CN200981506Y - 时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术 - Google Patents
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Abstract
时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，包括接触网和受电弓(4)，接触网包括绝缘子(1)、组合定位器(2)和接触线(3)，绝缘子(1)支持组合定位器(2)固定接触线(3)，受电弓(4)通过接触线(3)取流，其特征是：它还包括导流板(5)，所述的导流板(5)安装在受电弓(4)的弓头上，所述的接触线高度为6330～6450mm。本实用新型不仅能满足导高为6.45m的客货共线并开行双层集装箱的受流要求，而且在单线隧道内也能根据确定的悬挂安装方式来满足200～250km/h的受流要求。它具有结构简单，性能稳定，成本低的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电力机车牵引供电系统，特别是涉及接触网弓网受流技术。
背景技术
在当今高速铁路飞速发展的时代，为了保证电力机车或动车组的安全稳定行驶。要求受电弓和接触线必须有良好的匹配。而且要求受电弓在两个不同方向行驶下，具有相同的空气动力学性能。具体衡量指标为：动态接触压力稳定在标准要求的范围内，离线率低。动态接触压力过大会导致接触网线抬升过高，加速接触网的疲劳损坏，受电弓滑板机械磨耗增加，接触网抬升过高时易导致弓网故障的发生；而动态接触压力小则会导致受电弓离线率增加，滑板电磨耗剧烈，受流不稳定，甚至影响到机车的正常运行。因此在接触网和受电弓两个方面应有良好的匹配。
接触网：目前，200～250km/h接触网的设计在日本、法国、德国等国主要进行客运，没有运营双层集装箱的情况；隧道大都是双线隧道。但是在我国200～250km/h的设计既要满足旅客运输，又要满足装载双层集装箱的要求，接触线悬挂高度为5300mm就不能满足客货共线的要求，200～250km/h动车组和120km/h货运机车在导线最低高度6330mm情况下接触网的弓网受流性能就不能得到保证。
在速度＜120km/h的线路上，单线隧道内接触网一般所采取的悬挂方式为水平悬挂；在速度120≤V＜160情况下，则采用单支撑腕臂悬挂，对于200km/h高速铁路接触网来说，机车受电弓振动量及摆动量加大。水平悬挂存在着定位点硬点影响严重及原定位部分的棒式绝缘子伸到了受电弓的工作范围内，从而成为不安全隐患的情况，不能满足120km/h以上线路受流性能及安全方面的要求。单支撑悬挂方案的悬挂重量全部由一悬臂支撑，腕臂挠度增加，加剧悬挂振动，该悬挂方式可以适用于140km/h单线隧道，国外运行经验可达到160km/h。但是，在速度为200km/h列车运行情况下，国内尚无与之相适应的单线隧道内接触网悬挂方式。
受电弓：目前众所周知的高速铁路弓网关系的解决方案，主要是采用主动控制受电弓，即通过装设在弓头的传感器将测得的动态接触压力反馈到控制系统，然后驱动执行机构，调节接触压力。但是，这种结构的受电弓需安装在特定的机车并运行在特定的线路上，适用范围受到限制，而且控制系统的设定参数采集亦有一定的难度，对控制系统的精度要求较高，因此，上述主动控制受电弓的制造、维护成本均较高。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是：时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，该弓网系统受流技术不仅能满足导线悬挂高度为6450mm的客货共线并开行双层集装箱的受流要求，而且在单线隧道内也能根据确定的悬挂安装方式来满足200～250km/h的受流要求。它具有结构简单，性能稳定，成本低的特点。
本实用新型的技术解决方案是：时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，包括接触网和受电弓，接触网包括绝缘子、组合定位器和接触线，绝缘子支持组合定位器固定接触线，受电弓通过接触线取流，还包括导流板、底座。所述的导流板安装在受电弓的弓头上，接触线高度为6330～6450mm。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点：1)接触网弓网系统受流成套技术，涉及接触网、受电弓，尤其是在200～250km/h动车组和120km/h双层集装箱运输并且接触线最低高度为6330mm的电气化铁路上的接触网设计、安装、试验技术；电力机车受电弓导流板设计制造技术。该导流板直接装设于受电弓上臂与弓头的转动枢轴上，当电力机车时速达180km/h以上时，可使受电弓在双向行使下，具有与接触网良好匹配的空气动力学性能和受流性能，达到改善和提高受流性能的目的。受电弓离线率小，与接触线具有良好的跟随性。2)接触网设计的结构高度保证了在接触线最低高度为6330mm时的弓网受流质量，采用较大的接触线张力，保证了高速受流。3)在单线隧道内采用硅橡胶合成棒式绝缘子，控制伞群直径，节约净空距离，满足通行双层集装箱的要求。4)弧型导流板由于在不同的入流方向下，有效迎风面积不同，满足了受电弓在不同的运动方向下需要增加或减少不同空气动力的需要。5)导流板安装与水平面呈一定角度，可以有效地增加或减少高速运行的受电弓空气动力，平衡气流从不同方向进入后对受电弓所产生的动态接触压力的影响。
附图说明
图1为本实用新型隧道外弓网关系示意图；
图2为本实用新型单线隧道内弓网关系示意图；
图3是本实用新型矩形导流板的主视图；
图4是本实用新型弧形导流板的主视图；
图5是本实用新型的导流板的左视图；
图6是本实用新型导流板组装在受电弓的主视图；
图7是图6的左视图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型的实施例。
接触网：编制了山区客货共线电气化铁路设计原则和作业指导书，并成功运用于设计中，许多设计原则，如隧道断面的确定、建筑限界的确定、接触网关节式分段与动车组的配合原则，接触线最低高度，双层集装箱条件下接触线悬挂高度的确定、单线隧道接触网的悬挂安装方式等，都属首次采用。
接触网参数确定表
| 要求 | 最高行车速度km/h | 250 | 200 |
| 接触网最高允许速度km/h | 357.14 | 285.71 | |
| 按1.5倍计算的接触网允许速度km/h | 375 | 300 | |
| 接触网系统参数 | 接触线类型 | CTHA-120 | |
| 接触线材质kg/m | 1.082 | 1.082 | |
| 接触线张力kN | 15(20) | 14.7-15 | |
| 接触网波动传播速度km/h | 423.87 | 419.61 | |
| 无量纲系数B＜0.7 | 0.59 | 0.477 | |
| 多普勒系数a＞0.15 | 0.26 | 0.354 | |
| 承力索类型 | THJ-95 | THJ-95 | |
| 承力索材质kg/m | 0.845 | 0.845 | |
| 承力索张力kN | 15 | 14.7 | |
| 反射系数r | 0.47 | 0.469 | |
| 加强系数k＜3.0 | 1.82 | 1.324 | |
1、为满足200～250km/h的设计，采用了通行双层集装箱的接触网设计参数。
2、采用了较大的接触线张力，因为受流质量取决于波动传播速度，足够大的接触线张力可以保证高速受流；
200km/h采用接触线张力为14.7～15kN的全补偿简单链形悬挂。
250km/h采用接触线张力为20kN的全补偿简单链形悬挂或接触线张力为15kN的全补偿弹性链形悬挂。
3、采用的悬挂高度为6450mm，能满足开行双层集装箱的要求；
4、采用的跨距、锚段长度、结构高度等接触网参数满足200～250km/h的受流要求且接触线最低高度不小于6330mm的要求。
5、在双线隧道接触网可以采用陶瓷棒式绝缘子。在单线隧道内采用新型零件—硅橡胶合成棒式绝缘子，该硅橡胶合成棒式绝缘子抗弯强度增加，爬电距离增加，而绝缘子长度尽量缩短，同时控制伞群直径，以节约净空距离，满足通行双层集装箱的要求。
受电弓：
1.提供一种在现有高速受电弓的弓头和上臂转动枢轴上，安装一种导流板，从而可有效地改善高速运行中空气动力的影响，稳定受电弓在不同方向下行驶的动态接触压力的电力机车车辆受电弓导流板。
本实用新型提出的电力机车车辆受电弓导流板制造工艺简单，由于导流板安装与水平面呈一定角度，可以有效地增加或减少高速运行的受电弓空气动力。平衡气流从不同方向进入后对受电弓所产生的动态接触压力的影响。
此外，弧型导流板由于在不同的入流方向下，有效迎风面积不同，是可以满足受电弓在不同的运动方向下需要增加或减少不同空气动力的需要。
2.适当增加受电弓安装座的高度，且满足受电弓的落弓位高度小于4800毫米，使受电弓的最高工作高度大于6900毫米，从而在接触线最低高度6300毫米情况下，使接触网有良好的弓网受流质量。
通过试验测试，采用本实用新型的电力机车车辆受电弓导流板(或加高底座)，在电力机车或动车组高速运行中，在不同的行驶方向下，动态接触压力始终在设定要求的范围内。受电弓离线率小，与接触线具有良好的跟随性。
弓网关系评价项目表
| 评价项目 | 数值 |
| 平均接触力Fm(N) | Fm≤0.00097×V2+70 |
| 最高运行速度下接触力最大标准偏差σ | ≤0.3×Fm |
| 最高运行速度下的燃弧率 | ≤0.14％ |
| 最大接触压力Fmax(N) | Fm+3×σ |
在图1、2中，接触网支持装置中的棒式绝缘子1起固定作用，支持装置中的组合定位器2固定接触线3，受电弓4通过接触线3取流，安装在受电弓4上的导流板5可以有效地增加或减少高速运行的受电弓空气动力，使弓网间动态接触压力始终在设定要求的范围内，受电弓离线率小，与接触线具有良好的跟随性。
如图3～5所示，本实用新型提出的电力机车车辆受电弓导流板5，包括一种矩形结构和一种弧型结构。弧型导流板的圆弧半径为R100～R150mm。
所述导流板5通过安装部件6连接安装在受电弓4弓头与上臂的枢轴7的中间部位，请配合参见图6、图7。当电力机车车辆在高速行驶过程中，导流板在不同方向进入气流的作用下，会对受电弓产生整体的向上或向下的作用力。当受电弓在不同行驶方向下由于自身结构造成动态接触力差异较大时，通过安装该导流板可以在降低一个方向过高接触压力的同时，增加另一个方向的动态接触压力，使受电弓在不同的运动方向下，动态接触压力相近。
安装后导流板5与水平面倾斜至设定角度α，在本实施例中该角度α可为0°～23°，该角度α，可以通过安装部件6的旋转得到。
为了进一步提高本实用新型导流板在减小或增加受电弓动态接触压力变化的功能，通常应根据装设的电力机车空气动力学特性或风洞试验的差异反复试验，确定导流板的截面的结构尺寸为，长度：250～300mm；材料厚度：1.5～2.5mm；宽度：50～80mm(弧形导流板指展开长度)，该导流板5可由高强度轻合金板材构成。
Claims (9)
1、时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，包括接触网和受电弓(4)，接触网包括绝缘子(1)、组合定位器(2)和接触线(3)，绝缘子(1)支持组合定位器(2)固定接触线(3)，受电弓(4)通过接触线(3)取流，其特征是：它还包括导流板(5)，所述的导流板(5)安装在受电弓(4)的弓头上，所述的接触线高度为6330～6450mm。
2、根据权利要求1所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：它还包括安装部件(6)和枢轴(7)，所述的导流板(5)通过安装部件(6)连接安装在受电弓弓头与上臂的枢轴(7)上。
3、根据权利要求1或2所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的接触线(3)的张力在200km/h时为14.7～15kN全补偿简单链形悬挂，所述的接触线(3)的张力在250km/h时为20kN的全补偿简单链形悬挂或接触线张力为15kN的全补偿弹性链形悬挂；接触网波动传播速度在200km/h时为419.61km/h，在250km/h时为423.87km/h。
4、根据权利要求2所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的安装部件(6)可以调节导流板(5)与水平面的夹角α，角α0°～23°。
5、根据权利要求1所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的导流板(5)为矩形结构。
6、根据权利要求1所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的导流板(5)为弧形结构，所述的弧形导流板的圆弧半径为R100～150mm。
7、根据权利要求5或6所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的导流板(5)截面尺寸为：长度：250～300mm，厚度：1.5～2.5mm，宽度：50～80mm。
8、根据权利要求1所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的绝缘子(1)是陶瓷棒式绝缘子。
9、根据权利要求1所述的时速200～250km/h客货共线双层集装箱铁路弓网受流技术，其特征是：所述的绝缘子(1)是硅橡胶合成棒式绝缘子。
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