高速鐵路接觸網(wǎng)簡介.ppt

高速鐵路接觸網(wǎng)簡介,目 錄,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況 二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準 三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究 四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較 五、我國高速宜采用的懸掛方式,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況,主要介紹以下三個國家： 日本為代表的復鏈型懸掛 法國為代表的簡單鏈型懸掛 德國為代表的彈性鏈型懸掛,日本高速鐵路主要特征： 運營里程：2237km 正在建設里程：464km 規(guī)劃里程：349km 供電電壓：25kV 最高運營速度：300km/h 接觸網(wǎng)懸掛方式：復鏈/簡鏈 接觸網(wǎng)跨距：不大于50m，在各條線上基本不變,法國專家認為： 彈性吊索對于速度超過250km/h的高速來說意義不是很大，反而成為影響行車安全的因素之一。高速接觸網(wǎng)懸掛優(yōu)先選用簡鏈。,法國,法國高速鐵路主要特征： 運營里程：1541km 正在建設里程：320km 規(guī)劃里程：937km 供電電壓：25kV 最高運營速度：350km/h 接觸網(wǎng)懸掛方式：簡鏈 接觸網(wǎng)跨距：不大于63m，在各條線上基本不變,三國高速鐵路統(tǒng)計,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況,三國高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)展過程及趨勢 日本： 從第一條高速鐵路采用復鏈懸掛以來，基本沿用自己傳統(tǒng)的懸掛方式-復鏈，但從新建線路看在時速低于300km/h的線路上有向簡鏈過渡的可能。但不論采用何種懸掛方式，接觸線的張力在逐步增大（14.7kN-250km/h，19.6kN-300km/h，24.5kN-360km/h），并且不斷研制高性能的受電弓，減少受電弓的數(shù)目，提高受電弓的性能。,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況,三國高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)展過程及趨勢 法國： 第一條高速鐵路采用彈鏈，但不很成功，經(jīng)過研究試驗后在以后時速大于250km/h的線路上完全采用簡鏈，放棄彈鏈，隨著速度的提高不斷增大接觸線的張力（20kN-300km/h，25kN-350km/h），改進受電弓性能，研發(fā)高性能的受電弓。,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況,三國高速鐵路接觸網(wǎng)發(fā)展過程及趨勢 德國： 以Re200及以下系列懸掛標準為基礎推出Re250懸掛標準（適用于250km/h），90年代在Re250的經(jīng)驗基礎上推出Re330懸掛標準（適用于300km/h）。在系列標準中維持傳統(tǒng)的彈鏈懸掛，但大幅提高接觸線的張力（Re250-15kN，Re330-27kN），把跨距由80m減為65m，簡化彈性吊索的結構，在凈空受限或施工困難區(qū)段取消彈性吊索，改用簡鏈，同時研制高性能的受電弓。,一、國外高速接觸網(wǎng)的發(fā)展狀況,國外高速接觸網(wǎng)發(fā)展總趨勢是： 盡可能地簡化接觸網(wǎng)的結構，以提高接觸網(wǎng)的可靠性。 在材質一定的條件下，盡可能地提高接觸線的張力，以提高接觸線的波動傳播速度，進而提高運營速度。 積極研制和開發(fā)與接觸網(wǎng)參數(shù)及運營速度相匹配的高速受電弓。,二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準,日本 法國 德國 歐鐵聯(lián)盟,最高運營速度與接觸線波動傳播速度之比控制在70%以下 一次離線時間不應大于200ms，離線率最好不超過5%，在最差的情況下，應不超過20% 導線的最大允許抬升量 180mm 在設計中應妥善處理使用應力與疲勞振動關系,二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準,日本 法國 德國 歐鐵聯(lián)盟,速度超過250km/h時，受流質量與接觸網(wǎng)的彈性均勻度關系不大，而更大程度上取決于接觸線的振動。 可見電弧控制標準：1次/160m 接觸力標準偏差與平均接觸壓力的比值不大于33% 定位器點的允許抬高與最大抬高的比值2倍以上,二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準,日本 法國 德國 歐鐵聯(lián)盟,接觸網(wǎng)的靜態(tài)彈性跨中0.36mm/N（Re330） 接觸網(wǎng)靜態(tài)彈性不均度8%（Re330） 最大接觸力（N） 250（Re330） 最小接觸力（N）50（Re330） 接觸力標準偏差與平均接觸壓力的比值 20% 離線率5%以下,二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準,日本 法國 德國 歐鐵聯(lián)盟,最大接觸力（N） 300 最小接觸力（N）0 靜態(tài)彈性不均勻度 20%,二、關于弓網(wǎng)受流質量的評價標準,我們推薦的標準,模擬軟件的功能： 展現(xiàn)受電弓與接觸網(wǎng)間動態(tài)接觸關系和每一時刻各部分的受力和振動狀況。 根據(jù)工程數(shù)據(jù)預測所要進行試驗的結果及要注意的事項。 為設計方案的確定提供基礎數(shù)據(jù)，并給予評價。 判斷相同條件下不同弓網(wǎng)受流系統(tǒng)的優(yōu)劣。 找出弓網(wǎng)關系惡化的邊界條件，如共振速度、離線速度、接觸線應力、接觸力標準偏差等。 選擇與接觸網(wǎng)相匹配的受電弓，根據(jù)特定的受電弓產(chǎn)品的數(shù)學模型可評價其性能。 模擬軟件已成為世界各個國家電氣化鐵路的決策工具。,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,模擬軟件工具 CATMOS弓網(wǎng)模擬軟件：能模擬簡鏈和彈鏈，由德國Balfour Beatty公司開發(fā)（前Adtranz公司） 架線道弓網(wǎng)模擬軟件：能模擬簡鏈和復鏈，由日本鐵技研開發(fā) CPS弓網(wǎng)模擬軟件：能模擬簡鏈、彈鏈和復鏈，由我院自己開發(fā),三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬軟件 CATMOS軟件 架線道軟件 CPS軟件,德方已把該軟件廣泛的應用于德國高速鐵路的研究、設計、試驗預測及弓網(wǎng)受流評價等領域,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬界面,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬軟件 CATMOS軟件 架線道軟件 CPS軟件,日方已把該軟件廣泛的應用于日本高速鐵路的研究、設計、試驗預測及弓網(wǎng)受流評價等領域,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬界面,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬軟件 CATMOS軟件 架線道軟件 CPS軟件,該軟件已應用于我國電氣化鐵路的研究、設計、試驗預測及弓網(wǎng)受流評價等領域,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬應用,廣州至深圳200km/h接觸網(wǎng)的研究、設計,現(xiàn)場錄像資料(香港地鐵機場線),接觸網(wǎng)改造前后對比,改造前 V=125km/h,改造后 V=135km/h,改造后受流質量明顯改善,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,仿真模擬界面,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,（一）接觸網(wǎng)和受電弓的基本參數(shù) 接觸網(wǎng)基本參數(shù),三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,（一）接觸網(wǎng)和受電弓的基本參數(shù),三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,（一）接觸網(wǎng)和受電弓的基本參數(shù),受電弓基本參數(shù),受電弓基本數(shù)學模型如下：,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,模擬軟件模擬結果,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,模擬軟件模擬結果：受電弓最大抬高,三、接觸網(wǎng)懸掛方式的仿真模擬研究,模擬軟件模擬結果：受電弓振幅,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,復鏈型懸掛結構復雜，投資高，國內(nèi)無成熟的設計、施工和運營經(jīng)驗。簡鏈和彈鏈有著各自的不同特點，但對于時速300km/h及以上的速度來說，均能滿足高速受流要求，在國外都有成功的運營實踐。 其技術經(jīng)濟比較如下表：,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,綜合比較結果： 簡單鏈型懸掛靜態(tài)彈性不均勻度較大，導致受電弓運行軌跡的平緩度稍差，但簡單鏈型懸掛的結構最為簡單，投資最省，施工調(diào)整、運營維護及事故搶修較容易。我國施工、維修部門有豐富的經(jīng)驗。 彈性鏈型懸掛靜態(tài)彈性不均勻度較小，受電弓的運行軌跡也較平緩，但接觸網(wǎng)的動態(tài)抬高量大，容易發(fā)生打弓事故，且穩(wěn)定性較差。彈性吊索的施工需要專門的計算軟件，專用工具，調(diào)整困難，不僅影響本跨，同時影響相鄰跨的導高，給維護和搶修帶來難度。,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,綜合比較結果： 彈性鏈型懸掛由于彈性吊索的存在，受環(huán)境溫度影響較大，接觸網(wǎng)幾何狀態(tài)不如簡單鏈型懸掛穩(wěn)定，接觸線高度受環(huán)境溫度影響較大。,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,技術比較時需要注意的幾個問題: 關于靜態(tài)彈性不均勻度 在高速狀態(tài)下，僅僅依靠靜態(tài)指標來評價弓網(wǎng)受流質量是不完善同時也是不科學的。靜態(tài)彈性不均勻度不是影響高速受流質量好壞的決定條件，動態(tài)接觸力及其標準偏差才是弓網(wǎng)受流質量好壞的最終評價指標。靜態(tài)彈性即使100%的均勻，但如果接觸網(wǎng)波動傳播速度較小，同樣不能實現(xiàn)高速受流。另外，靜態(tài)彈性無論如何均勻，弓網(wǎng)間的動態(tài)接觸力也是不均勻的，而是在一定范圍內(nèi)變動，具有較大的分散性。 國外實際運營經(jīng)驗也表明：當車速超過250km/h時，受流質量與接觸網(wǎng)的彈性均勻與否關系不大，而更大程度上取決于接觸線的振動情況。這是因為在高速狀態(tài)下，弓網(wǎng)間動態(tài)接觸力的大小主要取決于動態(tài)分量，即空氣動力和受電弓對接觸線的慣性力。,四、懸掛方式的技術經(jīng)濟比較,在相同條件下，簡鏈和彈鏈接觸導線使用壽命的比較分析：,五、我國高速宜采用的懸掛方式,從懸掛方式對速度適應性的發(fā)展歷程來看，四十年前東海道新干線210km/h采用復鏈型懸掛，當時人們認為200km/h速度應采用彈性均勻的復鏈型懸掛?，F(xiàn)在，我國廣深、秦沈200km/h采用簡鏈就已經(jīng)達到了令人滿意的受流效果。再從法國的經(jīng)驗來看，300km/h的簡鏈接觸網(wǎng)已經(jīng)使用了十幾年，350km/h的簡鏈接觸網(wǎng)也已投入運行，這說明簡鏈不僅在200km/h速度段的受流性能得到了確認，在300350km/h速度段同樣能滿足運營要求。從德國的經(jīng)驗來看，從160330km/h速度，彈鏈的使用已經(jīng)有了成熟的經(jīng)驗，受流質量同樣滿足要求。,五、我國高速宜采用的懸掛方式,復鏈型懸掛結構復雜，投資高，國內(nèi)無成熟的設計、施工和運營經(jīng)驗，不宜在我國高速中推薦采用。 彈鏈和簡鏈在高速下均有出色的受流性能，主要原因是兩種懸掛都加大了接觸線的張力，提高了接觸線的波動傳播速度，并生產(chǎn)出了追隨性能優(yōu)越的受電弓。對于高速而言，從受流質量要求來看，彈鏈和簡鏈均能滿足要求，但彈鏈施工調(diào)整麻煩，運營維護和事故搶修難度加大，同時彈鏈的穩(wěn)定性不如簡鏈。這兩種懸掛方式在國內(nèi)都有推薦采用。我院在京滬高速中推薦簡單鏈型懸掛。,謝 謝,