补偿张力30kN。根据京郑线的接触压力计算表画出对应的接触压力曲线图,如图1所示。2.3导线制作和结构高度悬挂参数:悬挂形式为简单链型悬挂;接触线采用进口银铜120导线;高速段结构高度1.4m;补偿张力为20kN+15kN;中速段结构高度1.1m;补偿张力为17kN+13kN。3锚点标准偏差分析根据各线检测的接触网参数曲线、打印的检测报告和采样数据的计算参数,对这几条电气化铁路的接触压力分析可归纳为以下几条:(1)从图1及表3对京郑线弓网间接触压力参数的分析如下,30km/h时F¯¯¯=74.83N‚σf=8.90NF¯=74.83Ν‚σf=8.90Ν;75km/h时F¯¯¯=83.86N‚σf=13.76NF¯=83.86Ν‚σf=13.76Ν;97km/h时F¯¯¯=85.94N‚σf=15.47NF¯=85.94Ν‚σf=15.47Ν。随着列车速度的不断增加,弓网间接触压力也逐渐增大,平均接触压力、接触压力标准偏差也逐渐加大。(2)在相同的速度下,南昆线同京郑线比较,40km/h时,南昆线σf=8.52N、Fmin=51.53N、Fmax=102.67N,京郑线σf=8.04N、Fmin=53.63N、Fmax=101.63;50km/h时,南昆线σf=11.56N、Fmin=42.38N、Fmax=111.74N,京郑线σf=8.16N、Fmin=54.74N、Fmax=103.69N;60km/h时,南昆线σf=10.33N、Fmin=46.20N、Fmax=107.70N,京郑线σf=9.15N、Fmin=48.10N、Fmax=103.00N。南昆线的标准偏差始终要大一些,决定标准偏差大小的主要因素是接触网的弹性不均匀度。标准偏差大造成弓网间接触压力的变化加大,加快了导线和受电弓的磨损,南昆线的最大和最小接触压力比京郑线的数据变化大也说明这一点。从接触压力分析,京郑线比南昆线的弓网接触质量要好。(3)从广深高速线来看,高速段直线上F¯¯¯=79.79NF¯=79.79Ν、σf=9.58N,中速段直线上F¯¯¯=77.24NF¯=77.24Ν、σf=12.62N,高速段与中速段的平均接触压力相差不大,但标准偏差要略小一些,与检测曲线和打印报告相结合,高速段的接触压力变化较小,说明35kN的大张力补偿对改善弓网接触质量是有效的,高速段比中速段的弓网接触质量要好。(4)就计算的最小接触压力而言,无论广深、京郑、南昆线都存在最小接触压力小于40N的情况,随着速度的提高,最小接触压力减小,经电化局接触网检测中心检测的线路在速度增大时,检测到的最小接触压力存在小于40N的个别跨,检测车采用的静态接触压力为70N,对于高速接触网是否有必要将静态接触压力提高到80N应进一步探讨。(5)从南昆线的检测结果来看,45km/h时,隧道外σf=11.92N,隧道内σf=12.93N;55km/h时,隧道外σf=11.47N,隧道内σf=12.79N。隧道内的接触压力变化要大一些,改善隧道内的弓网接触质量是设计、施工的努力方向。(6)京郑线是我国施工标准要求较高的线路,导线也采用了进口导线,从计算结果来看,当列车速度超过80km/h时,计算的最小接触压力减低到40N左右,且标准偏差增加较快,京郑线如果要提速,接触网要做相应的调整,改善弓网接触质量,延长接触网的使用寿命。(7)根据京郑线、湘黔线、北京环线的试验结果来看,导线的质量对弓网接触质量有明显的影响,虽然在低速情况下不影响取流,但从检测到的接触压力曲线和数据上