接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響

2016-01-11 16:39:27 來源：用戶投稿作者：如鋼

9.5.1 概述

大量的設(shè)計(jì)參數(shù)影響著為列車提供電能的接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，特別是那些高速運(yùn)行的列車。接觸網(wǎng)和受電弓的相互作用的理論研究 (見第9.2節(jié)) 制定出了用于評(píng)定各種參數(shù)影響的一系列標(biāo)準(zhǔn)定義。除此之外，也掌握了檢驗(yàn)兩個(gè)部分系統(tǒng)相互作用的測(cè)量方法，并且進(jìn)行了對(duì)各參數(shù)在運(yùn)行接觸質(zhì)量方面影響的試驗(yàn)性研究 [9.8、9.30](見第9.4節(jié))。從這些研究中得出的結(jié)論可以作為電氣化鐵道相互作用的接觸網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)的依據(jù)。

9.5.2 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

9.5.2.1 彈性和抬升

接觸網(wǎng)的抬升必須保持在最低限度，以便實(shí)現(xiàn)良好的接觸質(zhì)量。此外，支持裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)會(huì)限制在這些點(diǎn)上可能產(chǎn)生的垂直運(yùn)動(dòng)。在低、中速條件下，即運(yùn)行速度達(dá)到約50%的波傳播速度時(shí)，抬升值與接觸網(wǎng)設(shè)備的彈性和受電弓作用的接觸壓力成比例。為了在提高速度時(shí)保持良好的接觸質(zhì)量，接觸壓力也必須增加。這就是說必須保持盡可能低的彈性以限制抬升。

圖9.39 利用FEM計(jì)算得出的德國(guó)鐵路設(shè)計(jì)的Re250型架空接觸網(wǎng)的彈性圖

圖9.40 德國(guó)鐵路AG公司采用的Re100、Re160、Re200和Re250型標(biāo)準(zhǔn)架空接觸網(wǎng)的彈性

接觸網(wǎng)的彈性，可以通過建立足夠精確度的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)有限元法 (FEM)進(jìn)行計(jì)算。

圖9.39為計(jì)算出的德國(guó)鐵路設(shè)計(jì)的Re250型接觸網(wǎng)的彈性圖形。[9.17] 中描述了相應(yīng)的計(jì)算方法。圖9.40中列出了德國(guó)鐵路各種標(biāo)準(zhǔn)的接觸網(wǎng)的經(jīng)過大量測(cè)量得出的各種數(shù)值，以供比較。

可利用下列公式計(jì)算跨距中間的彈性

式中 l——縱向跨距，m;

H_CW——接觸線張力，kN;

H_CA——承力索張力，kN;

k——系數(shù)(3.5～4.0)。

上述內(nèi)容選自參考文獻(xiàn) [9.31]。在懸掛系統(tǒng)中，沒有彈性吊索的k=4.0，有彈性吊索的k=3.5。

表9.2 接觸網(wǎng)彈性和彈性均勻度的規(guī)格

列車速度(km/h)	彈性 (mm/N)	彈性均勻度 (%)
≤100	1.20	50
≤160	1.20	30
≤200	1.10	20
≤280	0.60	10
>280	0.40	8

圖9.41說明，式 (9.80) 求得的接觸網(wǎng)彈性近似值是可靠的和可接受的。

懸掛點(diǎn)外的彈性取決于接觸網(wǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如果在懸掛點(diǎn)上的接觸網(wǎng)沒有彈性吊索，懸掛點(diǎn)上的彈性只能實(shí)現(xiàn)跨中值的30% ～50%。但加上彈性吊索的接觸網(wǎng)懸掛點(diǎn)上的彈性可以大約增加到跨中值 (圖9.41) 的90%。

圖9.41 帶彈性吊索和不帶彈性吊索的接觸網(wǎng)跨中的彈性為張力的函數(shù)(跨距65m，測(cè)量值和近似計(jì)算估算值的比較)

隨著列車速度的提高，彈性的均勻性顯得越來越重要。彈性均勻度

其中，e_max和e_min是彈性的最大和最小值，彈性具有沿跨距變化的特性。均勻度低于10%的，對(duì)高速接觸網(wǎng)比較合適并易于實(shí)現(xiàn) (見表9.2)。由受電弓作用的接觸壓力的平均值和接觸網(wǎng)的彈性決定接觸線抬升。隨著列車速度的提高，一個(gè)動(dòng)態(tài)抬升成分被添加到靜態(tài)值上。這一動(dòng)態(tài)量隨速度提高而明顯增加，是接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)函數(shù)。圖9.42 (摘自 [9.7]) 是作為列車運(yùn)行速度的函數(shù)的動(dòng)態(tài)抬升值與靜態(tài)值的各種計(jì)算結(jié)果的比較。計(jì)算的靜態(tài)值就是由受電弓作用的平均接觸壓力和接觸網(wǎng)彈性的產(chǎn)物。對(duì)于設(shè)計(jì)速度為200km/h (Re 200型) 的接觸網(wǎng)，只是在230km/h及以上速度時(shí)，測(cè)得的動(dòng)態(tài)抬升值才超過了計(jì)算數(shù)值。在更高的速度條件下，要注意動(dòng)態(tài)成分的迅速增長(zhǎng)。