高速铁路覆冰接触线气动系数研究与风振响应分析

为分析高速铁路接触网线索覆冰对接触线风振响应的影响,首先采用流体力学计算软件Fluent对不同覆冰厚度的接触线进行绕流仿真,分析覆冰对接触线气动系数的影响,然后对作用在接触网上的平均风和脉动风载荷进行计算和仿真,用有限元分析软件MSC-Marc建立高速铁路接触网有限元模型。最后,分别将平均风和脉动风载荷施加到有限元模型中,研究不同覆冰厚度对接触线风致振动响应的影响。研究结果表明:接触线覆冰对其气动参数影响较大;高速铁路接触网风振主要由脉动风引起;线索覆冰厚度增加会导致接触线的风偏增大,也会改变接触线的风振形式;覆冰接触线的振幅随覆冰厚度的增加而增大。因此,应避免线索覆冰对高速铁路接触网系统的危害。     

高速铁路18~#道岔接触网布置方式对比研究

研究目的:目前高速铁路18#道岔布置方式较多。本文旨在满足高速铁路弓网配合需要的前提下,对国内高速接触网道岔布置技术进行对比研究,为高速铁路建设提供技术支持。研究结论:(1)交叉布置方式由于动车组从正线高速通过时会接触到站线接触线,接触网线岔为硬点,影响正线弓网受流质量;(2)简单无交叉布置方式正线接触网与侧线接触网无交叉,易于布置及安装,动车组由正线高速通过时,受电弓不接触侧线接触线,但动车组从侧线进入正线时,受电弓弓角部分挤入正线接触线,同时侧线和正线接触线在受电弓中心的不同侧;(3)带导向悬挂的无交叉布置方式导向接触网位于正线和侧线接触网之间,在道岔岔心附近区域导向接触网始终与受电弓接触,使得受电弓平稳地从侧线过渡到正线或从正线过渡到侧线,减小受电弓与接触网的冲击,导向接触线亦不会出现非正常的磨损,该布置方式对速度适应性好,弓网受流性能佳,接触线始终在滑板范围内接触,且无线岔的硬点。     

高速受电弓-接触网动态受流性能及双弓距离的研究

高速列车运行的关键技术之一是弓网动态受流问题。当动车双弓运行时,弓网动态受流性能限制了高速列车运行速度。本文采用无限长弦模型,将受电弓看作集中质量模型,对弓网系统动态受流性能进行分析,推导并计算其解析解,对接触网-受电弓的动态相互作用进行研究;通过计算运行速度为200 km/h的俄罗斯高速接触网的弓网参数来验证该方法的正确性;对我国高速铁路受电弓-接触网系统的动态受流性能进行分析,得到接触线的弛度、悬挂刚度和波动分量以及机车车辆振动对受电弓滑板及接触线垂向位移的影响情况;对动车双弓运行工况下双弓的最佳距离进行分析,并研究受电弓归算质量对弓网受流的影响。研究结果为进一步优化受电弓参数提供了参考。     

高速铁路特殊咽喉区接触网布置研究

研究目的:在某高速铁路站场设计中,由于地形以及投资等限制,咽喉区的道岔组合采取特殊形式,在42号道岔与18号道岔之间仅有117 m的距离,需要在不改动既有站场布置的前提下,接触网专业根据受电弓型号及其动态包络线、定位柱处接触线拉出值、定位柱支持装置的几何尺寸、道岔型号等资料对咽喉区的道岔接触网进行精确的布置研究,通过明确的几何关系研究进行接触网线岔布置,从而保证受电弓高速、安全、平滑通过线岔区,避免土建工程的改造。研究结论:(1)未改变既有站场布置,采用带辅助导向锚段的三支无交叉接触网布置方式与简单无交叉接触网布置方式结合,利用正线接触悬挂和侧线接触悬挂之间的辅助导线锚段悬挂转换,合理布置几组接触悬挂的空间位置;(2)该研究成果既做到结构简单、便于检调、维护工作量少,又能够满足接触网系统硬点、弹性等指标,从而保证受电弓从正线高速通过、从正线进入侧线、从侧线进入正线等过程中的行车安全和供电质量;(3)该研究成果适应于高速铁路特殊复杂咽喉区接触网的布置,可结合站场方案灵活组合,对高速铁路引入既有线土建受限条件下的接触网布置具有参考价值。     

高速铁路接触网接触悬挂的特点与检修

本文通过对接触悬挂的弹性等四个特性的影响因素的研究，分析了其对机车受电弓运行的影响，阐述了接触网检修运行时如何通过改善接触悬挂的主要特性来适应高速机车正常取流，确保接触网供电设备正常运行。     

单轨刚性接触网不均匀磨耗分析及对策

从接触网的角度,对单轨接触网在运行过程中受电弓滑板及接触线出现不均匀磨耗的原因进行分析,并提出相应对策,包括刚性接触网布置方法对磨耗的影响及改进、接触网安装精度对受电弓的影响.在车辆受电弓性能一定的情况下,通过对接触网的改进,减少不均匀磨耗的出现,改善弓网关系,延长受电弓滑板和接触线的使用寿命.     

接触网受电弓几何参数模拟系统设计

为检验检测高速弓网综合检测装置、车载接触网运行状态检测装置和接触网悬挂状态检测监测装置的测量性能,设计接触网受电弓几何参数模拟系统。该系统主要由几何参数数值模拟装置和红外模拟系统组成,通过调整模拟碳滑板的高度及模拟接触线的相互位置,模拟实际受电弓和接触线的运行情况。实践表明,该系统使用方便、准确度高、便于运输及存放、易于扩展。     

弹性链型悬挂高速接触网参数的选取研究

研究目的:为研究弹性链型悬挂高速接触网参数对受电弓/接触网系统动态性能的影响,采用三维接触网模型和质量-阻尼-刚度受电弓模型,对时速350 km弹性链型悬挂高速接触网/受电弓系统进行仿真计算和分析.考虑到接触压力和运行的安全性,对不同的动态仿真结果进行比较,据此选取合适的高速接触网参数.研究结论:通过研究表明,应优先采用120 mm2镁铜合金接触线,张力不宜小于27 kN;承力索采用120 mm2铜合金绞线,张力约为23 kN;跨距取55～60 m;结构高度取1.4～1.6 m;弹性吊索张力不小于3.5 kN;弹性吊索长度取16 ～18 m;支柱吊弦间距约为4.5 m;接触线坡度应控制为0;尽量避免波长为吊弦间隔2～6倍的接触线不平顺.     

接触网绝缘子覆冰闪络电压探讨

接触网覆冰不仅影响接触线的弛度、支柱的容量,在一定程度上还影响着接触网绝缘子的闪络电压.在重冰区,设计人员应当考虑覆冰对绝缘子闪络的影响.本文通过研究形成绝缘子覆冰的条件,并以接触网悬式绝缘子串为例进行了覆冰绝缘子的闪络电压计算,对接触网在重冰区的设计以及运营维护有一定的参考价值.     

接触线弛度及表面不平顺对接触受流的影响分析

在建立受电弓／接触网系统仿真计算模型，进行受电弓在接触网下运行动态仿真计算的基础上，探讨接触网弛度对多接触受流的影响，研究鸽是弛度的设计。本文提出接触线表面不平顺的新概念，研究因接触线表面不平顺对接触压力的影响，并就如何通过改变受电弓的参数来减小接触线表面不平顺对受流的影响进行分析。     

刚性接触网的不平顺分析

研究目的:刚性接触网的不平顺会激发受电弓和刚性接触网之间的有害振动,破坏受流,影响行车安全。在我国对刚性接触悬挂不平顺的研究刚刚起步,所以对刚性接触网不平顺进行分析是十分必要的。研究方法:对刚性悬挂不平顺进行数值模拟分析以及推导受电弓与接触网系统的计算模型。研究结果:推导出了刚性接触悬挂的受流性能由2个方面决定,一是受电弓的受流特性,二是刚性接触悬挂的接触面的不平顺值。研究结论:刚性接触悬挂的不平顺是研究受电弓与刚性接触网系统振动的基础,减少刚性接触悬挂的不平顺,受流质量将得到提高。     

接触网运营硬点的产生及防治

本文对电气化铁路接触网运行中硬点产生的原因进行了分析及研究,提出了接触网硬点产生的地点,对机车受电弓运行的危害,对接触线使用寿命的影响,及消除接触网硬点的方法和措施;从施工工艺及调整质量对接触网硬点的影响,接触线张力对硬点的影响等方面分别进行了论述;对每一种因素均制定了有效的改进措施,有利于提高机车受电弓的运行质量,提高接触线的使用寿命和接触网运营管理水平。     

接触网承力索的覆冰厚度在线监测技术研究

接触网覆冰会严重影响列车运行安全,为了及时开展防融冰工作,提出一种高效快捷的基于在线监测的覆冰状态分析方法,实时分析接触网的覆冰状态。分析覆冰形成的气象条件以及接触网覆冰的物理模型;利用Ansys软件仿真分析覆冰对接触网补偿装置补偿位移b值的影响,得出覆冰厚度简单近似计算公式,并通过试验验证其准确性;设计覆冰状态在线监测系统,并将系统投入使用。研究结果表明:当达到一定的环境条件时,接触网会发生覆冰,且接触线与承力索的覆冰形态不同;随着覆冰厚度的增加,接触网补偿装置的补偿位移不断增大,根据承力索补偿位移可以较为准确地计算覆冰厚度;经过一段时间的应用,覆冰在线监测系统可以长期稳定运行。     

接触网融冰防冰问题的分析研究

研究目的:哈大铁路客运专线地处我国东北地区,冬季夜晚寒冷,多雾雪天气.客运专线维修模式为夜间综合维修,其间有相当长的时间没有列车运行,接触导线可能出现覆冰.为了确保列车安全行驶以及接触导线的良好使用,本文针对解决接触网融冰防冰进行分析,提出融冰防冰措施.研究结论:根据覆冰报警感应装置可及时发出除冰信息,实现迅速融冰,避免和降低冰灾事故.接触网融冰采用短路法是简单易行的,并且在接触导线上涂抹防止结冰的材料,可以有效的避免接触导线覆冰;减少由于接触网覆冰导致列车的不安全行驶;减小由于接触网覆冰引起受电弓及接触导线的磨耗,保证乘客的舒适性,因此导线融冰防冰有较好的经济效益.     

接触网临界防覆冰电流分析

利用接触网电流产生的焦耳热防冰是一个比较可行的方法。分析了风速、温度、液态水含量、降水量和太阳光对接触线临界防覆冰电流的影响,确定不同环境下接触线的临界防覆冰电流。     

高速铁路弓网关系模拟试验研究

基于弓网接触特性,提出车速为500km·h~(-1)的高速铁路弓网关系模拟试验方法。将接触线安装在圆盘上,通过圆盘的旋转速度模拟机车的运行速度,通过圆盘平动模拟接触网拉出值,通过圆盘的垂向运动模拟接触网振动;将受电弓安装在激振台上,使受电弓按照实际轨道不平顺振动,模拟动车组振动对受电弓的影响。设计高速弓网关系试验台,验证其模拟接触网振动时波形具有良好的跟随性和重复性。京沪高铁德州东—济南西区间的实测结果表明,接触线磨耗比分别约为0.005和0.006mm~2/万弓架次;基于实测接触网和受电弓参数,设计试验台的比对试验方案,3组试验得到的接触线试样磨耗比分别为0.004,0.004和0.005mm~2/万弓架次,表明模拟试验较为真实地模拟现场接触线磨耗情况,验证了试验方法和高速弓网关系试验台的可靠性。     

高速铁路接触网低频振动及零部件防松技术分析

通过对我国高速铁路接触网以冲击+合成衰减为特征的振动波形分析,可以看出受电弓通过时定位点处接触线的最大振幅接近100 mm。在受电弓冲击后,接触网处于振幅≤20 mm、振动频率1 Hz左右的低频振动状态,且接触网振动衰减较慢。接触网零部件宜模拟振动波形进行振动试验,试验方法按接触悬挂和支持结构进行分类,线夹类零部件参考航空业紧固件规定进行振动试验。为解决线夹类零部件在长期振动环境中松脱的问题,建议采用扣紧螺母取代普通螺母+止动垫片的防松措施,并建议进一步开展防松对比试验。     

高速铁路接触网预防覆冰技术分析

高速铁路对弓网运行关系要求极高,但在寒冷的冬季,因温度较低,雨雪天很容易在接触网上形成覆冰,覆冰会严重影响接触网的技术状态,造成动车组取流不畅或弓网故障,扰乱铁路运输秩序。探讨接触网覆冰的成因、危害,并结合上海局集团公司的实际,进行预防覆冰的技术分析并提出应对措施。     

冻雨和覆冰对高速铁路接触网的危害及其防护

接触网遭受冻雨和覆冰灾害,会严重影响其技术状态,进而影响弓网运行关系,造成高速铁路行车安全故障。一方面,要分析接触网覆冰的成因、危害,建立完备的工作预案,采取正确的运行策略。另一方面,要采用科学可靠的技术措施,增加相应的专用设备,实施有效的防冰和融冰。     

客运专线42~#道岔接触网无交叉布置方式研究

探讨了42#道岔处带辅助悬挂的接触网无交叉布置方案,分析了接触网平面布置和安装设计技术。带辅助悬挂的接触网无交叉布置方式的辅助接触网位于正线和侧线接触网之间,在道岔岔心附近始终与受电弓接触,使受电弓在正线和侧线之间平稳过渡,减少了对正线接触网的冲击,辅助接触线也不会出现非正常磨损,该布置方式速度适应性好,弓网性能更佳,建议在客运专线大号码道岔接触网布置时推广应用。