淺談簡單鏈型懸掛接觸網彈性技術

摘 要:本文圍繞接觸網的彈性和彈性均勻度，通過對京哈線雙橋至通縣區段接觸網的數據收集整理，結合接觸網磨耗程度進行彈性及彈性均勻度的計算，將計算結果與列車速度進行比較分析，并提出此段接觸線彈性改進措施。

關鍵詞:京哈線 接觸網 彈性 彈性均勻度

中圖分類號:TM922文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0122-01

接觸網在電氣化鐵路中肩負著電力機車供給電能的重要作用。如何可靠有效地為機車提供電能，是機車是否能夠安全穩定運行的前提。通過對接觸網精確地檢測計算，可以大大改善接觸網的供電性能，滿足高速電氣化鐵路系統的要求。

1 接觸線彈性與彈性均勻度

接觸網的彈性是表示接觸網結構性能好壞的主要指標之一。所謂彈性，就是接觸網在受電弓抬升力的作用下所具有的升高性能，即在受電弓抬升力的作用下，每單位垂直力使接觸線的升高，用E表示，單位是mm/N。接觸懸掛的彈性，對于受電弓的受流質量是一個重要的因素。衡量彈性好壞的標準有二:一是彈性的大小，取決于接觸線張力(鏈型懸掛包括承力索)的量值;二是彈性均勻程度，它取決于懸掛結構、懸掛類型和某些附在接觸線上的集中負載的集中程度等。對于簡單鏈型懸掛，其彈性計算公式為:，當x=l/2時，跨距中心的彈性具有最大值，即:。式中—跨距長度(m);Tc—承力索張力(kN);Tj—接觸線張力(kN)。

由式可以看出:接觸懸掛的彈性與跨距成正比，與接觸線和承力索的張力成反比。評價架空接觸網結構的適用性可以用彈性均勻度來表示:=100·(%)。Emax和Emin分別表示在跨距內的最大最小彈性。

2 雙橋至通縣段接觸網簡單鏈型懸掛介紹

雙橋至通縣區間采用全補償簡單鏈型懸掛。鏈型懸掛式一種運行性能較好的懸掛形式。簡單鏈型懸掛結構簡單，造價較便宜，運行、檢修經驗豐富。目前，簡單接觸懸掛是中國電氣化鐵道使用的主要懸掛形式。

京哈線雙橋至通縣區間，接觸線采用的是銅接觸線，型號為TCG110，承力索采用的是THJ95。取桿號1-101為例，各跨距取值如表2所示。

現取雙橋至通縣接觸線之間各跨距進行彈性均勻度計算，將跨距分為6分段進行計算。計算條件設置如下:承力索THJ95額定張力20kN，接觸線TCG110初始張力11kN(暫不考慮磨耗)，通過如上設置，計算各長度跨距的彈性均勻度如下表(2)所示。通過計算可以看出，跨距長度不同，但是各接觸線的彈性均勻度基本一致。結合表1可以看出，雙橋至通縣接觸網機車安全速度≤200km/h。

新行規(TB10009—2005)對磨耗和張力的規定為:銅或銅合金接觸線在最大允許磨耗面積20%的情況下，其強度安全系數不應小于2.0。考慮接觸線磨損現象，結合接觸線磨耗截面及相應張力變化圖(參考吉霄鵬所著《接觸網》)，對接觸線磨耗面積20%情況下，接觸線張力為10.5kN。計算接觸線的彈性均勻度如表2所示。

從以上計算可以看出，雙橋至通縣段接觸線在磨耗不超過20%的情況下，接觸網的彈性均勻度基本不變，不影響列車速度。

3 雙橋至通縣段接觸線彈性改進措施

接觸懸掛彈性的大小，取決于接觸線的張力;彈性的均勻程度，取決于接觸懸掛的結構。為了使接觸懸掛具有良好的彈性，使受電弓高質量地取流，從而提高電力機車的運行速度，就必須對與懸掛彈性有關的設備結構進行研究和改革。

改善接觸網彈性的措施很多，但由于很多辦法改造難度大，投資高，基于雙橋—通縣段接觸懸掛的現狀，對于提高接觸懸掛的彈性，介紹以下兩個措施。

3.1 采用帶彈性吊弦的接觸懸掛

雙橋—通縣段接觸網采用簡單鏈形懸掛，這種懸掛形式在定位點處易產生硬點，受電弓在跨距中間和定位點處的導線抬高量相差較大，整個跨距內的接觸網彈性不均勻，高速行車時受電弓離線、拉弧現象比較明顯。根據資料顯示簡單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態情況下為25%，動態情況下為28%，而這些遠大于10%的非均勻度是不適合高速行車要求的(國外高速鐵路接觸網的彈性非均勻度標準為不大于10%)。根據國外比較成熟的經驗，電氣化水平較高的國家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網所追求的目標。所以必須從改善彈性的非均勻度入手，將現有的簡單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個跨距內彈性趨于均勻，采用此種措施后，列車速度可達到280km/h。

3.2 增加接觸線的張力

考慮到線索的安全系數及接觸線磨耗后能夠承受的張力減小，我們可以適當地增加接觸線和承力索的設計張力，如將接觸線的張力增加到15kN，承力索的張力增加到25kN，即接觸線的張力增大36.4%，根據有關數據顯示，接觸網的彈性可以減小22.5%。由此可見增大張力可有效地減小接觸懸掛的彈性。而減小彈性正是我們提速所追求的目標。

4 結語

本文主要淺析了簡單鏈型懸掛的接觸線彈性技術，以雙橋—通縣區段接觸線為例，通過對其彈性現狀的計算分析得出，本區段接觸線適合列車運行速度≤200km/h;在接觸線截面積磨耗不超過20%的情況下，列車保持200km/h的速度下，供電可靠性保持不變;最后又提出了針對此段接觸網線路的彈性改進措施。希望此文在評價及改善簡單鏈型懸掛接觸網彈性方面提供一定的參考作用。

參考文獻

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[2]郝方濤，吳積欽.基于ANSYS的接觸網彈性計算.維普資訊網，2010

[3]王洪林．接觸網的彈性計算[D]．西南交通大學碩士學位論文，2009．“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”