高速铁路接触网特点及要求(1).ppt

高速铁路接触网特点及要求,一、高速接触网与普速接触网的比较,22高速铁路接触网特点及要求,接触网的波动特性发生了变化。空气阻力对弓网的作用明显。牵引负荷大，对接触网的电气强度及接地系统有更高的要求。线索张力大，对接触网的机械强度，受流稳定性要求更高。牵引电流大，高速列车单车电流可达6001000A，而普速列车电流一般不大于300A。高次谐波产生的高频电磁场对通 讯环境有较大影响，应采取必要的防护措施。运行密度高。客运专线列车追踪间隔一般为34分钟；客运专线列车运行速度一般在250km/h以上。,一、高速接触网与普速接触网的比较,22高速铁路接触网特点及要求,一、高速接触网与普速接触网的比较,22高速铁路接触网特点及要求,22高速铁路接触网特点及要求,二、高速弓网系统的受流特性,1、高速受电的特点,（1）高速列车运行速度一般在250km/h以上，其受电弓沿接触网导线移动的速度大大加快。使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而对受电产生影响。（2）高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力也是影响高速受流的一个重要因素。（3）高速列车所需的牵引功率较常速列车大得多，多弓受电既增加阻力、加大燥声，又引起接触网的波动干扰，这需要解决受电弓从接触网大功率受电的问题。,22高速铁路接触网特点及要求,二、高速弓网系统的受流特性,2、接触网受电弓系统,（1）在最高行车速度和更大的速度变化范围内应能保证正常供电；（2）应有更高的耐磨性和抗腐蚀能力；（3）对接触网的结构和布置应有更高的要求；（4）在接触网的接触悬挂方面，应有更为先进的接触悬挂装置。,高速受电对接触网的要求,受电弓,接触网,弓网受流,弓和网是两个独立的机电系统，受电弓高速移动，接触网固定不动，二者是动与静，刚与柔的耦合受电弓和接触网的设备属性和功能属性相分离；弓网是一个整体，是一个系统；弓网受流问题是一个系统工程问题，设计、分析、解决弓网问题必须从系统的认识出发，设计和实施一个整体，以求达到所希望的效果。系统工程是工程技术，是技术就不宜泛称为科学。,22高速铁路接触网特点及要求,二、高速弓网系统的受流特性,2、接触网受电弓系统,22高速铁路接触网特点及要求,三、弓网系统产生的影响,1、弓网间的接触压力,接触压力不断变化，存在静态作用力与动态作用力两种表现形式。静态下的(指静止或低速情况下)弓网作用力来源于受电弓升弓后对接触线的垂直压力，反映了接触网和受电弓的静态特性；静态作用力越大，滑板和接触线的机械磨耗越大，使用时限越短；静态作用力越小，机械磨耗越小，但不利于受电弓克服风、震动等惯性，难以稳定取流，必然产生不合适的电弧，增大滑板和接触线的电气磨耗，滑板和接触线的合理使用时限也会缩短。动态下的弓网作用力，表现为运行中的受电弓对接触线的瞬时作用力，反映了受电弓和接触网的动态特性。当弓网动态作用力大到超过一定数值后，一方面造成接触网和受电弓的不合理磨耗，降低其使用时限；另一方面还会引起接触线的过度抬升，加快接触线的机械疲劳，甚至造成弓网事故；当弓网动态作用力低于一定数值后，取流效果下降，甚至引起电弧，烧损滑板、接触线，大的电弧甚至可烧断承力索。,22高速铁路接触网特点及要求,三、弓网系统产生的影响,2、接触导线的波动和燥声,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；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。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。高速铁路的燥声声源主要来源于弓网系统、轮轨系统和空气阻力。我国对铁路燥声的容许值是70dB，在人口稠密区的路基和高架桥应采用隔声屏障。,22高速铁路接触网特点及要求,三、弓网系统产生的影响,3、离线,当接触网的悬挂系统不能适应列车运行速度的要求时，受电弓的滑板就会与接触导线脱离。高速运行时，受电弓瞬间抬升力所产生的上下振动的振动波使接触导线产生波动，其传播速度小于列车的运行速度时，就会产生离线现象。危害：使弓、线间出现电弧放电、引起电蚀、加重弓线磨耗。,22高速铁路接触网特点及要求,三、弓网系统产生的影响,4、受电弓的动态包络线,5、大电流与点接触,列车在最高设计速度运行下，受电弓上下左右所允许达到的极限尺寸。,高速列车所需的牵引电流是普速列车牵引电流的两倍，甚至更大，牵引电流的加大造成接触线与滑板之间容易过热，点接触与大电流对滑板和接触线的材质提出了新要求。大电流的存在对接触网的回流线路及接地系统也会有更高的要求。,22高速铁路接触网特点及要求,三、弓网系统产生的影响,6、提高弓网工作稳定性的主要措施,（1）采用新型复合材料制成接触导线，以提高其抗拉强度。（2）增加接触导线和 承力索的截面，以增加其张力；减小接触网的跨度，并采用更为合理的悬挂方式。（3）确定受电弓同时升弓工作条件下两个受电弓之间的最小间隔距离。（4）改进受电弓的结构设计等。,22高速铁路接触网特点及要求,四、受电弓的基本要求,1、保持恒定的接触压力,受电弓的滑板与接触线之间的接触压力不能过大过小，应保证在规定的受电弓工作高度范围内保持恒定不变的、大小合适的接触压力。,2、尽可能减轻受电弓运动部分的重量,接触压力与接触网的结构、性能及受电弓的静态特性、动态特性有关，高速受电弓应尽可能减轻受电弓运动部分的重量，以减少运动惯性力，使其滑板迅速跟上接触导线高度变化，保证良好的电接触。,22高速铁路接触网特点及要求,四、受电弓的基本要求,3、减小空气制动力的影响,高速运行时空气阻力很大，力求使作用在滑板上的空气制动力由别的零件承担，以减小甚至消除空气制动力对滑板与接触线间接触压力的影响。,4、滑板应适应高速的要求,材料、形状、尺寸应适应高速要求，保证良好接触及更高的耐磨性能。,5、动作要求,要求受电弓在工作高度范围内升降弓时，初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时对接触网和底架有过大的冲击载荷。,中国高速受电弓(TSG19),22高速铁路接触网特点及要求,四、受电弓的基本要求,22高速铁路接触网特点及要求,四、受电弓的基本要求,中国高速受电弓(DSA),22高速铁路接触网特点及要求,五、高速铁路对接触网的基本要求,基本要求：几何空间要求；安全要求；机电性能要求；动态要求；环境要求；运营维护要求等。,1、机械要求,在任何工作条件下，接触网绞线、线索和其他部件所受的力必须在允许范围内。所有作用于接触网上的机械荷载必须由支柱和基础承担，并将其荷载传给大地。接触网部件的变形应不影响供电。接触网设备必须符合良好供电的质量标准。高速接触网还应容许有两个或多个受电弓的列车运行,22高速铁路接触网特点及要求,五、高速铁路对接触网的基本要求,基本要求：几何空间要求；安全要求；机电性能要求；动态要求；环境要求；运营维护要求等。,2、电气性能要求,接触网网络电压在任何工作环境下都应保持在额定范围内，电压损耗必须保持在允许范围内。应采取适当保护措施避免人员触电。尽量减小对公共电网的不良影响。降低接触网电压、电流通过电感、电容对临近弱电线路的干扰。在正常运行或故障条件下产生的钢轨对大地的电压不能超过允许范围。,22高速铁路接触网特点及要求,五、高速铁路对接触网的基本要求,基本要求：几何空间要求；安全要求；机电性能要求；动态要求；环境要求；运营维护要求等。,3、环境要求,接触网系统必须在一定环境温度范围内工作，极端情况下不应造成接触网设备本身的损坏。接触网设备中的绝缘材料和其他部件的特性不应因气候条件和日照变化而影响运行。,在接触网设计工作和运营维护工作中，绝大部分内容与气象条件密切相关！,接触网的环境,线索弛度；线索张力；悬挂弹性；空间位置；绝缘强度；载流能力；磨耗关系。,温度、湿度、冰雪、大风、大雾、污染、雷电、地震。,（2）气候环境,（1）空间环境,电力线；通讯线；涵隧；桥梁；动物；古迹。,重点：防冰和舞动,温度对接触网的影响,覆冰的破坏作用与预防,（a）垂直荷载;（b）水平荷载;（c）纵向荷载;（d）振动荷载;（e）不同期脱冰或不均匀覆冰事故;（f）绝缘子串冰闪事故;（g）导线覆冰舞动事故.,气候三要素对接触网的不良作用,舞动将引起导线张力的巨大变化，这是舞动造成机械破坏的主要原因。舞动时线索张力变化的最大值约为2倍的导线静态张力，从提高线路机械强度的角度进行防舞设计，主要应视舞动强度适当提高杆塔、金具、绝缘子等的设计安全系数，并从提高金具耐磨性及螺栓防松性方面进行综合设计，提高线路的抗舞动能力。防舞措施必须建立在综合技术经济分析比较的基础上，且考虑弓网受流求。网的弹性和网的振动频谱。,悬挂舞动的破坏作用与预护,临界电流法防冰,设计风速的确定原则 广泛调研、详实资料、客观科学；接触网线索和设备必须能够承受所在区域50年一遇的特大强风，在此风速作用下，接触网线索和设备不会被破坏，大风过后，能在最短时间内恢复正常工作状态。按照建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)规定，基本结构风速应为当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计出的50年一遇的最大风速值，高速接触网一般按50m/s取值。在一定风速作用下，接触线不会因风的作用脱离受电弓滑板的有效工作范围。基本运行风速是保证电气化铁路运输不被中断的最高风速，是确定接触网最大允许跨距和跨中风偏的主要理论依据之一，是弓网受流处及其附近的实际风速，不需要进行各类系数的调整。高速接触网的一般按35m/S取值。在隧道内，当行车速度等于或者大于140km/h时，必须按基本结构设计风速设计和校验隧道内接触网结构和设备的机械强度。,风的概念：最大风速、结构风速、运行风速、降速风速、停轮风速,钢轨中的不平衡牵引回流、瞬间脉冲电流及谐波电流；牵引网系统的感性、容性藕合对传输电缆的干扰；沿线及站场固定电气电子设备(自动闭塞设备、调度集中设备、计轴设备、联锁设备、电源设备、信号监测系统等)受电力系统的放射、耦合、回流地电位等的影响；机车信号等受电力机车强电设备的电、磁、电磁放射源的影响。,电气化铁路的主要电磁干扰源,22高速铁路接触网特点及要求,六、弓网参数评定要求,1、弹性和抬升,为实现弓网良好的接触质量，接触网必须保持最低限度的抬升。支持装置的机械设计会限制在这些点上的垂直运动，如果悬挂点接触网设有弹性吊索，其弹性大约增加到跨中值的90。弹性不均匀度低于10的高速接触网比较适宜列车高速运行。弓网接触压力与接触网弹性决定接触线抬升。,22高速铁路接触网特点及要求,六、弓网参数评定要求,2、接触线截面和抗拉应力,用于高速运行的接触网必须具有较低的弹性，要求接触线、承力索张力要大，可通过加大接触线的截面和应力来实现。要使弹性至很低的程度就要增大接触线和承力索的截面。,22高速铁路接触网特点及要求,六、弓网参数评定要求,3、跨距,接触网在跨中的弹性与跨距成正比。缩短跨距长度可以减少接触网的系统弹性。最大可能的跨距取决的因素：（1）受电弓弓头的工作范围；（2）设计该系统时考虑的风速；（3）在工作高度接触点上受电弓的横向位移；（4）架空接触网类型，尤其时施加在接触线和承力索上的张力。缩短跨距，降低接触网弹性，目的是减少动态力的作用。,22高速铁路接触网特点及要求,六、弓网参数评定要求,4、结构高度,是指在悬挂点处接触线与承力索之间的距离。增加结构高度会改善接触网的动态特性。高速接触网应考虑充足的结构高度。,5、预弛度,在跨中受电弓对接触线的抬升范围大于支持结构处的抬升范围，对跨中的接触线调整出一个初始弛度（称预弛度），以实现弓线接触轨迹保持对轨面高度为常数。,22高速铁路接触网特点及要求,六、弓网参数评定要求,6、受电弓设计参数,受电弓的设计和特性对运行质量具有举足轻重的作用。必须有合适的接触网和相应的高速受电弓的互相配合，才能为高速列车提供理想的供电质量。在多弓条件下不可能实现单个受电弓正常运行时所要求的电流传输质量。,思考题,1、高速受电的特点是什么？2、弓网系统产生的影响表现在哪几个方面？3、用于高速受电的受电弓应满足哪些基本要求？4、高速铁路对接触网的环境有何要求？5、高速铁路对弓网参数有何要求？,