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浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施

时间:2016-07-04


北 京 交 通 大 学

毕 业 设 计(论文)

题 姓

目: 浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施 名: 张瑞 专 业: 电气化铁道技术

工作单位: 职 务:

吉林铁道职业技术学院 学 29171510 15948622976 于水婧 生

准考证号: 联系电话:

设计(论文)指导教师:

发题日期:2016 年 04 月 20 日 完成日期:2016 年 06 月 20 日

毕业设计(论文)评议意见书
专 业 题 目 指 导 教 师 评 阅 意 见 成绩评定: 指导教师: 年 月 日 电气化铁道技术 姓 名 张瑞

浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施

答 辩 组 意 见 答辩组负责人: 年 月 日

备 注

毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目: 浅析电气化铁路接触网硬点产生的危害及处理措施

一、毕业设计(论文)内容
随着我国铁路第六次大面积提速调图成功实施和对高速电气化铁路的 研究逐步加深,弓网关系也同轮轨关系一样,成为列车高速运行另一制约 因素,日益引起人们的重视。 改善接触网的质量,创造良好的弓网环境,是电力机车高速行驶的前 题,接触网硬点是接触网系统的一大顽症,破坏弓网间正常的接触和取流, 加速接触导线和受电弓局部磨耗,危害导线和受电弓正常使用寿命,甚至 造成事故,影响运输安全。 接触硬点是接触网系统的一大顽症,特别是在高速度的条件下(160 公里以上)怎么理解硬点并消除硬点的危害,很值得我们去分析研究。据 此对接触线硬点的产生原因、分类、危害及处理提出一点看法以及建议。

二、基本要求
1.选题不应脱离专业范围,有一定的深度和广度 2.论文中心思想明确、结构完整 3.资料详实、可靠、内容丰富 4.论据充分合理、论证清楚

三、重点研究的问题

1. 接触网硬点产生的原因分析 2. 接触网硬点产生的危害 3. 接触网硬点的防治措施

四、主要技术指标

五、其他需要说明的问题

下达任务日期: 2014 年 04 月 20 日 要求完成日期: 2014 年 06 月 20 日 指 导 教 师: 于水婧

摘 要
随着我国铁路第六次大面积提速调整成功实施和对高速电气化铁路的

研究逐步加深,弓网关系也同轮轨关系一样,成为列车高速运行另一制约 因素,日益引起人们的重视。 电气化铁路接触网硬点是影响电力机车弓网关系、破坏机车稳定受流 的主要原因之一。减少硬点危害,保证弓网间正常接触和受流是高速电气 化铁路可靠运行的前提。接触网硬点是接触网系统的一大顽症,特别是在 高速度的条件下(160公里以上),它破坏了弓网间正常的接触和取流,加 速了接触导线和受电弓局部磨耗,危害了导线和受电弓正常使用寿命,甚 至造成了事故,影响了运输的安全。本文从如何理解硬点、接触网硬点产 生的原因、接触网硬点的危害、优化接触网设计、提高接触网施工质量等 方面提出了减少、控制接触网硬点产生的建议以及相应的防治措施。

关键词:接触网硬点;弓网关系;危害;防治

目 录

前 言 ........................................................ 1 第一章 第二章 接触网硬点 ........................................... 2 接触网硬点产生的原因分析 ............................. 3

2.1 接触网硬点的大概原因因素 ................................. 3 2.2 接触硬点的具体原因因素 ................................... 4 第三章 接触网硬点产生的危害 ................................. 8

3.1 接触硬点的机械危害 ....................................... 8 3.2 接触硬点的电气危害 ....................................... 8 第四章 第五章 接触网硬点排查的方法与步骤 .......................... 11 接触网硬点的防治措施 ................................ 12

5.1 从接触网设计和施工环节减少接触网硬点 .................... 12 5.2 对现有的接触网硬点的进行处理 ............................ 16 结束语 ...................................................... 19 致 谢 ....................................................... 20 参考文献 .................................................... 21

前 言
自2013年12月28日零时起,我国铁路迎来了动作最大的一次运行图调 整,沪哈高铁、厦深高铁、西宝高铁等7条铁路同时开通运营。在增开的75 对客车中,尤以新增上海至哈尔滨、北京至桂林、广州至青岛的3条长距离 高铁线最为瞩目。列车在提速的同时,也对电气化铁路弓网关系提出了更 为严格的要求。 接触网是电气化铁路的重要组成部分。随着我国电气化铁道的发展和 列车运行速度的不断提高,特别是时速200km/h动车组的开行,对弓网关系 提出了更高的要求。当弓网处于理想状态时,接触压力是恒定的,受电弓 会沿着接触线匀速前进,为电力机车提供稳定的电能和电压。然而在现实 生活中,理想状态是不存在的,受种种条件的限制,受电弓和接触线间的 压力不是恒定的,随时都在变化。列车在高速滑行的过程中,受电弓和接 触网之间会出现冲击、离线和硬点。其中,硬点是破坏机车稳定气流,影 响电力机车弓网关系的最主要原因之一。接触网硬点是一种结构的本征欠 缺,是一种有害的物理现象。硬点的存在容易造成受电弓和接触线的机械 损伤和电弧烧伤,加速接触导线和受电弓局部磨耗,危害导线和受电弓正 常使用寿命,严重时可能诱发弓网故障,影响运输安全。改善接触网的质 量,营造良好的弓网环境,是电力机车高速行驶的前提,对硬点产生的原 因进行分析和防治,是保证良好的弓网关系的重要手段。据此对接触线硬 点的产生原因及防治提出一些看法和建议。

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第一章

接触网硬点

电力机车在运行中,由于接触悬挂某些部分或其他原因会引起弓网间 接触压力、相对位置和速度的突然变化,致使弓网关系产生瞬态变化,这 种瞬态变化达到一定量化标准,我们便称之为硬点。可以说硬点不能对受 电弓、接触网造成机械伤害,如果造成伤害则称之为碰弓(比之严重的称 为打弓、刮弓)点。 目前,通常这种力、位置、速度或加速度的突然变化 是通过在检测受电弓上安装加速度传感器来检测 ,硬点是一种接触网结构 的本征缺欠,是接触网接触悬挂不均质状态的统称,并且是相对的。运行 速度越高,表现越明显。接触网硬点是评价和衡量高速电气化铁路弓网关 系一个重要参数。

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第二章

接触网硬点产生的原因分析

2.1 接触网硬点的大概原因因素
1、在现场施工过程中,架设接触线一般采用小张力放线施工方法。由 于缺乏必要的张力标准理论数值指导,具有很大的不稳定性,从而加大了接 触线架设的张力不均匀度,特别是在起锚和落锚时,需要重新紧线、松线,更 是加剧了这一状况,极易使接触线在外力作用下发生变形、扭曲、硬弯,造 成硬点。 2、在完成承力索及接触线架设后,由于种种原因不能及时安装吊弦及 定位装置,承力索与接触线间一般要采用临时吊线固定,而对临时吊弦的制 作、安装没有统一规格,在现场施工过程中随意性较大,导致临时吊弦长度 参差不齐,长度较短的临时吊弦悬吊点因长时间承受较大负荷而产生硬点。 3、在架设后的接触导线初伸长蠕变还没有拉伸到位时就安装吊弦和定 位装置,在后期导线初伸长蠕变拉伸到位后,会在吊弦和定位线夹安装处产 生硬点。 4、接触网施工中出现的踩踏和用力拉、拽导线等不规范作业,造成接 触导线线面不平直,形成硬弯或扭面,造成硬点。 5、由于线路与桥梁连接处跨距比远高于1:1.25,跨线桥下接触网结构 高度降低,刚性增加,造成接触网弹性差异较大,受电弓运行轨迹产生突变, 并以硬点形式体现。或在检调中由于处理不当很容易存在导线坡度和弹性 变化,在导线坡度较大或导线坡度转换点,就会造成较大冲击硬点。 6、影响硬点形成的因素。影响接触硬点的因素很多,除机车车速、加 速度以外,如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的质量、接触网 方面的悬挂弹性系数(接触悬挂张力、接触网跨距、接触悬挂导线及承力索 单位长度重量、接触悬挂结构形式等都影响到接触悬挂弹性系数)、接触网 的振动频率、周期等。
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2.2 接触硬点的具体原因因素
1、设计原因:由于绝缘锚段关节处和分相绝缘锚段关节采用的特型定 位器,定位器重量较重且集中,引起定位处的弹性降低;元件式分相、分 段接头处,电连接线线夹处,隔离开关、避雷器及上网的电连接重量较重 且集中,从而引起受电弓的接触力突变,造成较大冲击硬点。 2、材质原因:采用合金接触导线晶粒不均匀,导线内部存在应力,在 张力作用下形成波浪弯,接触导线在制造或缠盘过程中形成硬点。由于生 产工艺和材质成分的不同,有的接触线材质较硬,容易形成不规则硬弯。 从接触线磨损程度上看, 磨损程度忽大忽小, 硬弯呈上下弧形, 间距为100~ 200mm。在接触线上留下宽度为2~4mm的磨痕,产生连续硬点和对应的连续 火花。 3、施工原因:接触导线在放线过程中没有采用恒张力或采用较小张力 放线、没有按照施工工艺放线形成硬点; 4、供电原因:接触网定位线夹、吊弦线夹、电连接线夹、接头线夹、 中心锚结线夹偏斜;定位坡度偏大(偏小)处所,定位器止钉间隙不标准, 弹性较差(无法正常抬高);局部导线坡度变化大(跨线桥、隧道口等处所 接触导线高度变化剧烈引起接触线坡度较大),定位点间、吊弦点间高差 超标,吊弦受力不均匀或某一吊弦受力较大,形成硬点。 5、线路原因:特别是在列车提速以后,线路的质量对受电弓与接触网 的接触力影响很大。如道床的弹性系数、振动周期、道床和轨道病害等。 还有工务部门在未与牵引供电设备管理部门联系情况下,擅自起道、拨道 等作业,造成轨面、曲线超高和侧面限界超出容许范围,导致接触导线高 度和拉出值超标,形成硬点或打引。 6、接触网零部件产生的硬点:在分相、分段、导线定位器、电连接线 夹处、补强处等,由于重量的突然增加,受电弓的接触力突变,形成硬点。
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7、其他原因:工务线路路基(特别是桥头处、隧道口处、路堑和路堤 连接处、钢轨接头处、道床翻浆处、三角坑处)以及抬拨道引起接触网参 数变化,线路晃车检测出硬点。 8、接触导线不平直产生的凸凹点 1)导线死弯:施工或检修时,因各种原因(如无张力放线、使用夹线工 具不当、导线张力不足引起驰度过大、人员上、下导线、重物挂在导线上 等等)造成的接触线弯曲变形,特别是上下弯造成离线及离线后的冲击硬 点。 2)导线坡度变化:接触网在线路与桥隧、站场与区间、联接处及锚段 关节处等,如果在检调中处理不好就很容易存在导线坡度及坡度变化,在 导线坡度较大或导线坡度转换点,就会造成较大冲击硬点。 9、接触网零部件、设备产生的硬点 1)集中负荷:如在分相、分段、导线接头处、电连接线夹处、补强处 等,由于重量的突然增加,受电弓的接触力突变; 2)安装缺陷:接触线上的零部件安装不规范,撞击受电弓。如电连接 偏斜、吊弦偏斜、接头线夹偏斜、定位器坡度过大造成线夹偏斜碰弓或定 位器对导线有集中压力(坡度过大时对导线是负压力)等等。 10、非接触网原因产生的硬点如线路三角坑、受电弓振动、摆动等等。 常见的有以下几种情况: 1)机车受电弓产生的硬点 在机车的运行取流过程中,运行的受电弓与接触网之间进行的相互作 用、相互匹配非常复杂,影响受流质量的主要参数有静态接触压力、动态 接触压力、摩擦力、受电弓振动频率、接触网振动频率、机车运行速度、 接触网传播速度等等。影响接触硬点的因素也很多,除机车车速、加速度 以外,如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的质量等都能影响
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到接触网硬点。受电弓归算到接触导线上的质量,是计量硬点的关键数值。 受电弓弓头(包括滑板)质量是受电弓归算到接触导线上质萤的主要组成部 分,从弓网接触(冲击)关系我们知道,受电弓弓头质量越小.受电弓对接 触网的冲击力就越小。无疑受电弓的弹性越好对减小硬点就会越好。由接 触网的接触悬挂结构型式、接触悬挂张力、接触网跨距、接触悬挂导线及 承力索单位长度重量、接触网的振动频率、周期等这些构成的接触网弹性 系数也是与受电弓接触受流的质量有很大关系的。 2)线路产生的硬点 线路也是引起的接触力的突变原因之一,例如:线路的变坡点,特别 是正坡直接变成负坡的变坡点,反映在弓网关系上就相当于一个导线变坡 点,如果此处正好是接触导线的变坡点那就可能出现很强烈的硬点。除此 以外,特别是当车速提高以后,线路道床质量对受电弓与接触网的接触力 影响很大,如道床的弹性系数、振动周期、及各种病害等,对接触网运行 影响很大。例如,现在经常出现的一个就是检测车测出某支柱处拉出值过 大(例如550ram)、 硬点超标, 而接触网工区测量拉出值并不大(只有370mm)、 接触网上也没有什么缺陷会产生硬点。经长期分析发现,这种情况一般是 发生在桥头处、隧道口处、路堑和路堤连接处、钢轨接头处、道床翻浆处、 三角坑处等。原因是在这些地方线路路基弹性系数变化大、钢轨的接头不 齐、线路病害等引起了机车左右摆动(也引起受电弓摆动)、上下震动,由 此引起接触网与受电弓之间的位置突变造成的。以一处具体的钢轨接头为 例,研究机车以160km速度通过它时对接触网产生的硬点:经测量知道此轨 缝宽lOmm,轨头被车轮压塌1mm,由此可知,机车通过轨缝的时间为 0.000225s,在此时间内受电弓的弓头进行了下降、上升两个动作,如果 不考虑机车弹簧的减振和受电弓的减振阻尼器,则受电弓的弓头下降的平 均加速度为:
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A=2·lmm/(O.00025/2s)2=8·19753086.4197mm/s2=1 58024696mm /s2 取整:158025m/s2 同理,上升时的平均加速度:158025m/s2(方向与下降时的相反) 车体下降的高度只用了 “轨头被车轮压塌lmm” 来进行计算, 理论上讲, 数值要比这个还要大些。初看上去这个数字惊人。这个冲击力对接触网、 对机车、对车辆有很大的破坏性。其实因它作用时间很短。对机车、车辆、 钢轨破坏有限,加之机车、车辆走行部弹簧的减振功能是很强大的,能有 效保障机车、车辆的运行安全,受电弓上在弓架与弓头也有弹簧阻尼装置, 对受电弓来说这两重的减振确实能减去很多由此而引起的冲击加速度,但 从各种资料、计算上可知轨缝(特别是状态不良时)对接触网能产生很大的 冲击加速度(数量级约为30G左右),如果此处的钢轨轨缝不齐.错位几个毫 米则机车在此处除了上下的冲击外,还有左右的大幅摆动,机车的幅摆动 同样会造成受电弓很大的左右方向的摆动,摆动量是机车走行部的4倍左 右,由此产生的冲击力也是很可观的。同理可知:道岔辙岔心处的有害空 间、钢轨的局部塌陷对接触网都会产生很大的冲击力,所以,在高速铁路 上采用无缝钢轨、研制和采用强度和韧性更好的轨缝绝缘间隔片和可转动 辙岔心的提速道岔技术是非常有必要的。隧道口处的问题比较复杂,影响 接触网参数、硬点的除了有隧道内、外的线路路基弹性变化以外,此处还 是个特殊的风洞区,高速运行的列车会受到很大的瞬时风压,其方向、大 小与很多因素(如列车运行速度、隧道口的地形、风向、风速、复线隧道的 对面会车)有关,这个风压对机车的运行影响不大,但对受电弓、接触网来 说就非同小可。这些瞬时风压经常造成接触网、受电弓的瞬时摆动。引起 参数突变。硬点突出。

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第三章

接触网硬点产生的危害

3.1 接触硬点的机械危害
机械伤害是指对受电弓、接触导线轻微的碰伤,刮伤等(有明显痕迹 的就称之为打弓点了)接触硬点是造成机车受电弓离线的重要原因之一, 机车受电弓离线对机车牵引电机、电器、受电弓、接触网、牵引变压器及 供电系统都有危害。由于导线上硬点的存在,冲击加速度(目前检测硬点 大小的参数)数值较小时造成弓网之间接触不良,冲击加速度数值较大时 就会造成离线,离线产生高温的电弧,到一定程度时会对接触网、受电弓 产生机械破坏。受电弓和接触导线之间发生的水平和垂直方向撞击,加大 接触导线和受电弓局部机械磨耗,长期运行,会造成接触网断线和受电弓 折断,引发弓网事故。

3.2 接触硬点的电气危害
硬点引起的弓网离线和离线瞬间产生的高温电弧,它对接触网、受电 弓有很大的危害。 硬点导致受电弓和接触网接触不良,在瞬间发生接触导线和受电弓机 械脱开,我们称这种现象为“离线” 。离线发生时,会伴有火花或电弧产生, 从局部讲高温的电弧严重时可能烧伤接触线或受电弓,使接触线或受电弓 的接触面出现大量的点蚀,形成麻面,加速导线电化腐蚀。造成接触线截 面积不够,恶化接触线或受电弓的电能传输,长期运行,甚至于造成断线 事故; 除了对接触导线的点蚀、汽化以外,就是对导线的高温退火,例如现 在广泛应用的铜导线,不是简单的电解铜,是电解铜经过反复的压轧、拉 伸,最后挤压而成的,轧制、拉伸、挤压过程是金属的内部应力发生了变 化,使软铜线变成了硬铜线,提高了机械强度(主要是抗拉强度和硬度) 。
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拉弧产生的局部高温(最核心处有几万度) ,一方面使接触导线、受电弓点 蚀和汽化,而恶化弓网取流关系,同时点蚀、汽化也减少触导线、受电弓 的强度和使用寿命;另一方面拉弧产生的高温能使接触导线内部应力变化, 造成接触导线局部退火!使其机械强度大幅下降,而容易被导线张力拉断。 经常遇到非金属性接地(如非金属杂物侵入、机车车顶绝缘子闪络或者绝 缘老化时升弓等) ,而引起接触导线(有时是承力索)断线的事故、故障, 究其原因实际是此时接地有较长时间的持续电弧(此时的电流不至于断路 器跳闸)而烧断接触导线。 列车高速行驶时电弧在每处的停留时间很短,热量迅速的被风带走, 接触导线升温并不太大;低速-特别是静止时,电弧因为位置相对固定,强 大的高温很容易烧伤接触导线而断线(实际上是高温—导线升温--退火— 导线软化—拉断) 。 为什么金属性接地不容易断线呢?供电段的同志都有这样的经验: “带 电误挂地线(金属性接地)会引起断路器跳闸,一般是不会引起接触网断 线的” ,这是因为金属性接地时的大电流会引起断路器迅速跳闸,短时的高 温不容易烧断接触导线(这就是铜比铝材质的好处之—相对耐高温) ,容易 烧断吊弦 拉弧是很难消除的,短时的接触不良、离线都会产生电弧,实际上电 弧是空气被击穿时的现象,电流通过击穿空气得以连通,当然击穿空气要 损失一部分电能、损失一部分电压,但通过电弧让电流得以连通,却是电 弧的功劳。 从电气原理上讲,离线时空气的电阻是非线性的,使机车电流骤变, 产生冲击电流和瞬时过高压、高次谐波,降低供电质量,对机车牵引电机、 牵引变压器及供电系统构成危害,影响机车牵引电机、牵引变压器及供电 系统的电能质量。特别是原始硬点使机车受电弓严重离线,受电弓弹起后
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产生的二次、三次接触冲击硬点,因其离线幅度小,时间短,电弧对接触 线或受电弓的烧伤更为明显。

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第四章

接触网硬点排查的方法与步骤

1、根据检测车提供的硬点数据,现场确定硬点所在的位置范围,即按 照检测车测出硬点的公里标前后查找。 2、采用步行巡视的方法,观看重点区段(硬点)接触网与电力机车的 弓网动态配合情况,最少观察三趟电力机车通过,发现拉弧处所做好记录, 与检测数 据进行对比性和重合性分析,进一步确定硬点的相对准确位置。 3、静态测量:利用接触网激光参数测量仪测量第2 步确定的硬点的相 对准确位置一跨内各吊弦点、定位点、线夹集中载荷处(含锚段关节、线岔 过渡点)接触线的导高;如步行巡视未确定硬点的相对准确位置,则需按第 1 步规定的范围进行测量。 4、 数据分析: 记录各被测量点的接触线导高数据, 计算出相邻定位点、 吊弦点的接触线高差。对数据进行认真分析,找出硬点的准确位置,为下 一步的调整提供准确的数据信息。 5、网上观察:利用天窗时间,在作业车平台上观察硬点范围内接触线 是否有明显硬弯或障碍点,导线是否扭面;利用检测工具(游标卡尺、水 平仪)测量定位器限位间隙、导线的磨耗、导线平直度等。

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第五章

接触网硬点的防治措施

从接触网弓网关系和运行实际看,彻底消除硬点难度很大,现只能尽 可能的减少,接触网硬点的防治应主要从以下几个方面入手。

5.1 从接触网设计和施工环节减少接触网硬点
1、改进和优化接触网结构和形式,是从源头上减少和控制接触悬挂结 构本身产生硬点的根本措施。设计部门应对目前所采用的接触网结构和形 式进行分析,对接触网系统中硬点多发、易发部位采取针对性措施。比如尽 量避免导线坡度变化,合理选择接触网零部件,减轻附加在接触导线质量, 增加接触悬挂弹性均匀度,改善接触悬挂特性,最大限度减少接触网结构本 身产生的硬点。 2、提高接触导线质量,通过对导线的张力、截面积、线密度、合金化、 导电率等技术参数的综合考虑。合理选择能够提高接触悬挂稳定性、张力 和减小接触悬挂重量的接触导线。并通过减轻接触线上的集中重量,采用 塑料、玻璃钢或轻型铝镁合金代替铜、钢及铸铁等零件;如定位器、定位 管、定位线夹、吊弦线夹、分段绝缘器等方法遏制接触网硬点的产生。 3、提高施工检修质量,在施工检修过程中应严格按照200km/h 检修工 艺及相关标准进行施工维修。现有接触网硬点的整治办法: ⑴、如京沪线采用的是全补偿简单链型悬挂,这种悬挂能使弓线之间 可靠接触,增强接触悬挂的稳定性。接触网的悬挂形式对硬点有着至关重 要的作用。建议在高速电气化铁路中采用双承双导的全补偿简单链型悬挂, 以提高整个接触悬挂的重量,同时增加导线的总截面积,提高了接触网的 稳定性。 ⑵、在条件允许的情况下,选用先进的设备,优化施工工艺,以提高 施工质量,尽量减少硬点数量,在施工、检修过程中应严格按照200km/h检 修工艺及相关标准进行施工维修,对负荷过于集中的点应预留10~20mm的
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负弛度。 ⑶、在材料方面,选用符合设计的先进配件和优质材料。要广泛采用 塑料、玻璃钢或轻型铝镁合金代替铜、钢及铸铁等零件。例如定位器的选 用,经检测得知,在时速不超过140km/h时,不管是具有限位和减振作用的 多功能定位器,还是普通的铝合金定位器均能满足行车的要求。但多功能 定位器保证了运行可靠性, 铝合金定位器因质量轻硬点要比普通钢质定位 器小,另外多功能定位器具有防过量抬高功能,这种装置不仅起到振动阻 尼作用,而且使定位器处的“弹性”变小,大幅度减小了硬点。电气化铁 路采用了给集中荷载预留负弛度的办法减小硬点。 预留弛度值的设置, 使受 电弓未作用时, 接触线已有一个预抬高量,这样受电弓通过时, 集中荷载处 受电弓与接触线的冲击力将减小, 从而使硬点减小。 接触线安装中心锚结处 要比接触线设计悬挂高度高20~30 mm,以减小硬点,安装中心锚结线夹时 不应偏斜,以避免发生由于中心锚结线夹安装不正确引起的撞弓、碰弓, 而形成更大的硬点。安装电连接线夹时线夹要端正,不能斜偏,接触线线 夹安装点要比设计值大20~30 mm,有利于减小或消除硬点。另外由于温度 变化时承力索、接触线有所伸缩,安装电连接线时要留有余量,以免造成 线夹歪斜而形成硬点。对补强线夹等集中荷载均采用相同的方法确定预留 弛度值。正线、侧线在同一个平面内交叉布置,在岔心处两条接触线不在 同一个水平线上,这一点形成了硬点改进的办法只有使用无交叉线岔,它 在岔心处两条导线处于同一个水平面内,侧线在过岔心后下锚,使硬点降 低。 4、提高线路的质量,加强与工务部门联系,减少线路原因对弓网间接 触压力的影响。 (一)定位器:在改建京沪电气化铁路时,使用的是非限位定位器, 槽型铝合金及轻型铝合金定位器。使得以往使用的镀锌钢管定位器的质量
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集中和质量过大的问题得到解决。西安铁科研究所于1994年研制出了具有 防过量抬高功能的XTK多功能定位器,这种装置不但能阻尼振动,还能减 弱定位器的“弹性”,使得硬点大幅度减少。 (二)导线接头处:在京沪线使用的是线索锚段配盘形式,这种无接 头配盘设置,有效的解决了导线接头处的硬点问题。 (三)中心锚结:在京沪线铁路改建中,中心锚结是由THJ70铜绞线 和接触线中心锚结组成。由于接触线正好处在中心锚结线夹处,造成质量 增加,最终形成硬点。 (四)电连接线:在进行电连接线操作时,无论是锚段关节电连接线、 道岔电连接线,还是横向电连接线,在安装处都会对接触网增加附加重量 导致质量集中的问题,导致硬点出现。这就需要在进行安装时,要端正线 夹,不能出现一点偏斜,同时其安装点要超出设计值20—30mm,这样才 能减少或消除硬点。其次,还必须考虑温度变化带来的接触线和承力索的 伸缩,预留一定的电连线,防止线夹歪斜形成硬点。 (五)吊弦点处:在改建京沪电气化铁路时,采用的是滑动可调式整 体吊弦、可调式整体吊弦和整体吊弦。为保证吊弦点长度的精确性,应用 计算机进行长度计算,同时还应统一进行料库加工制作。在安装过程中, 将设计安装位置在钢轨上标记出来,精确安装位置。吊弦点之间的高差尽 可能为零,保证接触线在同一水平面,同时,吊弦线夹不能出现偏斜,避 免硬点出现。 (六)线岔:京沪线仍然使用的是夹持式线岔(JL49-89) 。由于在同 一平面内正线和侧线出现交叉,而岔心处的两条导线在不同的水平线上, 进而导致硬点出现。为改变这一现状就必须使用无交叉线岔,使岔心的两 条导线处在同一水平面上,并且在过岔心时,侧线下锚,进而降低硬点。 (七)接触网:现今世界上有两类先进的结构,一是采用弹性很小的
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硬网型电气化铁路,如广州地铁(广州地铁的l号线软网是双120铜银合金导 线+双120铜承力索结构,2一10号线全部采用无承力索、无张力的汇流排固 定的硬网结构);二是弹性更好的软网型电气化铁路,如现在流行的欧盟、 日本的高速电气化铁路。 从设计选型来说,什么样的弓与什么结构的网搭档、配合是当前试验、 统计的关键和难点,我国起步晚,资料很少,多数是采用国外的技术。从 接触网线索材料的角度来看,当今较先进的银铜合金线、青铜线、镁铜线 的性能比硬铜线更好。至于选那种主要是受电弓的配合,在不同的受电弓、 运行速度、环境下选取配合较好的导线和受电弓。毫无疑问,当导线选定 以后.承力索应选用与接触导线选用相同的材质,这样承力索与接触导线 在温度变化时同步伸缩.对接触网的性能减少硬点都有很大好处。无疑铜 材质导线比钢铝线耐高温性能、耐磨性能、导电性能、与受电弓容易配合 等众多优点,被国内外反复证明并广泛采用,特别是在高速情况下其优势 更加明显。 从设计的参数选择来说,现在流行选用较小的拉出值,例如:“曲线 地段拉出值从400ram减为300ram,直线地段从过去的300ram减为200ram”, 笔者认为这个做法的好处是降低了接触网脱弓的可能性,减少了之字力接 触网锚段中部的张力损失(因为减少了之字力),但它牺牲了受电弓弓头的 有效作业区,加重了受电弓的局部磨耗,减少了受电弓滑板的使用寿命, 从硬点的角度说,因局部磨耗加重容易产生弓碰网的硬点。当然,从运营 成本上讲是否妥当,也很值得研究。 (八)加强施工、监理与验收的管理:目前影响我国接触网质量最大 的因素是施工质量,而施工质量又受到施工环境和施工工艺、施工机具的 影响。有的铁路局为了保运输,将接触网的施工天窗给在夜间。这样的施 工环境肯定会造成无法弥补的永久性缺陷。其次,施工工艺相对简单,施
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工所采用的机具没有按投标承诺书中的机具施工。主要表现在以下两个方 面:一是对下部工程施工重视不够。下部工程是接触网工程的重要的组成 部分。下部工程的质量好坏决定着接触网长期运行状态。二是对承力索、 接触导线的线索预伸(超拉)重视不够。线索预伸是一项对高速铁路很重的 一道工序,线索预伸后可以免去3—5年的线索伸长过渡期、可以大减少导 线硬点,但由于费用、技术、工期等种种原因施工单位一般不进行此项作 业。以上原因造成初次施工质量不达标,以后经过许多次整治也很难让设 备质量有明显的提高,特别是在我国目前运输紧张的条件下,有限的维修 天窗内能进行的作业是非常有限的。而且接触网是一个整体,每整治一个 问题,都要采取许多的分步过渡措施、过渡后的恢复、整治中还会有许多 新的问题不断的出现并且及时的处理。安排施工工期的不科学性。当前的 工程工期确定中.建设管理单位为了完成投资,制定关门工期。造成施工 单位准备不足,仓促开工,工序衔接脱节,形成了由于赶工期、要进度而 导致顾此失彼的局面。监理人员的配置以及监理人员的专业素质不足。现 在一个监理要负责1个标段内几个专业的施工,况且对于上百公里的大标段 来说,真的能确保质量100%完美无缺吗?真是令人担忧,新线就是“经常 出事故的地段”,其主要原因之一就是有专业素质的监理人员投入太少, 监理力度不足。验收的过程相对简单、责任心不强。几天时间要对施工几 年的设备进行验收,怎么可能仔细检查、查出所有的问题,特别是隐蔽工 程的问题,查出的问题也不能全部解决,往往是留给运营单位了事,运营 单位在相当长的时间内是在做处理施工遗留缺陷,无法顾及其他维修作业。

5.2 对现有的接触网硬点的进行处理
1、如是几个跨距形成的波形硬点,则测量该区段定位点、跨中的导高 找出波峰,采取定位点调整导高(波形硬点调整后,通过测晕吊弦间高度差 进行吊弦的调整),消除硬点。
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2、如果是中心锚结绳松弛形成的硬点,首先检查并处理补偿装置是否 有坠砣卡滞现象;然后测量接触线中锚导高,调整中锚线夹使其高于定位 点0~5mm,并且调整中锚两侧吊弦。调整更换吊弦后,保证中锚两端中锚 绳松弛度一致。 3、 一方面施工、 检修中要按照检修工艺及相关标准规范零部件的安装, 特别是接触导线上的零、部件的安装,尽量减小、减少集中负荷,另一方 面还应使导线尽量平缓,导线坡度保持在IS以内。有条件时将分相尽量设 计或改造成八跨关节式,将线岔尽量改成无交叉线岔(关节式线岔)。许多 人认为,定位器的硬点是无法避免的,实际上定位器的自重是可以通过调 整定位坡度来消除的,也就是说,将定位坡度调整到让“定位拉力产生的 上抬力等于I/2定位器重量”,此时,拉力产生的上抬力与定位器对导线 的压力平衡,定位器不会对接触导线产生压力,这样定位器没有产生硬点, 大于这个力则使受电弓在此得产生负硬点;小于这个力,则产生硬点,建 议以后修定接触网检修规程时定位坡度的标准要考虑这个因素。对于电连 接,现在有些入把电连接的弹簧圈给取消了,以为减少了电连接的重量对 减少该处的硬点有好处,其实不然,取消了电连接的弹簧圈对静态的受电 弓来说此处的集中负荷是减少了,但对于高速动态的受电弓来说,在有弹 簧圈时在此处的集中负荷主要是弹簧圈以下的部分,以上的部分经过弹簧 圈的减振后影响很有限,而在取消了弹簧圈后此处的集中负荷成了承力索、 电连接器整体全部加在了受电弓上(当然电连接是软铜线不是刚体,承力索 的重量归算到导线上时不是全部重量),但取消电连接的弹簧圈无疑是加重 了硬点的。 对于几个跨距形成的波形硬点,则测量该区段定位点、跨中的导高找出 波峰,采取定位点调整导高(波形硬点调整后,通过测量吊弦间高度差进行吊 弦的调整),消除硬点。如果是中心锚结绳松弛形成的硬点,首先检查并处理
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补偿装置是否有坠砣卡滞现象;然后测量接触线中锚导高,调整中锚线夹使 其高于定位点0~5mm,并且调整中锚两侧吊弦。调整更换吊弦后,保证中锚 两端中锚绳松弛度一致 加强巡视、取流检查工作,严格执行有关检修实施细则,提高巡检质 量,是提前发现接触线硬点并处理的可行方法。其中因接触网维修工作而 产生的接触悬挂中的某些质量集中点,通过改变原吊弦布置位置或适当采 用增加吊弦的方法,可以改善接触网整体弹性性能,消除接触网硬点;对 于某些跨距接触线坡度过大,或是连续多个跨矩坡度呈波浪形变化,通过 加强检修人员工作责任心,改进巡检过程中导高测量方法,有效控制不符 合标准的接触线坡度的产生,可以避免巡检过程中接触线硬点的产生。 重点对接触网硬点等缺陷产生原因、危害及克服方法进行了介绍,克 服的方法及效果仍需实践检验和进一步完善。铁路第6次大提速以后,对接 触网的质量提出了更高的要求,所以要从接触线材质、接触网施工及检修 各个环节把住产生各类硬点的可能性,保证接触网可靠安全运行,只有在 日常检查和维护中不断地总结经验,摸索规律,才能逐步提高接触网的运 行管理水平,适应新形式下铁路发展的要求。 4、对机务、工务设备病害、缺陷的综合整治。铁路是一个大的联动系 统,只有通过对机务、工务设备病害、缺陷的综合整治,使工务、机务、 电务、供电等各单位的共同努力、全力配合,才能使我国电气化铁路设备 质量和运营保证得到升级,铁路提速达到安全优质的效果。

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结束语
随着铁路速度不断提高,对接触网的质量提出了更高的要求,因此有 必要从接触线材质、接触网施工及检修等各个环节降低产生各类硬点的可 能性。为保证接触网安全可靠运行,只有在日常检查和维护中不断地总结 经验,摸索规律,才能逐步提高接触网的运行管理水平,适应新形式下铁 路发展的要求。 接触网硬点在接触网设计、施工和运营中是一个多发性问题,是接触 网系统的一大顽症。随着我国高速电气化铁路快速发展,对弓网关系适配 性的要求将不断提高。如何更好地消除接触线硬点带来的不利影响,确保 电力机车在高速运行情况下弓网配合工况良好、受流稳定,是接触网设计、 施工、运营单位要面对的重要问题。要求我们在借鉴国外先进技术同时。 不断总结经验,摸索规律。以期在消除接触线硬点、改善弓网受流的工作 上取得更多更大突破。才能逐步提高接触网的运行管理水平,适应新形势 下铁路发展的要求。

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致 谢
首先感谢我的指导老师。本论文是在老师的指导下和同学们的帮助下 修改完成的。在此,我要向他们的细心帮助和指导表示由衷的感谢。在这 段时间里,我从他们身上不仅学到了许多的专业知识,更感受到他们工作 中的兢兢业业,生活中的平易近人。此外,他们严谨的治学态度和忘我的 工作精神值得我去学习。 非常感谢大家在我的毕业设计中,给予我极大的帮助,使我对整个毕 业设计的思路有了总体的把握,并耐心的帮我解决了许多实际问题,使我 有了很大的收获。同时,他们在整个开发过程中提出了许多建设性意见, 并给我解决了一些专业性问题。 感谢多年来传授我知识的老师们,更要感谢那些对我学习上支持和鼓 励的人。同时感谢所有关心帮助过我的同学、老师和学校。 总之,在以后的学习生活中我将以加倍的努力对给予我帮助的学校、 老师及同学们的回报。

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