CN113415212A - 一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统及其安装方法，包括锚固接头与多个膨胀段，相邻两个所述膨胀段通过锚固接头连接，所述锚固接头与支持结构固定连接；所述膨胀段包括汇流排与滑动定位器，所述汇流排在平行于轨面的平面内弯曲设置，所述汇流排上设置多个所述滑动定位器，所述滑动定位器与支持结构连接，所述滑动定位器能够使所述汇流排保持水平，并允许汇流排沿垂直于线路方向滑动。当工作环境的温度变化时，本发明能够通过膨胀段的弯曲变形自动补偿膨胀段长度的伸缩变化，取消了膨胀接头，改善了弓网受流条件，减小膨胀接头处对弓网动态性能的影响。

Description

一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种接触网悬挂系统，特别是一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统及其安装方法。
背景技术
接触网是在电气化铁道中，架设在铁路线路(以下简称线路)上方，供受电弓取流的高压输电线。目前的刚性接触网悬挂系统是由传统大小尺寸的接触线直接钳牢在刚性的合金导电轨(以下简称汇流排)所组成。汇流排制成一定标准长度(12m)的小分段，各分段再由中间接头连接成汇流排段整体。
鉴于材料对温度变化的伸缩效应，汇流排一般组成多个锚段，锚段长度通常在200～600m，并每隔8米左右设置悬挂安装点，锚段没有受到沿自身长度方向的压力。相邻两锚段1之间存在断口式锚段关节2(如图1所示)，或采用膨胀接头3连接(如图2所示)，以应对因温度变化导致的汇流排的长度变化，两个锚段关节2或两个膨胀接头3之间还设置有多个连接锚段与绝缘支撑架的定位点4。但不论是断口式锚段关节，还是膨胀接头，都仍会劣化弓网系统高速时的动态性能。
刚性接触网悬挂系统因其零部件种类少、结构简单、无断线风险、载流量大等特点，在隧道中应用广泛。现有技术方案多通过零部件优化，改善刚性接触网悬挂系统的结构，使其具有更优的弓网匹配性能。但都未能从刚性接触网悬挂系统安装、布置的角度，消除对温度变化、弓网动态性能、投资造价的影响。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有的刚性接触网悬挂系统中采用断口式锚段关节与膨胀元件补偿温度变化引起的汇流排长度变化，该方式会劣化弓网系统高速时的动态性能问题，提供一种轨道交通刚性接触网悬挂系统及其安装方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，包括锚固接头与多个膨胀段，相邻两个所述膨胀段通过锚固接头连接，所述锚固接头与支持结构固定连接；所述膨胀段包括汇流排与滑动定位器，所述汇流排在平行于轨面的平面内弯曲设置，所述汇流排上设置多个所述滑动定位器，所述滑动定位器与支持结构连接，所述滑动定位器能够使所述汇流排保持，并允许汇流排沿垂直于线路方向滑动。所述支持结构可以是钢柱、钢桁架以及隧道内壁。
由于安装后的汇流排呈弯曲状态，当工作环境的温度变化时，能够通过膨胀段内汇流排的弯曲变形自动补偿锚段长度的伸缩变化，避免了使用断口式锚段关节与膨胀元件，且相邻膨胀段之间通过锚固接头无缝连接，不会影响受电弓与刚性接触网高速运动接触时的动态性能，保障了全线路范围内受电弓受流的连续性、平顺性，保障受电弓平滑移动，受流持续稳定。由于膨胀段内的汇流排弯曲设置，其内应力使得整个结构形成弓形结构受力特点，改善了受电弓与刚性接触网的受流条件，提高了系统的可靠性，减小膨胀段连接处对弓网动态性能的影响，提高车辆运行速度。
作为本发明的优选方案，每个所述膨胀段内的汇流排焊接连接。
相较于目前采用中间接头连接的方式，膨胀段内的汇流排焊接相连不会影响受电弓与刚性接触网高速运动接触时的动态性能，保障了全线路范围内受电弓受流的连续性、平顺性，保障受电弓平滑移动，受流持续稳定。
作为本发明的优选方案，所述滑动定位器包括固定杆与夹持部，所述固定杆与支持结构固定连接，所述夹持部与所述汇流排固定连接，所述夹持部与所述固定杆滑动连接。
固定杆与夹持部滑动连接，可以满足将膨胀段安装在支持结构上之后，汇流排的弯曲半径能够改变，以补偿因温度变化造成的汇流排的长度伸缩。
作为本发明的优选方案，所述锚固接头以及所述滑动定位器均与支持结构绝缘连接。
作为本发明的优选方案，所述锚固接头为“T”形连接结构。
作为本发明的优选方案，相邻两所述膨胀段的汇流排弯曲方向相反且平滑过渡，形成波浪形。
相邻两所述膨胀段内汇流排的弯曲方向相反，各膨胀段自动补偿汇流排的温度伸缩量，能实现无限多组膨胀段的平顺连接，构成连续无缝刚性接触悬挂网供电系统，相邻膨胀段因为弯曲变形所作用在锚固接头上的压力能够相互抵消，增强膨胀段与锚固接头所组成的系统的稳定性。
作为本发明的优选方案，所述波浪形为正弦波。
作为本发明的优选方案，所述锚固接头为不锈钢或铜合金或铝合金材料结构件。
一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，包括步骤：
S1：根据线路情况、膨胀段的最高工作温度、膨胀段的最低工作温度以及膨胀段工作时所允许的最大拉出值Zmax与最小拉出值Zmin，计算相邻两锚固接头之间的距离；
S2：在支持结构上安装锚固接头以及滑动定位器；
S3：根据安装现场的年平均气温确定膨胀段的初始拉出值的取值范围；
S4：将膨胀段的两端与锚固接头固定连接；使每个膨胀段在平行于轨面的平面内受压弯曲设置，使相邻两膨胀段内的汇流排的弯曲方向相反，形成连续、平滑过渡的波浪形；
S5：在汇流排内安装接触线；
其中，线路情况指线路包括直线、曲线还是缓和曲线，是否跨越缓圆点、直缓点等。
采用本方案的轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，采用锚固接头与膨胀段的两端固定连接，滑动定位器保持膨胀段内汇流排高度，使得膨胀段内的汇流排在工作环境的温度变化时，能够通过汇流排的弯曲半径变化补偿自身产生的形变，避免了使用断口式锚段关节与膨胀元件，且相邻膨胀段之间通过锚固接头能够实现无缝连接，不会影响受电弓与刚性接触网高速运动接触时的动态性能问题，保障了全线路范围内受电弓受流的连续性、平顺性，保障受电弓平滑移动，受流持续稳定。由于膨胀段弯曲设置，形成弓形结构受力特点，改善了受电弓与刚性接触网的受流条件，提高了系统的可靠性，减小锚段分段处对弓网动态性能的影响，提高车辆运行速度。相邻两所述膨胀段的弯曲方向相反，各膨胀段自动补偿汇流排的温度伸缩量，能实现无限多组膨胀段的平顺连接，构成连续无缝刚性接触悬挂网供电系统，相邻膨胀段因为弯曲变形所作用在锚固接头上的压力能够相互抵消，增强膨胀段与锚固接头所组成的系统的稳定性。
作为本发明的优选方案，在所述S4中，先使所述膨胀段的一端与锚固接头固定连接，再将所述膨胀段的另一端临时固定，将所述膨胀段内的汇流排与滑动定位器连接，再对所述膨胀段施加向线路外侧的平行力，使所述膨胀段内的汇流排弯曲，最后将所述膨胀段的另一端与锚固接头固定连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、将膨胀段弯曲设置，相邻膨胀段的端头通过锚固接头无缝连接，能够通过膨胀段自身存在的弯曲变形对温度变化导致膨胀段内汇流排出现的伸长与缩短做出自动补偿，取消了刚性接触网锚段间的断口式锚段关节或膨胀元件，减少了故障环节及运维工作量，提高了系统可靠性。
2、膨胀段两端锚固后固定于支持结构上，由于膨胀段内汇流排具有弯曲形变，汇流排轴向应力(即沿自身长度方向的应力)作用在锚固接头上，通过使相邻膨胀段的弯曲方向相反，形成波浪形，能够使得相邻两段膨胀段作用在锚固接头上的轴向应力能够抵消或部分抵消。由于膨胀段弯曲设置，其内应力使得整个结构形成弓形结构受力特点，使膨胀段具有弹性，改善了受电弓与刚性接触网的受流条件，提高了系统的可靠性，提高车辆运行速度。
3、本发明方案具有结构简单、安装方便的结构优点。
附图说明
图1是现有的刚性接触网悬挂系统的第一种示意图；
图2是现有的刚性接触网悬挂系统的第二种示意图；
图3是本发明中刚性接触网的安装示意图；
图4是本发明中刚性接触网悬挂系统受热变形的示意图；
图5是本发明中刚性接触网悬挂系统受冷变形的示意图。
图标：1-膨胀段；2-锚段关节；3-膨胀接头；4-定位点；5-滑动定位器；6-锚固接头；7-锚段。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种轨道交通刚性接触网悬挂系统，包括膨胀段1与绝缘的锚固接头6。相邻两膨胀段1之间通过锚固接头6固定连接，锚固接头6呈“T”形结构，锚固接头6还与支持结构固定连接。系统由多根膨胀段1组成。如图3所示，锚固接头6所连接的两根膨胀段1的弯曲方向相反，且平滑过渡形成波浪形(优选的，所述波浪形为正弦波)，以使膨胀段1因弯曲形变而作用在锚固接头6上的力能够相互抵消。膨胀段1包括焊接相连的汇流排，汇流排内安装有接触线，汇流排与接触线组成刚性接触网；汇流排上还连接有多个滑动定位器5，滑动定位器5包括滑动连接的固定杆与夹持部，夹持部与汇流排固定连接，固定杆与支持结构固定连接。滑动定位器5安装于膨胀段1两端之间的部位，滑动定位器5不仅能对汇流排起到支撑的作用，还能使汇流排在滑动定位器5上沿垂直于线路的方向移动(如图4与图5中滑动定位器5位置的变化方向)。
本实施例中提供的刚性接触网悬挂系统自动补偿因温度变化导致汇流排长度变化的工作原理为：
当温度升高时，膨胀段1内汇流排受热膨胀，膨胀段1有伸长的趋势，由于膨胀段1两端均连接锚固接头6，锚固接头6绝缘安装于支持结构上，能承受温度膨胀应力，因此膨胀段1两端头的位置不发生变化，膨胀段1中的压力进一步增加，导致膨胀段1内汇流排发生进一步的弯曲变形，夹持固定在滑动定位器5上的汇流排沿线路垂直方向外侧滑动，如图4所示。
当温度降低时，膨胀段1受冷收缩，膨胀段1内汇流排有长度尺寸变小的趋势，膨胀段1内汇流排所受的压力减小，由于膨胀段1的两端通过锚固接头6绝缘安装于隧道壁或其他支持结构上，因此，膨胀段1内汇流排弯曲变形减小，夹持固定在滑动定位器5上的汇流排沿线路垂直方向内侧滑动，如图5所示。
实施例2
一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，包括步骤S1：根据线路情况(线路为直线、曲线还是缓和曲线，以及线路是否跨越缓园、直缓点等情况)，运行线路环境最高、最低温度，膨胀段1工作时所允许的最大拉出值Zmax与最小拉出值Zmin，计算相邻两锚固接头6之间的距离；S2：根据相邻两锚固接头6之间的距离将锚固接头6安装在支持结构上，在两锚固接头6之间的支持结构上安装滑动定位器5；S3：根据安装现场的年平均气温确定膨胀段1的初始拉出值的取值范围；S4：将膨胀段1的一端(即膨胀段1内汇流排的一端)固定在锚固接头6上，将膨胀段1的另一端(即膨胀段1内汇流排的另一端)通过与锚固接头6临时固定，之后将膨胀段1中的汇流排与滑动定位器5连接；再对膨胀段1施加朝向线路外侧的平行力，使得该膨胀段1内的汇流排弯曲，之后将膨胀段1的另一端也与锚固连接头固定连接，安装完成后的相邻两膨胀段1的弯曲方向相反，形成连续、平滑过渡的波浪形，优选的，所述波浪形为正弦波；S5：在汇流排内安装接触线。
其中，膨胀段1在不发生塑性变形情况下且膨胀段1弯曲后不超出受电弓的有效工作范围时的最大拉出值为Zmax，膨胀段1中压力不为零时最小拉出值为Zmin。
膨胀段1实际工作温度为t，膨胀段1安装现场的年平均气温为T，当t<T时，膨胀段1受冷收缩，膨胀段1的弯曲程度减小，当温度降低至最低时，膨胀段1的拉出值应刚好为Zmin，此时膨胀段1的长度为Lmin；当t>T时，温度增加，膨胀段1进一步弯曲，当温度升至最高时，膨胀段1拉出值应刚好为Zmax,此时膨胀段1的长度为Lmax；膨胀段1的初始长度应保证汇流排由于温度变化影响后，膨胀段1的长度L在[Lmin,Lmax]范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，包括锚固接头(6)与多个膨胀段(1)，相邻两个所述膨胀段(1)通过锚固接头(6)连接，所述锚固接头(6)与支持结构固定连接；所述膨胀段(1)包括汇流排与滑动定位器(5)，所述汇流排在平行于轨面的平面内弯曲设置，所述汇流排上设置多个所述滑动定位器(5)，所述滑动定位器(5)与支持结构连接，所述滑动定位器(5)能够使所述汇流排保持水平，并允许汇流排沿垂直于线路方向滑动。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，每个所述膨胀段(1)内的汇流排焊接连接。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，所述滑动定位器(5)包括固定杆与夹持部，所述固定杆与支持结构固定连接，所述夹持部与所述汇流排固定连接，所述夹持部与所述固定杆滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，所述锚固接头(6)以及所述滑动定位器(5)均与支持结构绝缘连接。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，所述锚固接头(6)为“T”形连接结构。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，相邻两所述膨胀段(1)汇流排的弯曲方向相反且平滑过渡，形成波浪形。
7.根据权利要求1所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统，其特征在于，所述锚固接头(6)为不锈钢或铜合金或铝合金材料结构件。
8.一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，其特征在于，包括步骤：
S1：根据线路情况、膨胀段(1)的最高工作温度、膨胀段(1)的最低工作温度以及膨胀段(1)工作时所允许的最大拉出值Zmax与最小拉出值Zmin，计算相邻两锚固接头(6)之间的距离；
S2：在支持结构上安装锚固接头(6)以及滑动定位器(5)；
S3：根据安装现场的年平均气温确定膨胀段(1)的初始拉出值的取值范围；
S4：将膨胀段(1)的两端与锚固接头(6)固定连接；使每个膨胀段在平行于轨面的平面内受压弯曲设置，使相邻两膨胀段(1)的汇流排的弯曲方向相反，形成连续、平滑过渡的波浪形；
S5：在汇流排内安装接触线。
9.根据权利要求8所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，其特征在于，在所述S4中，先使所述膨胀段(1)的一端与锚固接头(6)固定连接，再将所述膨胀段(1)的另一端临时固定，将所述膨胀段(1)内的汇流排与滑动定位器(5)连接，再对所述膨胀段(1)施加向线路外侧的平行力，使所述膨胀段(1)内的汇流排弯曲，最后将所述膨胀段(1)的另一端与锚固接头(6)固定连接。
10.根据权利要求8所述的一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网系统的安装方法，其特征在于，线路情况包括线路为直线、曲线还是缓和曲线，是否跨越缓圆点、直缓点。
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