曲線區(qū)段接觸網(wǎng)拉出值的確定

王桂軒 高 健 周升偉 迮繼亮

（濟南鐵路局調(diào)度所，山東 濟南 250001）

0 引言

作為接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)參數(shù)，接觸線拉出值的選取直接關(guān)系弓網(wǎng)運行安全。根據(jù)運營經(jīng)驗，曲線區(qū)段拉出值超標嚴重，其原因在于拉出值選取時未考慮受電弓中心線在線路參數(shù)、機車及受電弓型號、運營方式、運行速度等多種因素影響下的動態(tài)變化。基于上述原因，在工程中應(yīng)綜合考慮以上影響因素，從而合理設(shè)置拉出值，以確保機車的良好受流。

1 曲線區(qū)段拉出值超標原因分析

拉出值是指定位點處接觸線距受電弓滑板中的距離，在曲線區(qū)段拉出值為：

式中：

a——接觸線拉出值（單位：mm）；

m——定位點處接觸線與線路中心的水平距離；

c——定位點處受電弓中心與線路中心的水平距離；h——外軌超高；

H——接觸線高度；

L——軌距。

根據(jù)以上公式所確定的拉出值在動態(tài)取流條件下常存在超標情況

1.1 運行速度對受電弓中心線位置的影響

列車通過曲線區(qū)段時，為平衡自身重力產(chǎn)生的慣性離心力，通常采用外軌超高方式保證內(nèi)外鋼軌受力均衡[2]，因?qū)嶋H通行列車速度不相同，從而導(dǎo)致產(chǎn)生欠超高，或過超高，此時機車與轉(zhuǎn)向架之間的彈簧將壓縮或伸張，進而使受電弓中心線發(fā)生偏移，如圖1所示。

圖1 曲線區(qū)段機車運行狀態(tài)

由此造成受電弓中心線的變化為：

式中：

Q——平均軸重（kN）；

H1——車體重心高度（mm）；

H2——車底板距軌面距離（mm）；

c1——彈簧垂直總剛度（kN·mm-2）；

2a——兩側(cè)彈簧距離（mm）。

1.2 線路參數(shù)對受電弓中心線位置的影響

1.2.1 輪軌游間對受電弓中心線位置的影響

為使機車在線路軌間正常運行，機車輪對寬度一般適當(dāng)小于軌距，當(dāng)輪對一側(cè)輪緣緊貼一股鋼軌的作用邊，對側(cè)輪緣與另一股鋼軌之間的間隙稱為輪軌游間[3]。根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定我國標準軌距為L=1435mm，最大軌距為LMax=1435+6mm，機車輪對寬度最小值為dMin=1396mm。

那么輪軌游間最大值為：

δMax=LMax-dMin=1435+6-1396=45mm

由此造成的受電弓中心偏移值：

1.2.2 機車走行部位置誤差σMax及列車通過時

產(chǎn)生的軌距擴大ΔMax對受電弓中心線位置的影響：

1.2.3 軌道水平偏差Δh1對受電弓中心線位置的影響

軌道水平是指線路左右兩股鋼軌頂面的相對高差。由此造成的受電弓中心的偏移值我們按下述方法簡化計算。

1.2.4 軌道方向偏差r對受電弓中心線位置的影響

軌道方向是指軌道中心線在水平面上的平順性，由此引起的受電弓中心的偏移值：

1.3 施工誤差對弓網(wǎng)位置的影響

1.3.1 拉出值施工誤差造成弓網(wǎng)位置的變化Δd6=Δa（8）

1.3.2 定位點處接觸線高 度施工誤差對弓網(wǎng)位置的影響

經(jīng)以上分析可知定位點處導(dǎo)高對Δd1、Δd5有影響，假設(shè)定位點處接觸線高度施工誤差為±100mm，那么由此造成的偏差只有±1mm左右，在計算時可忽略不計。

1.4 受電弓中心動態(tài)總偏移

根據(jù)以上分析，受電弓的動態(tài)總偏移Δd為：

以上的分析仍然是粗略的，考慮的問題多是從平面出發(fā)，且尚未計及受電弓架的游動等因素對弓網(wǎng)位置的影響。

2 曲線區(qū)段接觸線拉出值的設(shè)置原則

經(jīng)分析可知，當(dāng)列車以最小速度運行時，定位點處為最不利位置；列車以最高速度運行時，跨中為最不利位置。曲線區(qū)段拉出 值的選擇應(yīng)在充分考慮各主要影響因素的前提下，對定位點處拉出值及跨中接觸線最大風(fēng)偏移值進行綜合分析來確定。定位點靜態(tài)拉出值的范圍位置的影響。

S為受電弓寬度。

Δd為列車以最小速度運行時受電弓中心動態(tài)偏移總量。因在分析時沒有考慮受電弓架的游動以及一些未知因素，在設(shè)置拉出值時應(yīng)留有一部分裕量。

3 計算實例

以速度目標值為160km/h客貨共線鐵路為例，外軌超高取150mm、欠超高取70mm、過超高取30mm，接觸線高度6000，拉出值施工誤差為±30mm。

下面對定位點及跨中分別進行分析 （受電弓半個弓工作寬度按600mm計算）。在下述分析中，拉出值的取值與設(shè)計中拉出值的取值進行比較。

3.1 定位點處拉出值分析結(jié)果

根據(jù)上述公式計算結(jié)果如表1所示。

表1

由此可見，小半徑曲線區(qū)段拉出值應(yīng)適當(dāng)減小，大半徑曲線區(qū)段拉出值應(yīng)適當(dāng)增加。

3.2 跨中拉出值分析結(jié)果

在工程設(shè)計中，跨距的取值一般是根據(jù)最大風(fēng)偏移計算得出的。最大風(fēng)偏移一般為450mm，那么在跨中預(yù)留其他因素造成的偏移量最大為225mm，經(jīng)以上分析，Δd=232，因此，應(yīng)減小跨中風(fēng)偏移值。由下式可知，減小跨中風(fēng)偏移應(yīng)增大定位點處拉出值或減小跨距。

（1）當(dāng)R<1200時，定位點處拉出值偏大，應(yīng)適當(dāng)減小拉出值，再縮短跨距。

（2）當(dāng)1200≤R<1800和1800≤R時，經(jīng)以上分析可知，拉出值有一部分裕度，可先增大出值.若仍不能滿足要求，再縮小接觸網(wǎng)跨距。

綜合以上分析，接觸網(wǎng)拉出值的設(shè)置參見表2。

4 結(jié)語

通過本文建議的拉出值選取原則，R<1800曲線區(qū)段拉出值根據(jù)曲線半徑不同，宜為200～350mm，這樣可有效地滿足風(fēng)偏要求，但該方案將致使受電弓的磨耗集中在受電弓的中部。同時要注意，若a<0接觸線與受電弓中心線相離，此時應(yīng)校驗風(fēng)向軌道外側(cè)吹的情況，這時列車以最低速度通過跨中時為最不安全狀態(tài)。不同的機車參數(shù)、線路參數(shù)，受電弓中心偏移量是不同的。在實際運營中，應(yīng)根據(jù)運行線路的具體情況對拉出值進行選擇，并在確保運營安全的情況下使受電弓磨耗盡量均勻。

［1］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學(xué)出版社,2003.

［2］陳秀芳.軌道工程[M].中國建筑工業(yè)出版,2005.

［3］范俊杰.現(xiàn)代鐵路軌道[M].中國鐵道出版,2001.

［4］張建斌,馮錦俊.接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)與計算[M].中國鐵道出版社,1996.

［5］張躍新.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)施工技術(shù)研究[M].西南交通大學(xué),2006.