CN101559731B - 一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，包括自张力生成单元、连接单元以及线索夹持单元。所述自张力生成单元由异形弹簧组成，该异形弹簧能在其两端有相对位移时生成张力，另外还可以控制连接单元的长度。所述连接单元由高强钢丝构成，用于连接自张力生成单元和线索夹持单元。所述线索夹持单元由型钢制成，包括承力索线夹和接触线线夹，用于夹持承力索和接触线。本发明具有结构合理、制造容易、安装方便的优点，可广泛用于高速电气化铁路接触网抗风，以达到提高接触网抗风能力、减小电气化铁路风害损失的目的。

Description

一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器

技术领域

本发明涉及一种接触网减振器，特别涉及一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器。

背景技术

随着我国铁路事业的飞速发展，铁路改革不断深化，在逐步走向市场化经营的进程中，为了充分发挥铁路运输的主导作用，保证与同行业竞争中立于不败之地，在进一步提高优质服务的基础上，提速工作具有划时代的历史意义，但在提速过程中，安全与高速这一矛盾的表现的越来越尖锐，特别是电气化铁路，既有其得天独厚的优势，又有其非同一般的制约因素，其中接触网设备的状态良好与否，如何才能最大限度地压缩或消灭因接触网风振故障给铁路运输带来的干扰是一个没有解决的问题。而对接触网所有故障的统计分析表明，由于风荷载作用引起的故障已经占到了相当大的比例，成为影响接触网安全运行的主要因素。

电气化铁道的接触网分为柔性接触网和刚性接触网。刚性接触网主要用在地下铁道和隧道，而柔性接触网使用范围很广，地上和地下的电气化铁道均可采用。柔性接触网采用的接触悬挂主要分为简单悬挂和链形悬挂，由于下锚方式的不同，链形悬挂可分为半补偿链形悬挂和全补偿链形悬挂。所谓半补偿计只有接触线有张力作用而承力索为两端死锚，而全补偿即接触线和承力索均有张力作用。按承力索的数目，链形悬挂还可分为单链形悬挂和复链形悬挂。就使用最多的单链形悬挂来说，其中又包括简单链形悬挂和弹性单链形悬挂。我国电气化铁路中常用的为弹性单链形悬挂。

接触网设备因其作用和结构的特殊性具有如下几个特点：

(1)接触网设备在运行过程中无备用，一旦发生故障将直接影响铁路运输秩序。

(2)露天运行，环境恶劣，受外界因素变化的影响非常大，特别是大风对接触网安全影响很大。

(3)电力机车的受电弓与接触网的接触导线在滑动摩擦过程中实现取流，这就要求接触网设备必须具有良好的弹性和稳定性。

(4)接触网的结构复杂，故障状态下影响范围大。

国外高速接触网悬挂类型基本上可归为三类：即以日本为代表的复链型悬挂、以法国为代表的简单链型悬挂和以德国为代表的弹性链型悬挂。

日本于1964年10月1日开通了世界上第一条高速铁路-东京～新大阪的东海道新干线，接触网采用合成复链型悬挂方式，接触线(Cul10)张力为10kN，最高运营速度为220km/h。目前日本的新干线最高运营速度为300km/h，并正在计划新建一条最高运营速度为360km/h的高速铁路，接触网拟采用6t系的重型复链型悬挂(接触线张力为25KN)。日本的高速铁路虽然没有采用过弹性链型悬挂，但是其对弹性链型悬挂也做过较为深入的研究。

法国于1983年9月建成了全长为426km的巴黎～里昂(东南线)第一条高速铁路，采用的是弹性链型悬挂，接触线(CdCul20mm)张力为14kN，运营速度为270km/h。2001年6月，法国的地中海线开通，最高运营速度为350km/h，是世界上目前运营速度最高的线路，接触网采用BZ116+CuSn150/CuMg150全补偿简单链型悬挂，接触线张力为25KN。

德国于70年代中期在总结Re75、Re100、Re160、Re200四种标准悬挂的基础上，研制出了Re250标准接触悬挂，并分别于1991年6月和1992年6月开通了曼海姆～斯图加特和汉诺威-维尔茨堡的高速铁路，最高运营速度均为250km/h，采用的是弹性链型悬挂，接触线(Ris120mm)张力为15kN。90年代初期，德国又开发出了Re330标准接触悬挂，最高运营速度可达330km/h，仍然采用弹性链型悬挂，接触线(Riml20mm)张力为27kN。2002年8月，由西门子公司设计的科隆～莱茵/美茵高速铁路开通并投入试运行，接触网采用SICAT-H1.0型(类似于Re330，但结构高度为1600mm)弹性链型悬挂。德国高速铁路始终走的是弹性链型悬挂道路，德国高速接触网的发展趋势为：接触网的结构趋于简化，悬挂点附近的弹性吊弦布置趋于标准化；接触线的张力在逐步提高，以适应更高的速度；支柱间的最大跨距由80m降低到65m，以降低接触网的平均弹性，提高接触网的安全性与可靠性。

从国外高速接触网的发展情况来看，总的趋势是：

(1)尽可能地简化接触网的结构，以提高接触网的可靠性。

(2)在材质一定的条件下，尽可能地提高接触线的张力，以提高接触线的波动速度提高运营速度。

(3)积极研制和开发与接触网参数及运营速度相匹配高速受电弓。

从目前接触网的设计和施工来看，防止因风荷载造成故障主要是考虑在当地最大风速的情况下，接触导线在跨中的最大偏移量不超过500mm，实际运营维护中，也只是考虑在风口地段，曲缓地段缩小支柱间的跨距，在正定位处增设防风支撑，在反定位处加装V型拉线。分别如附图7，8所示。

这些措施虽然也起到了一定的防风作用，但没有从根本上解决因风荷载造成的故障，特别是在定位点处发生的弓网故障。因为虽然在正反定位处采取了一些的抗风措施，但只改变了定位点处接触网的抗风性能，并没有对风致振动最厉害的区域，也就是接触网的跨中部分的抗风有任何的改善。随着近年来各地区的气候日渐恶劣，风力在逐渐增大，因大风原因引起的弓网故障也在增多。探寻和开发新型的接触网风振控制减震器和适当的安装布置方法已经成为当务之急。

发明内容

本发明提供了一种结构合理、制造容易、安装方便的高速铁路接触网风振控制用自张力减振器。

本发明提出的一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，由承力索线夹1、连接单元2、自张力生成单元3、接触线线夹5组成，其中，自张力生成单元3由自张力生成单元外壳8和异形弹簧9组成，异形弹簧9位于自张力生成单元外壳8内，自张力生成单元外壳8上设有连接孔7；连接单元2为4根，两两对称分布于自张力生成单元3的两侧，其中两根相对的连接单元2的一端分别穿过连接孔7连接异形弹簧9，另一端分别连接承力索线夹1，另两根相对的连接单元2的一端分别穿过连接孔7连接异形弹簧9，另一端分别连接接触线线夹5。

本发明中，所述承力索线夹1由承力索线夹螺栓13和承力索线夹夹持金具12连接组成，承力索线夹夹持金具12夹持承力索4，并通过承力索线夹螺栓13固定于承力索线夹夹持金具12上。

本发明中，所述接触线线夹5由接触线线夹螺栓10和接触线线夹夹持金具11连接组成，接触线线夹夹持金具11夹持承力索4，并通过接触线线夹螺栓10固定于接触线线夹夹持金具11上。

本发明中，所述连接单元2可以采用高强钢丝，相邻的连接单元2之间设有绝缘材料。

本发明中，异形弹簧9采用螺旋张拉式或环形弹簧。

本发明中，接触线线夹5连接接触线6，承力索线夹1连接承力索4。

本发明中，承力索线夹1和接触线线夹5分别用于夹持承力索4和接触线6。

本发明中，自张力生成单元位于上下行线路接触网水平间距的中间位置。

本发明中，所述的电气化铁路接触网风振控制用自张力减振器的连接单元为四根高强钢丝，它们各自连接到自张力生成器3后构成交叉，各减振器连接线2之间有绝缘材料保证绝缘要求。自张力生成单元3可受拉之后生成一定的张力作用并且有制动作用，防止连接单元2无限伸长。自张力生成单元3有绝缘作用，绝缘材料为橡胶。各减振器连接线2之间相互独立。线索夹持单元为钢构件，包括承力索线夹和接触线线夹。自张力生成单元外壳可以采用铝或工程塑料。

本发明为改进接触网风偏控制提供了新的器具。只需简单的材料及工艺即可生产，安装方便。

本发明有益效果在于：本发明具有结构合理、制造容易、安装方便的优点，可广泛用于高速电气化铁路接触网抗风，以达到提高接触网抗风能力、减小电气化铁路风害损失的目的。

附图说明

图1为接触网风振控制用自张力减振器的结构和安装示意图。

图2(a)为自张力生成单元的组成及结构示意图。

图2(b)为另外一种自张力生成单元的组成及结构示意图。

图3为自张力生成单元的外观俯视图。

图4为接触线线夹5结构示意图。

图5为承力索线夹1结构示意图。

图6为接触网风振控制用自张力减振器的安装位置示意图。

图7为支撑及正定位装置示意图。

图8为支撑及反定位装置示意图。

图中标号：1为承力索线夹，2为连接单元，3为自张力生成单元，4为承力索，5为接触线线夹，6为接触线，7为自张力生成单元连接孔，8为自张力生成单元外壳，9为异形弹簧，10为接触线线夹螺栓，11为接触线线夹夹持金具，12为承力索线夹夹持金具，13为承力索线夹螺栓，14为自张力减振器，15为接触网支撑及定位装置，16为吊弦，21为支柱，22为横腕臂，23为腕臂支撑，24为斜腕臂，25为定位管，26为定位管防风拉线，27为定位器拉线，28为定位器，29为定位管防风支撑。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明。

首先参阅图1本发明接触网风振控制用自张力减振器的结构和安装示意图，图示的接触网风振控制用自张力减振器由承力索线夹1、连接单元2、自张力生成单元3、接触线线夹5组成。其中，承力索线夹1和接触线线夹5分别用于夹持承力索4和接触线6，承力索线夹1的结构如图5所示，由承力索线夹螺栓13和承力索线夹夹持金具12组成。接触线线夹5的结构如图4所示，由接触线线夹螺栓10和接触线线夹夹持金具11组成。承力索线夹1和接触线线夹5均为钢制，连接单元2由高强钢丝组成，其长度可以伸缩，长度的设定取决于并行线路接触网之间的距离，要保证在减振器处于初始状态的时候其长度略小于上下行线路之间的间距。自张力生成单元3的构成如图2(a)所示，其主要构件为自张力生成单元外壳8和用于生成张力的异形弹簧9，其中自张力生成单元外壳8由铝或工程塑料制成，异形弹簧9可定制生产，主要构成要素包括能同时连接4根高强钢丝并且斜对角线之间互为独立运转，另外各个连接单元之间能够保持绝缘。自张力生成单元3的外壳俯视图如图3所示，自张力生成单元外壳8上设有连接孔7。

再参阅图1和图6，将本发明的承力索连接线夹1和接触线线夹5分别连接于并行线路接触网的接触线6和承力索4上，再将承力索线夹1和接触线线夹5套入线索之后拧紧图4、5所示中的螺栓，即可将承力索线夹1和接触线线夹5固定在承力索4和接触线6上，之后可将组成减振器连接器2的高强钢丝分别连接到承力索线夹1和接触线线夹5的圆孔中并进行锚固。需要注意的是在连接时，应该在减振器处于初始状态即自张力尚未生成，且减振器连接线2处于非受拉状态时先将线夹固定在某一侧的接触网上，而后再固定另外一侧的承力索线夹1和接触线线夹5时人为施加一定的张力使连接单元处于受拉状态，其最终状态是使整个减振器的位置水平。减振器安装在接触网上的位置有多种选择，基本上都位于跨中，仅举一例示意为图6，安装好之后的减振器应处于一种受拉状态。

图6为本发明的安装位置示意图，本装置布置在上下行线路接触网之间，连接位置分别为对应的接触线6和承力索4，接触线6端部布置在接触网支撑及定位装置15。

图2(b)表示了本发明的另外一种接触网风振控制用自张力减振器的自张力生成单元的结构图示。所述的自张力生成单元在具有图2(a)所示实施例的所有技术特征的基础上，异形弹簧9由螺旋张拉式改为环形弹簧。其主要的独立特征包括弹簧的生产加工更为简易，线索与弹簧的连接更为简单，更易于处理各个连接单元高强钢丝间的绝缘问题。

在制造时，首先将减振器连接线2的高强钢丝与异形弹簧9相连接，后将各条高强钢丝通过各自的连接孔7引出，封闭自张力生成单元。与此同时，将接触线线夹5和承力索线夹1分别连接在连接单元的末端，连接时注意连接单元的长度如上所述。

本发明利用弹簧组成自张力生成单元，该弹簧能在其两端有相对位移时生成张力，另外还可以控制减振器连接线的长度。

本发明具有结构合理、制造容易、安装方便的优点。

Claims (5)

1.一种高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，由承力索线夹(1)、连接单元(2)、自张力生成单元(3)和接触线线夹(5)组成，其特征在于自张力生成单元(3)由自张力生成单元外壳(8)和异形弹簧(9)组成，异形弹簧(9)位于自张力生成单元外壳(8)内，自张力生成单元外壳(8)上设有连接孔(7)；连接单元(2)为4根高强钢丝，两两对称分布于自张力生成单元(3)的两侧，其中两根相对的连接单元(2)的一端分别穿过连接孔(7)连接异形弹簧(9)，另一端分别连接承力索线夹(1)，另两根相对的连接单元(2)的一端分别穿过连接孔(7)连接异形弹簧(9)，另一端分别连接接触线线夹(5)；接触线线夹(5)连接接触线(6)，承力索线夹(1)连接承力索(4)。

2.根据权利要求1所述的高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，其特征在于承力索线夹(1)由承力索线夹螺栓(13)和承力索线夹夹持金具(12)连接组成，承力索线夹夹持金具(12)夹持承力索(4)，并通过承力索线夹螺栓(13)固定于承力索线夹夹持金具(12)上。

3.根据权利要求1所述的高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，其特征在于接触线线夹(5)由接触线线夹螺栓(10)和接触线线夹夹持金具(11)连接组成，接触线线夹夹持金具(11)夹持承力索(4)，并通过接触线线夹螺栓(10)固定于接触线线夹夹持金具(11)上。

4.根据权利要求1所述的高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，其特征在于相邻的连接单元(2)之间设有绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的高速铁路接触网风振控制用自张力减振器，其特征在于所述异形弹簧(9)采用螺旋张拉式或环形弹簧。

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