CN1576127A - 电气化铁道刚性接触网的悬挂装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种与电气化机车集电器接触的电源线路固定装置及方法。本发明采用在同一平面内相互垂直的四根型钢焊接而成的矩形结构的固定底座，在其上固定绝缘子底座，并通过绝缘子底座将绝缘子固定于固定底座上。这种方式可以简化绝缘子的安装，同时也能提高绝缘子与固定底座间的连接刚度。本发明采用中间悬挂线夹和锚固线夹固定刚性梁，在中间悬挂线夹的固定下梁可在线夹中自由窜动，并通过与轨道轴向相倾斜的平等布置每根梁的方法，解决梁热胀冷缩带来的问题，并保证运行中机车受电弓平稳受电。

Description

电气化铁道刚性接触网的悬挂装置及方法

技术领域

本发明涉及一种与电气化机车集电器接触的电源线路固定装置及方法，更确切讲是一种支承或悬挂接触网的装置及其设置方法。本发明的装置中中包括带有π形结构的刚性梁、连接各刚性梁的联锁接头、将刚性梁固定于绝缘子上的线夹、绝缘子、固定底座、固定绝缘子于固定底座上的绝缘子连接底板；本发明的方法是将固定底座固定于隧道顶或其它的固定物上，将绝缘子固定于底座上，再将线夹固定于绝缘子上，再将刚性梁设置于线夹上。本发明的刚性梁也被称为汇流排。

背景技术

在已公开的电气化机车集电器接触的电源线路悬挂装置普遍采用链形悬挂形式。例如中国发明专利CN961062061公开的“电力牵引车架空导线及其承力索的悬挂装置”，但这类悬挂在隧道内应用时需要开挖下锚衬砌，需要隧道有较大的空间，而且受隧道内条件的限制，链形悬挂的安装、调整和维护都很困难。为解决这一问题，中国实用新型专利992395526公开了一种“L悬臂式隧道内接触网固定支架”。该专利虽然可以缩短安装与检修的时间，但仍存在链形悬挂在隧道内使用时普遍存在的弊病。

为克服隧道内链形悬挂的不足，采用了所谓的刚性悬挂，即在隧道顶上固定作为导电元件的刚性梁。

瑞士“F+F”公司在铁路隧道中采用了一种刚性接触网悬挂方式，其结构参见附图1，它是在隧道顶侧壁上固定一钢板，在钢板上用固定于其上的L型的装置固定绝缘子，在绝缘子前端固定另一L形的连接板，再在该连接板上用线夹固定π形截面的刚性梁。这一装置的结构较为复杂，给装置的安装和维护带来麻烦，同时因其受力的导电刚性梁与其固定端呈一L形的悬臂，使其使用的刚度和使用强度减弱。正因如此，使这种装置在高速铁道的应用受到限制。

在国内外的地铁中普遍采用的刚性悬挂是在隧道顶锚固一槽钢，在槽钢上固定绝缘子及线夹，将刚性梁固定于其上，参见附图2。由于是用锚固的槽钢悬挂接触网，呈线连接而显结构单薄，其稳定性与刚度较差，难于满足高速列车的行驶要求。

由于采用的是刚性梁作为导电元件，在使用中克服梁的热膨胀是必须解决的问题。瑞士“F+F”公司采用在刚性梁上设置膨胀关节的方法解决梁的热膨胀问题，即在刚性梁的一侧加设膨胀滑道和辅助滑道，同时由于其悬挂为悬臂式的，因此还需要在隧道上从悬挂点的两边设置锚固点。显然，这种结构十分复杂，在现场的安装也十分困难，更不便于进行调整，而且在实际运营中维护工作量很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种可克服现有技术不足，具有较为简单的结构，具有较好的稳定性和刚度，能适应高速机车的使用要求，并可以简化施工，减小维护难度的新的电气化机车集电器接触的电源线路悬挂装置。

本发明的装置是采用在同一平面内相互垂直的四根型钢焊接而成的矩形结构的固定底座，其中的型钢至少带有两个相互垂直的边，在底座的型钢上设有与锚固螺栓相配合的3至4个孔，在另一组型钢上设有固定绝缘子底座的孔。本发明的固定底座所用的型钢可以是槽钢，但最好是角钢。本发明的底座上固定绝缘子底座的孔最好是长孔，长孔的纵轴最好是与铁道纵向垂直布置，这样可以便于对绝缘子位置的调整。由于本发明的固定底座锚固点为3至4点，因此它在隧道内的固定为面固定，其稳定性及刚度要优于现有技术。本发明的绝缘子上固定有绝缘子底座，并通过绝缘子底座将绝缘子固定于固定底座上。这种方式可以简化绝缘子的安装，同时也能提高绝缘子与固定底座间的连接刚度。

本发明装置中的连接刚性梁与绝缘子的线夹有两种，一种是中间悬挂线夹，另一种是中心锚固线夹。这两种线夹均由两个对称的其上设有放置刚性梁π形横档的槽和位于该槽上方的固定螺栓孔的夹持部件，和设置于在两夹持部件中带有连接螺孔，部分为T形断面的用于和绝缘子相连接的定位连接器，以及将定位连接器和两夹持部件固定为一体的螺栓构成。本发明的中间悬挂线夹在将两夹持部件与定位连接器用螺钉固定后，被其约束的刚性梁可以相对线夹做轴向的移动。本发明的中心锚固线夹与中间悬挂线夹基本相同，但在其横槽下方还设有用于将其与刚性梁相互锚接固定的螺栓孔。由于本发明的中间悬挂线夹在固定刚性梁时可以允许梁相对线夹做轴向的位移，这既便利梁的安装，也可以解决梁受热膨胀或遇冷收缩的问题；而中心锚固线夹则可以利用设于其上的固定螺栓将梁与线夹锁死固定。

本发明的线夹与刚性梁间设有一塑料垫，这一塑料垫既可以保护刚性梁，防止因安装时造成的表面划伤，又可以起到减小线夹与梁间磨擦力的作用，便于梁在线夹中窜动，克服热胀冷缩带来的影响。

本发明的定位连接器的绝缘子连接孔与绝缘子连接螺栓间设有一个带有凸缘的衬环，该衬环的厚度略大于定位连接器与绝缘子相连接处的厚度。在安装状态，在绝缘子连接螺栓与绝缘子间的相互作用下，将该衬环固定于绝缘子上，并通过衬环的凸缘将线夹牢固地“提起”固定，同时在固定状态可使线夹能相对绝缘子的轴线转动，这样就可以大大方便装置的安装和检修，更可以满足不同条件下弯曲线路的需要。

本发明所用的刚性梁与瑞士“F+F”公司的产品相似，在具体的应用中是将数段刚性梁用联锁接头固定为一根刚性梁，且每根刚性梁的两端各设有1米～2米的向上翘曲的缓和曲线。采用每根梁两端的弯曲结构可以使运动的机车受电弓平稳受电，壁免刚性梁端部对机车受电弓的碰撞，同时也能保障刚性梁的安全。

本发明的刚性梁相互连接采用的联锁接头为各带有连接螺栓孔的一条钢板和一条带有螺孔的铝板。采用这一结构既可以使各段梁间有较高的连接强度，同时因采用了铝材，使联锁接头的载流能力得以提高。

或者本发明的刚性梁相互连接采用的联锁接头采用带有埋入螺母的的钢板，特别是可以采用铝质的埋入螺母，这种结构既可大大减小联锁接头的重量，同时可加大螺孔处电流载流量。

本发明的刚性接触网的设置方法是将固定底座固定于隧道顶，将绝缘子固定于底座上，再将线夹固定于绝缘子上，再将数段刚性梁用联锁接头连接为一根后插入数个线夹内，实现刚性梁的固定。根据试验表明，在每段梁上采用一个线夹固定效果较好。需说明的是固定一根刚性梁的数个线夹内应当有一个是中心锚固线夹，并在该点处将刚性梁与线夹固定。在固定状态下每根刚性梁的纵轴与隧道轴线成0.05～0.13度的夹角，且每根刚性梁的端部与平行设置的另一根刚性梁间有0.8～2.5米的平行重合部分。根据有关的试验和理论分析，在每根刚性梁的中间设置中心锚固线夹有最好的效果。这种在一端锁死，或者在梁的中间锁死的平行设置刚性梁的方式，当刚性梁受热膨胀或遇冷收缩时，位于中心锚固两边的刚性梁可在线夹中自由地窜动。两根平行设置的刚性梁在端部间应留有一定量的平行重合部分，这可以确保受电弓能平稳的从一根梁转入另一根梁，并保证机车正常受电。

本发明有如下优点：

1、本发明的悬挂装置及所采用的悬挂方式具有较高的可靠性和稳定性，能够适应高速机车运行的需要；

2、本发明的两种线夹结构较为简单，应用效果好，安装及维护也极为方便，特别是中间悬挂线夹以及设于梁与线夹间的塑料垫，能允许固定于其中的刚性梁自由窜动，结合相应的悬挂方式，本发明可以有效地解决梁发生热胀冷缩的问题；

3、本发明的联锁接头既可将各段梁牢固地连接，又能满足输送电力的要求，而且其重量相对较低；

4、采用两端上带有弯曲部分的梁，以及用与轨道纵向倾斜平行方式布置各刚性梁使其满足了高速机车运行的需要，又克服了现有技术中难于解决或需有较复杂结构才能解决的问题和梁的热膨胀问题。

附图说明

附图1为瑞士“F+F”公司采用的刚性梁悬挂装置；附图2为地铁采用的刚性梁悬装置；附图3为本发明的固定底座主视图；附图4为图3的A-A向剖面图；图5为图3B-B向剖面图；附图6为中间悬挂线夹与绝缘子、刚性梁连接示意图；附图7为图6的左视图；附图8为图6的A-A向剖视图；附图9为锚固线夹与刚性梁、绝缘子连接示意图；附图10为图9的左视图；附图11为图9A-A位剖视图；附图12为联锁接头与刚性梁连接的示意图，它相当于附图13中A-A向剖视图；附图13为联锁接头与刚性梁连接剖视示意图；附图14为接触网布线示意图；附图15为刚性梁端部固定示意图；附图16为图15的左视图；附图17为附图15的俯视图。

具体实施方式

本发明的固定底座见图3，它是由两组角形的型钢1a、1b和2a、2b焊接而成，其中1a和1b折边向上，而2a和2b折边向下，参见图4和图5。在角钢1a和1b上分别有四个螺孔3，用于和锚固螺栓相配合，将底座固定于隧道顶壁上。在角钢2a和2b上分别各开有一长孔4，用于将固定绝缘子连接板固定于底座上。在图3中的虚线方框5为固定绝缘子的绝缘子底座，其上设置与绝缘子相连接的4个螺栓孔6和用于将其固定于固定底座的2a和2b边上的长螺栓孔7，而且由于设置有长孔7，可以很方便地沿连接板5的纵向(即铁道的横方向)进行位置调整。

本发明的中间悬挂线夹与绝缘子、刚性梁的连接参见附图6、附图7和附图8。其中的中间悬挂线夹12是由两个相互对称的夹持部件12a和12b及附属部件组成。在夹持部件12a和12b上各设有放置刚性梁15的π形横档的槽16。在装配状态下，槽16与刚性梁15间垫塑料的衬垫17。根据使用的要求，在螺栓13将两夹持部件12a和12b，以及定位连接器11固定为一体后，置于槽16内的梁15可以沿槽的纵向窜动，所设的塑料垫17既可以防止安装时将刚性梁的表面划伤，又可以减小梁与槽16间的磨擦，使其更容易做相对位移。在槽16的上方有用于固定两夹持部件和定位连接器11的螺栓孔13。从图8可见定位连接器11与夹持部件12a和12b相连接的部分为T形断面，而在定位连接器11的两T形断面部分之间有设置衬环10和连接螺栓18的孔。在装配状态下用螺栓18将衬环10固定，由于衬环10的高度要稍大于定位连接器11的厚度，一般约大5至10毫米，在装配固定状态时仅是衬环10被螺栓18和绝缘子9的下底固定，而线夹则被衬环10的凸缘“提起”，因此在固定状态下定位连接器11仍可以相对绝缘子的轴线转动。这样可以方便装置的安装和检修。

本发明的锚固线夹及它与刚性梁、绝缘子的连接示意参见附图9、附图10和附图11。锚固线夹20的上半部分以及定位连接器11与中间悬挂线夹12基本是相同的，但在锚固线夹20的槽16下方设有用于锚固刚性梁15的两个螺栓孔22，孔22的位置最好是位于刚性梁15的惯性轴上。在实际应用中用螺栓21穿过螺孔22和在刚性梁15上所设的固定孔，并与置于刚性梁15内的特制螺母23配合可将刚性梁与锚固线夹20间相互固定。

本发明中将各段刚性梁连接固定所采用的联锁接头可以是一条带有螺孔的钢板，由于联锁接头不仅要要将两段梁连接为一体，而且还要确保两段梁间的导电，根据实际的试验与计算表明如采用一块钢板作为联锁接头，为使其有足够的载流截面，特别是要保证在螺孔处有足够的载流截面积，其厚度是比较大的，因此造成其重量较大，这对施工和结构而言均是不利的。因此本发明建议采用设有连接螺栓孔的一条钢板和一条带有螺孔的铝板组合作为联锁接头，通过铝板的良好导电性保证导电，通过钢板确保连接的刚度、和强度。

在实际应用中是将若干段刚性梁用联锁接头连接在一起成为“一根梁”，再用悬挂装置固定使用的。所用的联锁接头最好使用附图12及图13给出的结构。附图12是相当于从附图13的A-A向剖视图。附图12给出的是本发明中最佳的联锁接头的结构，联锁接头24由一条钢板27和分别嵌于钢板27的螺孔25内的埋入螺母28构成。由于埋入螺母28的厚度较大，相当于增大了螺孔的截面积，也就保证了该处载流面积要求，显然这一结构仅是在局部地方加设埋入螺母，因此其重量较小。本发明建议所采用的埋入螺母28最好使用铝质材料的，这样可以使联锁接头的重量为最小。

在设置刚性梁时是根据有关规程要求确定每根刚性梁的长度。一般每根梁的长度在200米左右，现实中是用近34段6米长的梁分段接成，基本上每段梁采用一个悬挂点。本发明中在隧道内的各刚性梁以与线路轴线0.05～0.13度的夹角布置，参见附图14，且在每根梁中任取一个悬挂点用锚固线夹20将梁在该点锚固，而其余的各悬挂点均采用中间悬挂线夹12。这样，每根梁受热或遇冷发生膨胀或收缩时，除在锚固线夹处被约束外，在其余各悬挂点处梁均可做相对线夹的窜动。本发明建议在每根梁的中点采用锚固线夹，参见附图14中的D点，这样梁的两端均可自由的运动，能有最佳的效果。

本发明的每根刚性梁各端部的固定情况参见附图15、附图16和附图17。由图可见每根梁的端部有一小段向上翘曲的缓和曲线，该段缓和曲线将梁的端部抬高50至150毫米，其长度在1米～2米。这种向上翘曲的缓和曲线可以可以使运动中的机车受电弓在每根梁的端部平稳受电，壁免刚性梁端部对机车受电弓的碰撞，同时也能保障刚性梁的安全。

从附图17还可见，每根刚性梁端部与另一根刚性梁有一段平行重合的部分，重合部分的长度一般为0.8～2.5米。另从附图16还可见，平行重合的部分的梁处于同一在平面内，这样就可保证机车受电弓在运动中可平稳地从一根梁过渡到另一根梁，而各梁端部向上翘曲的结构可以避免使机车受电弓受到影响。在安装处理上是采用了两个固定底座固定两个绝缘子，在两个绝缘子下各固定一块钢板，再在这两块钢板下各分别固定夹持有刚性梁的两个中间悬挂线夹。这可使梁的端部更加稳定可靠。

Claims (9)

1、电气化铁道刚性接触网的悬挂装置，包括带有π形结构的刚性梁、连接各段刚性梁的联锁接头、将刚性梁固定于绝缘子上的线夹、绝缘子、固定底座、固定绝缘子于固定底座上的绝缘子连接板，其特征是固定底座由在同一平面内相互垂直的四根型钢焊接而成的矩形结构，其中的型钢至少带有两个相互垂直的边，在底痤的型钢上设有与锚固螺栓相配合的孔，在另一组型钢上设有固定绝缘子底座的孔，在绝缘子上固定有绝缘子底座，并通过绝缘子底座将绝缘子固定于固定底座上。

2、根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于连接刚性梁与绝缘子的线夹有中间悬挂线夹和锚固线夹两种，这两种线夹均由两个对称的其上设有放置刚性梁π形横档的槽、位于该槽上方的固定螺栓孔的夹持部件，和设置于在两夹持部件中带有连接螺孔，部分为T形断面的用于和绝缘子相连接的定位连接器，以及将定位连接器和两夹持部件固定为一体的螺栓构成，在将两夹持部件与定位连接器用螺钉固定后，被其约束的刚性梁可以相对线夹做轴向的移动，其中的锚固线夹在横槽下方还设有用于将其与刚性梁相互固定的螺栓孔。

3、根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于线夹与刚性梁间设有一塑料垫。

4、根据权利要求3所述的悬挂装置，其特征在于定位连接器的绝缘子连接孔与绝缘子连接螺栓间设有一个带有凸缘的衬环，该衬环的高度略大于定位连接器与绝缘子相连接处的厚度。

5、根据权利要求4所述的悬挂装置，其特征在于由数段刚性梁用联锁接头固定为一根刚性梁，且每根刚性梁的两端各设有将端部抬高50至150毫米，长度在1米～2米的向上翘曲的缓和曲线。

6、根据权利要求5所述的悬挂装置，其特征在于联锁接头为带各有连接螺栓孔的一条钢板和一条带有螺孔的铝板。

7、根据权利要求5所述的悬挂装置，其特征在于联锁接头为一其上带的埋入螺母的的钢板。

8、电气化铁道刚性接触网的设置方法，将固定底座固定于隧道顶，将绝缘子固定于底座上，再将线夹固定于绝缘子上，其特征在于将数段刚性梁用联锁接头连接为一根后插入数个线夹内，实现刚性梁的固定，固定一根刚性梁的数个线夹内有一个锚固线夹，并在该点处将刚性梁与线夹固定，在固定状态每根刚性梁的纵轴与隧道轴线成0.05～0.13度的夹角，且每根刚性梁的端部与平行设置的另一根刚性梁间有800～2500毫米的平行重合部分。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于在每根刚性梁的中间设置锚固线夹。

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