CN114132228A - 一种高速铁路用减振型接触网定位支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路用减振型接触网定位支架，包括支撑主体和减振装置，包括支柱、平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑、棒式绝缘子、定位管、定位器和防风拉枚。在所述斜腕臂与定位管之间，或定位管与定位器之间连接减振装置，或者在所述斜腕臂与定位管之间和定位管与定位器之间均连接减振装置，减振装置包括两连接盘和它们之间连接的限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器，限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器交错布置。减振装置的阻尼弹簧提供初始刚度保证正常使用状态下接触网的固定效果。受外界振动干扰时，减振装置的阻尼弹簧和粘滞液体共同耗能减振，减小高铁接触网的振动响应，并利用粘滞液体的有限压缩空间限制最大振动幅度。

Description

一种高速铁路用减振型接触网定位支架

技术领域

本发明属于高速铁路接触网设备减振领域，特别是涉及一种高速铁路用减振型接触网定位支架。

背景技术

接触网是沿铁路线上空向电力机车供电的一种特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。随着人们对车速的不断追求，对铁路可靠性的要求也越愈发迫切，这就涉及到铁路弓网接触的安全。电力机车的受电弓和接触网的接触导线在滑动摩擦过程中要想实现平稳取流，就必须保证接触网设备具有良好的稳定性。但是，由于使用环境的复杂性，地震力、风荷载等诸多因素均会引起结构的振动。这极大程度地影响了接触网的稳定性，从而造成接触线脱弓等众多事故，严重影响了列车行驶的安全性。因此，对接触网减振设备的研究意义重大。

而在现行的高铁接触网中，为了保证正常工作状态下接触网的固定效果，接触网定位支架各部分往往采用刚性连接，形成稳固体系。但是，这种连接方式却忽视了振动状态下不同杆件间的力学作用，不能起到有效的减振效果。高速铁路正常运行时，列车受电弓的运动会引起接触网的振动。此时，这种刚性的连接方式无法有效耗散外部运动输入的能量，从而增加了结构振幅。当接触网振幅较大时，会降低高速列车受电弓与接触网的正常接触的可靠性，影响列车安全运行。同时，在一方面，风荷载作用下，接触网的风致振动会较大地影响接触网对列车的供电性能。但这种连接方式却无法有效减小风致振动。另一方面，地震时刚性连接的接触网结构会受较大的地震作用，易产生地震损伤，不利于震后快速修复。高速铁路及接触网的震致损伤更是加剧了铁路及接触网的不平顺，影响震后高速铁路的行车功能。故现行的高速铁路接触网定位支架不利于振动状态下接触网的稳定性和安全性，亟需改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种、既能在正常工作状态起刚性固定作用，又能在受到外因振动时有效减振的结构稳定型高速铁路用减振型接触网定位支架。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：高速铁路用减振型接触网定位支架包括支撑主体和减振装置，包括支柱、平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑、棒式绝缘子、定位管、定位器和防风拉枚。在所述斜腕臂与定位管之间，或定位管与定位器之间连接减振装置，或者在所述斜腕臂与定位管之间和定位管与定位器之间均连接减振装置，减振装置包括两连接盘和它们之间连接的限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器，限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器交错布置。

上述技术方案的一个实施例中，所述限拉筒式耗能减振器包括圆筒体、环形隔板、阻尼弹簧和移动导杆；环形隔板上均匀固定多根阻尼弹簧，隔板固定于圆筒体内的非中间位置，阻尼弹簧的自由端伸向圆筒体的远隔板端；圆筒体的两端分别设置封板，其中近环形隔板端的封板中心位置处设置导杆安装孔，另一端封板的中心位置设置轴向连接柱，轴向连接柱上设置有径向连接孔；移动导杆为长度大于圆筒体长度的圆柱杆，包括两等径段和它们之间的小径段，两等径段直径与环形隔板的中心孔内径匹配，一等径段的末端端面垂直固定有圆形挡板，圆形挡板的直径与圆筒体的内径匹配，且套有密封圈，另一等径段的末端端部设置有径向连接孔；移动导杆与圆筒体共轴向中心线装配时，阻尼弹簧的自由端与圆形挡板固定。

上述技术方案的一个实施例中，所述圆筒体外壁对应所述环形隔板的外端设置有环形槽，环形槽处均布有透气孔，环形槽外嵌装有高强透气防水环；设置有轴向连接柱的封板上设置有透气孔。

上述技术方案的一个实施例中，所述圆筒体内腔中环形挡板和设置导杆安装孔的封板之间区域灌装粘滞液。

上述技术方案的一个实施例中，所述限压筒式耗能减振器包括圆筒体、环形隔板、阻尼弹簧和移动导杆；环形隔板上均匀固定多根阻尼弹簧，隔板固定于圆筒体内的非中间位置，阻尼弹簧的自由端伸向圆筒体的远隔板端；圆筒体的两端分别设置封板，其中近环形隔板端的封板中心位置处设置轴向连接柱，另一端封板的中心位置设置导杆安装孔，轴向连接柱上设置有径向连接孔；移动导杆为长度大于圆筒体长度的圆柱杆，包括两等径段和它们之间的小径段，两等径段直径与环形隔板的中心孔内径匹配，较长等径段的外壁中部设置有环形挡板、末端端部设置有径向连接孔；移动导杆与圆筒体共轴向中心线装配时，阻尼弹簧的自由端与圆形挡板固定。

上述技术方案的一个实施例中，所述圆筒体外壁在有轴向连接柱的封板端端部设置环形槽，环形槽处均布有透气孔，环形槽外嵌装有高强透气防水环；设置有导杆安装孔的封板上设置有透气孔。

上述技术方案的一个实施例中，所述圆筒体内腔中环形挡板和设置轴向连接柱的封板之间区域灌装粘滞液。

上述技术方案的一个实施例中，所述连接盘上设置有贯穿盘面的减振器安装孔，所述轴向连接柱和导杆外端分别插入连接盘上的减振器安装孔中后通过径向螺栓锁定。

上述技术方案的一个实施例中，所述连接盘的外侧设置有用于连接所述支撑主体的连接头。

本发明在现有支撑主体结构的定位器和定位管之间设置包括多个减振器的减振装置，通过减振装置的阻尼弹簧提供的初始刚度，来保证正常使用状态下接触网的固定效果。当受外界振动干扰时，减振装置的阻尼弹簧和粘滞液体共同耗能减振，减小高铁接触网的振动响应，并利用粘滞液体的有限压缩空间来限制最大振动幅度，从而实现定位支架结构的减振性能。减振装置的工作原理如下：初始状态下，减振装置通过各减振器的阻尼弹簧提供初始刚度保证固定效果，维持正常工作状态。粘滞液体分属于环形隔板两侧的两个筒腔，互相不交换流动。受外界振动干扰时，接触网带动各减振器的移动导轨在圆筒体内作轴向移动。当移动导杆运动至环形隔板处于移动导杆的小径段区域时，环形隔板两侧的粘滞液体发生交换对流，阻尼弹簧也出现压缩变形，两者共同耗能减振，以减小高铁接触网的振动响应，保证结构的相对稳定性。并利用粘滞液体的有限压缩空间，限制结构的最大振动幅度。另外，两种减振器的移动导杆连接于同一连接盘上，根据它们的上述结构，当连接盘将各减振器的移动导杆往外拉时，限压耗能减振器的移动导杆的行程较小，当移动导杆的环形挡板在较短时间内与圆筒体的封板接触时，即可产生外拉阻力，从而使外拉作用减弱，减小振动。反之，当连接盘将各减振器的移动导杆往内压时，限拉耗能减振器的移动导杆可在较短时间内使内压作用减弱，减小振动。限拉和限压两种筒式耗能减振器各自只主要限制一个方向的振动幅度，将它们进行组合可达到双向限位的效果，综合的实现了固定、减振、限位的复合功能，提高接触网的稳定性，保护列车行车安全。

附图说明

图1为本发明优选实施例一的使用状态示意图示意图。

图2为图1中减振装置的装配体放大示意图。

图3为图2的爆炸示意图。

图4为图3中限拉筒式耗能减振器的纵剖结构示意图。

图5为图3中限压筒式耗能减振器的纵剖结构示意图。

图6为本发明优选实施例二的使用状态示意图。

具体实施方式

优选实施例一、本实施例公开的这种高速铁路用减振型接触网定位支架，包括支撑主体和减振装置。

如图1所示，支撑主体包括基础1、支柱2、腕臂3、腕臂支撑4、棒式绝缘子5、定位器6、定位管7、防风拉枚8等构件。本实施例在支撑主体的腕臂和定位管之间设置减振装置9。

结合图2和图3可以看出，减振装置9包括两组限拉筒式耗能减振器91、两组限压筒式耗能减振器92和它们两端的连接盘93。

结合图2、图3和图4可以看出：

限拉筒式耗能减振器91包括圆筒体TT、环形隔板GB、阻尼弹簧TH和移动导杆DG。

环形隔板GB上均匀固定多根阻尼弹簧TH，环形隔板固定于圆筒体TT内的非中间位置，阻尼弹簧TH的自由端伸向圆筒体的远隔板端。

圆筒体TT的两端分别设置封板，其中远环形隔板端的封板中心位置处设置轴向连接柱LJZ，另一端封板的中心位置设置导杆安装孔，轴向连接柱上设置径向连接孔。设置有轴向连接柱LJZ的封板上设置有透气孔TQK。

圆筒体TT的外壁对应环形隔板GB的外端设置有环形槽，环形槽处均布有透气孔TQK，环形槽外嵌装有高强透气防水环FSH。

移动导杆DG为长度大于圆筒体TT长度的圆柱杆，包括两等径段和它们之间的小径段，两等径段的直径与环形隔板的中心孔内径匹配，一等径段的末端端面垂直固定有圆形挡板DB，圆形挡板的直径与圆筒体的内径匹配，且套有密封圈(图中未示出)，另一等径段的末端端部设置有径向连接孔。

限拉筒式耗能减振器91的装配过程如下：

圆筒体TT两端的封板先不组装，将移动导杆DG设置有径向连接孔的一端从远离透气防水环FSH的一端插入圆筒体中一段长度，将阻尼弹簧的自由端往外拉并与移动导杆末端的圆形挡板内侧固定，继续插入移动导杆，直至其上的径向连接孔位于圆筒体TT外，圆形挡板DB进入圆筒体内，阻尼弹簧回复至初始长度。此时，圆形挡板与圆筒体的近端面之间有一段距离；

将圆筒体和移动导杆处于竖直状态，将移动导杆往上拉，直至圆筒体内的环形隔板处于移动导杆的小径段区域；

从圆筒体上端往圆筒体内灌入粘滞液，由于圆形挡板与圆筒体内壁之间设置有密封圈，所以圆形挡板至圆筒体的上端口之间可充满粘滞液，而圆形挡板和圆筒体下端口之间为空腔；

灌装粘滞液后，在圆筒体上端焊接固定设置有导杆安装孔的封板，并将移动导杆和封板之间进行密封处理；

最后将圆筒体掉头，将另一端设置有轴向连接柱和透气孔的封板与圆筒体焊接固定。

结合图2、图3和图5可以看出：限压筒式耗能减振器92的结构相似，仅存在以下结构差别。

圆筒体和封板的结构差别：设置透气孔的环形凹槽位于圆筒体的一端部，且该端端口固定设置有轴向连接柱的封板，圆筒体内的环形隔板距离该端端口较近。另一设置导杆安装孔的封板上设置透气孔。

移动导杆的结构差别：两等径段的长度差别大，较长的等径段外壁在近外端处设置环形挡板HB，环形挡板的外径与圆筒体的内径匹配，且环形挡板外缘套有密封圈(图中未示出)。

两种减振器的移动导杆上小径段的长度以不造成移动导杆运动受阻为标准。

限压筒式耗能减振器92的装配过程如下：

圆筒体两端的封板先不组装，将移动导杆DG较短的等径段从圆筒体的远环形隔板GB端插入圆筒体中一段长度，将阻尼弹簧的自由端往外拉并与移动导杆外壁的环形挡板HB内侧固定，继续插入移动导杆，直至环形挡板DB进入圆筒体内，阻尼弹簧回复至初始长度。此时，环形挡板与圆筒体的近端面之间有一段距离；

将圆筒体和移动导杆处于竖直状态，移动导杆的较长等径段朝下，将移动导杆往上推，直至圆筒体内的环形隔板处于移动导杆的小径段区域；

往圆筒体内灌入粘滞液，由于环形挡板与圆筒体内壁之间设置有密封圈，所以环形挡板至圆筒体的上端口之间可充满粘滞液，而环形挡板和圆筒体下端口之间为空腔；

灌装粘滞液后，在圆筒体上端焊接固定设置有轴向连接柱的封板，然后将圆筒体掉头，将另一端设置有导杆安装孔和透气孔的封板焊接固定，并将移动导杆和封板之间进行密封处理。

限拉和限压筒式耗能减振器都组装完成并封装完成后，将它们与连接盘93组装。

本实施例的连接盘93为圆盘体，其上设置有减振器安装孔，安装孔的具体根据减振器的布置确定。图1、图2所示四个减振器呈交错布置，且移动导杆DG的外伸端处于同一端，即各减振器的轴向连接柱固定于同一连接盘上、移动导杆的外伸端固定于另一连接盘上。

为了便于连接盘的制作及减振器与连接盘的装配，四个减振器的轴向连接柱直径与移动导杆的直径相同，其上的径向连接孔孔径也相同。

减振器与连接盘装配时，各减振器的轴向连接柱和移动导杆分别插入连接盘上的安装孔后通过径向螺栓锁定。

各减振器两端与连接盘装配形成减振装置后，通过连接盘外侧的连接头与腕臂和定位管安装固定，具体结构可根据实际情形确定。

优选实施例二，如图6所示，本实施例在实施例一的基础上，还在定位器和定位管之间连接减振装置取代防风拉枚，以进一步提高减振效果。当然，可根据实际情形将增设减振装置的减振器数量适当减少。

上述减振装置根据高铁设计时速、接触网初始受力情况、动力特性、轨道平顺度、设计风速、抗震设防烈度、结构限定最大位移等参数确定阻尼弹簧的初始刚度、阻尼系数以及粘滞液体的种类、粘滞度、填充量、运动范围。

减振装置的工作原理如下：

初始状态下，减振装置通过各减振器的阻尼弹簧提供初始刚度保证固定效果，维持正常工作状态。粘滞液体分属于环形隔板两侧的两个筒腔，互相不交换流动。

受外界振动干扰时，接触网带动各减振器的移动导轨在圆筒体内作轴向移动。当移动导杆运动至环形隔板处于移动导杆的小径段区域时，环形隔板两侧的粘滞液体发生交换对流，阻尼弹簧也出现压缩变形，两者共同耗能减振，以减小高铁接触网的振动响应，保证结构的相对稳定性。并利用粘滞液体的有限压缩空间，限制结构的最大振动幅度。

另外，两种减振器的移动导杆连接于同一连接盘上，根据它们的上述结构，当连接盘将各减振器的移动导杆往外拉时，限压耗能减振器的移动导杆的行程较小，当移动导杆的环形挡板在较短时间内与圆筒体的封板接触时，即可产生外拉阻力，从而使外拉作用减弱，减小振动。反之，当连接盘将各减振器的移动导杆往内压时，限拉耗能减振器的移动导杆可在较短时间内使内压作用减弱，减小振动。

限拉和限压两种筒式耗能减振器各自只主要限制一个方向的振动幅度，将它们进行组合可达到双向限位的效果，综合的实现了固定、减振、限位的复合功能，提高接触网的稳定性，保护列车行车安全。

在体系处于正常稳定状态时，本定位支架可满足接触网要求的固定效果，保证稳定性。当受地震、风荷载等振动干扰时，减振器的移动导杆在圆筒体内运动，使得粘滞液体挤压流动、阻尼弹簧出现往复变形，从而共同耗能减振，以减小高铁接触网的振动响应，保证结构的相对稳定性。其次，由于粘滞液体运动的空间有限，其又难以压缩，所以可以限制结构的最大振动幅度。另外，在振动结束后的停电检修过程中，可快速更换单个筒式耗能减振器，减小电力设备暂停使用时长，进而减少经济损失。

可以根据不同地区的抗震设防烈度、结构限定最大位移要求等确定粘滞液体的种类、粘滞度、填充量等，限制粘滞液体的可运动范围，从而实现限制不同情况下结构最大振动幅度的目的。

Claims (9)

1.一种高速铁路用减振型接触网定位支架，其支撑主体包括支柱、平腕臂、斜腕臂、腕臂支撑、棒式绝缘子、定位管、定位器和防风拉枚，其特征在于：在所述斜腕臂与定位管之间，或定位管与定位器之间连接减振装置，或者在所述斜腕臂与定位管之间和定位管与定位器之间均连接减振装置，减振装置包括两连接盘和它们之间连接的限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器，限拉筒式耗能减振器和限压筒式耗能减振器交错布置。

2.如权利要求1所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述限拉筒式耗能减振器包括圆筒体、环形隔板、阻尼弹簧和移动导杆；

环形隔板上均匀固定多根阻尼弹簧，隔板固定于圆筒体内的非中间位置，阻尼弹簧的自由端伸向圆筒体的远隔板端；圆筒体的两端分别设置封板，其中近环形隔板端的封板中心位置，处设置导杆安装孔，另一端封板的中心位置设置轴向连接柱，轴向连接柱上设置有径向连接孔；

移动导杆为长度大于圆筒体长度的圆柱杆，包括两等径段和它们之间的小径段，两等径段直径与环形隔板的中心孔内径匹配，一等径段的末端端面垂直固定有圆形挡板，圆形挡板的直径与圆筒体的内径匹配，且套有密封圈，另一等径段的末端端部设置有径向连接孔；

移动导杆与圆筒体共轴向中心线装配时，阻尼弹簧的自由端与圆形挡板固定。

3.如权利要求2所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述圆筒体外壁对应所述环形隔板的外端设置有环形槽，环形槽处均布有透气孔，环形槽外嵌装有高强透气防水环；设置有轴向连接柱的封板上设置有透气孔。

4.如权利要求2所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述圆筒体内腔中环形挡板和设置导杆安装孔的封板之间区域灌装粘滞液。

5.如权利要求1所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述限压筒式耗能减振器包括圆筒体、环形隔板、阻尼弹簧和移动导杆；

环形隔板上均匀固定多根阻尼弹簧，隔板固定于圆筒体内的非中间位置，阻尼弹簧的自由端伸向圆筒体的远隔板端；圆筒体的两端分别设置封板，其中近环形隔板端的封板中心位置处设置轴向连接柱，另一端封板的中心位置设置导杆安装孔，轴向连接柱上设置有径向连接孔；

移动导杆为长度大于圆筒体长度的圆柱杆，包括两等径段和它们之间的小径段，两等径段直径与环形隔板的中心孔内径匹配，较长等径段的外壁中部设置有环形挡板、末端端部设置有径向连接孔；

移动导杆与圆筒体共轴向中心线装配时，阻尼弹簧的自由端与圆形挡板固定。

6.如权利要求5所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述圆筒体外壁在有轴向连接柱的封板端端部设置环形槽，环形槽处均布有透气孔，环形槽外嵌装有高强透气防水环；设置有导杆安装孔的封板上设置有透气孔。

7.如权利要求5所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述圆筒体内腔中环形挡板和设置轴向连接柱的封板之间区域灌装粘滞液。

8.如权利要求2或5所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述连接盘上设置有贯穿盘面的减振器安装孔，所述轴向连接柱和移动导杆外端分别插入连接盘上的减振器安装孔中后通过径向螺栓锁定。

9.如权利要求8所述的高速铁路用减振型接触网定位支架，其特征在于：所述连接盘的外侧设置有用于连接所述支撑主体的连接头。

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