高速接触器

关键词：电压

高速接触器（精选十篇）

高速接触器篇1

随着工业化对电能质量的逐步提高,很多企业的重要设备如微特电机、精密仪器等要求在生产当中电压要保持稳定。由于某种故障引起的电压瞬时低落会造成产品的次品率极大的增加,从而影响企业的经济效益。近年来,一种适用于高科技工厂中的大容量UPS的研制,可以较好地解决在电压瞬低时甚至是失电情况下的生产供电。其工作效率可达98%以上,在国外得到了较多的研究与应用[1,2,3]。

图1是日本日新电机公司研制的一种产品,原供电系统在故障情况下的瞬间脱离以及新电源的瞬时切入是其装置的关键工作点,它采用了传统的电力电子器件及成熟的限流技术来实现这两种切换(图中虚线部分为本方案研究机构,工作时半导体是不导通的,只有需要断开电路时才起到限流开断作用)。对于瞬时的电源接通,由于短时工作,在技术上和成本上均比较合适。而对于长期工作的器件在大电流下则存在着较大的功率损耗,这种损耗产生的热量对于器件来说是一种较严重的损害。所以采用一种高速(开断时间小于5ms,目标2ms)、可靠的机械式开关就成为了研究热点了。本文拟研究一种高速斥力机构与永磁机构[4,5]混合式的高速机械式真空接触器用于其中。

2 高速真空接触器

2.1 接触器结构图

图2为高速真空接触器的结构示意图,图中分闸线圈、铜盘、合闸线圈、励磁电路等一起组成了高速斥力机构,它是接触器的核心部件,它采用涡流斥力原理,利用电容器对线圈的瞬间励磁在临近的铜盘中产生斥力,从而带动真空灭弧室的动触头高速动作。接触器的分、合闸保持依靠下部的永磁机构。最下端的缓冲装置用来防止高速斥力机构分闸动作后产生的碰撞反弹。

2.2 斥力机构仿真与设计

采用Ansys有限元分析软件中虚功的方法[6],由式(1)可求得涡流斥力:

Fn为金属盘在n方向的受力,S为虚位移,vol为离散后的单元,B为磁感应强度,H为磁场强度,A是矢量磁位。

对斥力机构建立模型,如图3所示,为其有限元剖分图。本机构斥力线圈参数的选择在前期试验的经验基础上分别采用文献[7-8]:金属盘与线圈半径均为70mm,金属盘厚度10mm,线圈厚度3mm,线圈与金属盘的距离为1mm,线圈匝数选在10、14、18匝之间。电解电容容量4700、10000、20000μF,电压为300V。由于行程很短,仿真以斥力值最大为目标。

图4中(a)和(b)分别是改变线圈匝数和电容容量值情况下对斥力进行的仿真波形。由图中可以看出,匝数较少时,出现斥力较大,但是维持时间较短。而电容量越大,斥力越大,维持时间也较长。从前面两项的计算仿真结果,我们认为既要有较大的电动斥力(保证触动时间较小),又要保证其有可持续的动力输出(保证平均运动速度),所以参数取14匝,10000μF,分闸电压300V,其电阻与电感参数如表1所示。机构总行程6mm,用来试制样机。

3 试验分析

图5为本方案所做的实验样机。真空接触器灭弧室参数为1140V,600A,行程6mm。在此样机下做分、合闸试验,由于设计工作主要集中在机构的分闸特性上,所以对合闸特性要求得不是很严格。实验所测得的动作参数如下:

分闸时(无缓冲装置):电容量采用10000μF,电压为300V时,从初始合闸位置上到机构开始动作的时间小于200μs,到达最终分闸位置上的时间为3.4ms,如图6中所示。当增加电容量或增加电压时,到达终点位置时间会缩短,但是易发生反弹。

合闸时:电容值为10000μF,充电电压为150V时,合闸成功;满行程时间约为6ms。

由前面实验可知,如果想继续增加机构的运动速度,可以适当通过增加电容器容量或者提高电容充电电压值来实现,不过前提是在增加这些参数时,必须安装机械或电气缓冲装置[9],一方面防止机构反弹引起的电压击穿,另一方面保护机构的机械寿命。由于本方案没有对线圈匝数的变化进行试验,所以在提高运动速度时也应该适当考虑此方面因素。

4 结论

在用电质量高要求企业中,可以采用高速真空接触器来进行日常供电,它价格低廉,在工作时无损耗及发热,并且在出现电压的瞬时低落或停电故障时,可以瞬时脱离电源系统,为UPS系统的瞬时补偿提供了依据。本方案所设计的应用高速涡流斥力原理的真空接触器,可以较好地实现高速动作的功能。在设计当中,得出以下结论:

1)为提高动作速度,需要对线圈尺寸等参数进行仿真设计,在此前期工作基础上,本文对改变线圈匝数和改变电容容量值分别进行了仿真,仿真结果表明匝数较少时,出现斥力较大,但是维持时间较短。而电容量越大,斥力越大,维持时间也较长。

2)采用文中所选择参数制作了样机,并在此基础上进行了分、合闸动作实验。实验结果表明样机很好地实现了高速动作特性,始动时间极快,平均动作时间小于5ms。

3)为进一步提高动作速度,可以适当增加电容容量值或者提升电压,但应加装缓冲装置,以保证绝缘及工作寿命。

4)本文主要着眼于机构的设计工作,下一步将对机构应用于整体的补偿装置中进行相关试验研究。

摘要：企业的重要设备如微特电机、精密仪器等对供电质量要求很高,由于故障等原因引起的瞬间电压低落或者停电会严重影响产品的合格率。传统的高效UPS供电中,采用大功率电力电子器件存在着价格昂贵、运行损耗大等问题。本文提出一种采用斥力机构与永磁机构混合使用的高速接触器,动作迅速可靠,通流量大。采用Ansys对其进行了有限元仿真,对仿真结果进行了相关分析,并在此基础上制作了样机。通过机械实验表明,新型高速接触器能很好地完成工作。

关键词：电压瞬低,高速接触器,斥力机构,Ansys仿真

参考文献

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[3]Shigekane H.Macro-trend and a future expectation of in-novations in power electronics and power devices[A].IPEMC'09[C].Wuhan,China,2009.35-39.

[4]董恩源,李博,邹积岩(Dong Enyuan,Li Bo,Zou Jiy-an).超高速斥力机构与永磁机构的实验性能对比分析(Comparison analysis of experiment performance be-tween high-speed repulsion mechanism and permanentmagnetic mechanism)[J].高压电器(High VoltageApparatus),2007,43(1):1-2.

[5]Zou Jiyan,Duan Xiongying,Dong Enyuan.Permanentmagnet actuator and electronic drive for vacuum switches[A].ICEMS 2001[C].2001.1323-1326.

[6]唐兴伦(Tang Xinglun).ANSYS工程应用教程,热与电磁学篇(ANSYS engineering application teaching,thermal and electromagnetics)[M].北京:中国铁道出版社(Bejing:China Railway Press),2003.

[7]Dong Enyuan,Wang Yongxing,Cong Jiyuan,et al.A-nalysis of high-speed repulsion actuator and performancecomparisons with permanent magnetic actuator in vacuumcircuit breaker[A].23rd ISDEIV 2008[C].2008.189-191.

[8]李博(Li Bo).高速斥力机构及故障电流快速监控装置的研究(Research on high-speed repulsion driver andfast monitoring apparatus of fault current)[D].大连:大连理工大学(Dalian:Dalian Univ.of Tech.),2006.

探讨高速铁路接触网关键施工技术篇2

专业论文

探讨高速铁路接触网关键施工技术

摘要：接触网是高速电气化铁路牵引供电系统的重要设备，其运行状态的好坏直接关系到铁路的运营安全，而接触网的施工技术和施工工艺是影响其运行状态的重要因素。本文主要分析了高速铁路接触网工程施工定测技术、基础工程施工技术、腕臂结构尺寸计算及装配技术、状态检测技术等高速铁路接触网关键施工技术。

关键词：高速铁路；接触网；施工技术

中图分类号：U238文献标识码： A

正文：随着经济发展的要求，铁路运输的速度也在不断的提高，接触网是保证高速铁路正常运行的保证，接触网可以向机车提供持续的电力，所以接触网是整个机车供电系统的重要组成部分。而且更为关键的是接触网是没有后备的，一旦接触网受损，整个线路就会停运，因此高速接触网的好坏，直接关系着整个铁路运输的安全和效益。所以一定要加强铁路接触网施工技术的研究，保证高速铁路的安全运行。

1高速铁路接触网工程施工定测技术

高速铁路接触网工程施工定测，主要是指施工单位在接触网工程开工前，按照有关施工设计文件要求对线路中心线、基准标高、接触网纵向跨距和横向位置进行复核、定位的测量。

在高速铁路工程招标时，业主就已明确接触网基础工程是划入土建标或是电气化标。根据其划分不同，电气化施工单位进行定测的方法也不一样，一般分为两种情形：一是接触网基础工程由土建单位负责施工；二是接触网基础工程由电气化施工单位负责施工。

当接触网基础工程由土建单位负责施工时，其基础位置由土建单位按照接触网专业的技术要求和相关规定进行定测和施工，电气化施工单位只对已施工的基础位置进行复核测量、确认。复核测量时请土建单位进行交桩(设计确定的线路中心线、基准标高、起测点等)配合，根据设计文件确定的起测点按图复核基础平面布置和标高即可，发现

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不满足设计文件要求或不符合施工规范规定的情况，向业主提报复核资料，由土建单位负责处置。

当接触网基础工程由电气化施工单位直接负责施工时，其基础位置由电气化施工单位负责定测。在这种方式下，铁路路基、桥梁、隧道工程一般业已完工，其定测的方法与前述方法有较大的区别。定测时由路基、桥梁、隧道施工单位进行交桩，以确定线路的设计中心线、基准标高、起测点等，再根据接触网工程平面图和相关技术规范、标准的规定，采用全站仪、经纬仪、水准仪等光学精密仪器进行逐点测量、定位，并按规定予以标识。

特别注意的是，不论轨道工程是否已经铺轨或整道，都不能以其现状的线路中心和轨道标高作为接触网工程定测和检查验收的依据，而必须统一到所有专业都共同遵循的设计线路中心和基准标高上来。

2高速铁路接触网基础工程施工技术

2.1路基基坑开挖

在一般的接触网基础工程施工中，基坑开挖都是采用人工开挖方法，通常采用镐、锹、铲等工具进行开挖。但这种施工方法显然不适合高速铁路接触网工程基坑开挖。

根据高速铁路路基的特点，要求在接触网基坑开挖时必须确保路基的密实度不受破坏，且所开挖的基坑形状应规则，技术尺寸应满足设计要求。一般情况下基础开挖采用钻孔开挖法，钻孔开挖法：对于基础设计图外型为圆型的接触网基础来说，其基坑的开挖方法可采用钻孔开挖法。该方法主要是利用有高强度旋转钻孔功能的机具，沿着接触网基础图的外型尺寸线进行钻孔开挖，确保形成的基坑规范，坑壁平整，不破坏路基。对于方型基础，如果经济上允许，也可采用钻孔开挖法。

2.2基础的制作

在基坑尺寸满足设计要求后，应尽快进行接触网基础的制作。虽然基础的结构形式较多，如杯型基础、阶梯型基础、桩型基础等，但由于大多是钢筋混凝土基础，其施工方法与普通的钢筋混凝土基础一样。

2.3桥隧部分接触网基础工程施工

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在高速铁路电气化工程中，桥隧部分接触网基础施工一般是由站前施工单位按照电气化专业提供的设计文件要求同步进行基础制作或预埋件的预埋，四电单位进场后依照设计文件进行预留基础符合要求后，即可进行施工。

3高速铁路接触网腕臂结构尺寸计算及装配技术

腕臂是接触网支持结构的重要组成部分。高速铁路接触网腕臂一般采用旋转平腕臂与斜腕臂固定连接方式，即将平腕臂与斜腕臂通过组合承力索座固定连接起来，具有不可调性和较好的稳定性，如哈大线、秦沈线的安装方式。这就对支柱原始状态的测量、腕臂结构的计算和加工提出了极高的要求，普通的测量方法和计算手段已不能满足工程需要，必须加以改进。

3.1腕臂计算原始数据的测量

测量要素包括支柱的侧面限界、标高、横线路方向和顺线路方向的倾斜度、曲线区段的外轨超高(取设计值)等参数。测量除配置常规的工具外，要求使用水准仪、经纬仪、激光测距仪等精密仪器，测量精度应控制到毫米。测量结果经过必要的技术处理作为腕臂计算的原始数据。

3.2腕臂结构尺寸计算方法

由于腕臂安装精度要求高，且一般情况下工期都较紧，因此，传统的人工计算方法完全不能满足工程需要，而必须进行腕臂装配计算软件的开发，或对已有计算软件进行修改、升级，利用计算机进行计算。计算时将原始数据和相关计算参数存入数据库，再依据提示输入每一组腕臂的计算条件进行计算，并将计算结果按照工程需要的格式打印出来。

3.3腕臂的加工、预配与安装

腕臂的预配必须实行工厂化预配。按照微机计算结果，在装配车间对材料进行选型、测量、标记、下料、加工、预配，并对预配尺寸进行复核，确认无误后进行包装、编号，再集中运到施工现场，依序安装。

腕臂安装的方法较多，一般采用轨道安装车或汽车安装车进行安装，个别地方也可人工直接安装，一次安装到位，一般不必进行调整。

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安装完毕应当进行现场复核，确认满足技术要求。

4高速铁路接触网整体吊弦计算及预配技术

.在目前的高速铁路接触网中，因机械强度高、耐腐蚀性能耗、使用寿命长、施工方便等原因，铜合金绞线制成的整体吊弦逐步替代了传统的环节吊弦。整体吊弦有压接式和螺栓可调式两种类型。只有准确计算出整体吊弦的长度，才能使整体吊弦的预制安装一次成功。

4.1技术特点

高速铁路接触网吊弦一般采用了不可调载流，它两端作永久固定，加工一次成型，一次安装到位，不可调整，故在悬挂弹性和受流方面都体现出了更好的优越性，突出了接触网设备“高可靠，少维修”的技术要求。整体吊弦施工技术及工艺要求严格：

（1）对原始数据的采集精度要求高，必须采用精密仪器进行原始数据检测；

（2）对整体吊弦计算的速度和准确度要求高，必须有计算机进行计算；

（3）对整体吊弦的制作精度要求高，必须进行工厂化精加工。

4.2施工方法

整体吊弦的施工方法主要是：目前根据我国铁路建设要求来看,一般在站前轨面还未成型时,业主就要求我们四电工程进场施工,在这种情况下单纯的采用一个激光测距仪进行承力索高度测量已不能满足施工精度要求。而是要根据成型的CPⅢ精测网采用激光测距仪、经纬仪、水准仪等测量仪器配合使用进行原始数据的精确采集：建立数据库，编制专用计算程序：输入原始数据与计算条件，经计算机分析计算后打印实际所需的计算结果：根据结果进行工厂化精加工，误差为±1.5mm，并对预配结果进行复核、编序、包装等：用安装作业车进行现场安装，并对安装结果进行检测以确保达标。

5高速铁路接触网状态检测技术

高速铁路接触网检测技术可分为两部分：一是施工全过程的静态检测；二是工程竣工后的动态检测。检测的依据或标准包括高速铁路牵引供电工程的设计文件、施工技术规范、验收标准、行业通用标准，以及与之相关的法律法规等。

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5.1高速铁路接触网静态检测技术

接触网静态检测是指在接触网工程的各道工序施工完毕后，对接触网设备各部分在静止状态下的空间位置及电气性能进行的符合性检查。检测的程序与施工程序一致，只是检测的手段和方法与普通铁路有所不同，由于其施工精度要求较高，必须采用更为准确的全站仪、水准仪、经纬仪等精密仪器进行检测，如对支柱的倾斜度、腕臂和硬横梁的安装位置、定位器的坡度、导线的高度与拉出值、导线的坡度与平直度、线岔处的线间距与高差、锚段关节处线间距与高差、电分相处的线间距与高差等内容的检测。

5.2高速铁路接触网动态检测技术

接触网动态检测是指在接触网工程全部竣工后，用接触网检测车等专用检测设备在不同的运行速度下对接触网与受电弓的弓网关系进行的符合性检查。检测内容主要包括接触线高度、拉出值、定位器坡度、网压、弓网接触压力、冲击加速度、离线率、弹性和车体振动等技术指标。对检测设备而言，普通的检测车或其他检测设备已不能满足高速接触网动态检测要求，而应当开发高速接触网专用检测车。首先是其运行速度能达到高速行车的要求；其次是其检测系统应能满足在高速运行状态下信号采集的安全性和准确性；第三是应认真研究弓网运行的动态特性，每个阶段检测的侧重点不同，检测时先低速后高速，一般可按照每30~50km/h的速度差逐步提高试验速度，如可按30、60、90、120、170、220、270km/h等速度值进行试验，最终达到或超过设计时速。通过动态检测获得的各项技术指标来决定高速铁路接触网工程是否可以投入试运行。

6结语

随着经济的发展，铁路运输的要求还会更高，高速接触网技术也会更加的发达，所以我们要不断紧跟时代的发展，加强对接触网施工技术的研究，保证接触网施工的安全和稳定性，这不仅能保证铁路运输的安全性，更会增加巨大的社会收益，保证我国经济稳定健康的发展。

参考文献

[1]张彦水.武广铁路客运专线350km时速接触网施工关键技术

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高速接触器篇3

关键词：高速铁路；接触网；铁路施工；施工机具

中图分类号：U215 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0109-02

高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，具有极为明显的优势，其相对于普速铁路能更好地为国民经济和社会发展服务，让人民群众出行乘坐火车能够更便捷，让货物运输能够更高效。随着“全国铁路第六次大提速”的实施，中国在“十一五”期间步入“高铁时代”。到2010年底，中国新建高铁营业里程已达5149公里，加上既有线路提速，中国的高铁运营里程已达8358公里，在建里程1.7万公里，无论是路网规模还是速度等级，都已跃居世界第一。如何在较短的有效施工时间内高质量完成施工任务，是摆在高铁建设者们面前的一个重要课题。

在新建设计时速350km/h的石武客专接触网工程施工中，在确保工程安全和质量的同时，进一步提炼、借鉴郑西、武广、沪宁工程建设等客运专线的成功经验，采取了以下施工模式。

1 施工人员专业化

在以往的接触网施工中，根据不同的作业区段划分施工任务，由作业队或班组安排各工序的施工，人员相对不固定，不能完全保证施工质量和效率。在石武客专施工中，分别成立了测量组、计算组、预配组、安装组、架线组、悬挂调整组、设备安装和检测组7个专业化作业小组。

专业化作业小组的人员通过组织具有针对性的培训、实作，反复实践，并考核合格后上岗。小组成员作业具有单一性、专业性，其中关键工序采用实名制模式，从而提高工程质量和施工安全，减少返工。例如石武客专预配组编制40人，其中由5个腕臂预配组、3个吊弦预配组、1个支撑预配组、1个定位管预配组组成。可见，随着越来越多的新技术在高铁建设中的广泛应用，更需要提高施工作业精度，也迫使接触网施工人员走更加精细化、专业化的道路。

2 施工作业标准化

要达到施工作业标准化，理论及实作培训是基础，首段首件“样板引路”是关键。

通过理论及实作培训，使全体参建人员掌握基础理论知识的同时牢固树立“高铁意识”、“零误差”概念，加强一线施工队伍建设，培养、造就一批精于高铁技术的专家型人才和技术骨干。如腕臂吊弦测量培训、预装配培训、各项专用工具及关键零部件安装培训等。

针对不同阶段确定相应的“样板工程”，做到每一个分项工程要有样板，分项工程中的重要工序也可作为样板。在样板得到确认，能达到质量目标和操作工艺要求时，组织施工人员现场观摩，使各施工班组不仅有直观的质量标准，还可以通过“样板”，总结操作经验，进一步向班组做较深层次的技术交底，对搞好按照样板质量标准进行跟踪检查验收，从而达到安全预防，质量预控，少走弯路，一次成优。

3 施工机具专用化、计算软件化、检测科学化

为了确保列车高速运行时能够持续不断地从牵引供电系统中得到电能，必须具备良好的弓网配合关系，其中接触线架设的质量、预配加工计算软件的先进性和适用性、检测结果的正确性，都离不开先进的专用机具、计算软件和检测工具。

例如石武客专上部工程主要配备以下施工机具：带液压升降和旋转平台的接触网安装作业车、恒张力架设车、腕臂装置预配专用制作工具和制作台、整体吊弦专用制作台及压接模具、扭矩扳手、用于接触线中锚线夹和电连接线夹的电动液压高压泵、承力索座衬垫专用压接工具、弹性吊索紧线器、导线矫正器、液压手动线材切割工具等。

腕臂装置及吊弦计算软件采用德国西门子公司的计算软件，其特点是计算结果输出以表格及示意图两种形式，在便于计算人员复核结果的正确性的同时，也使预配加工人员更能准确地卡控加工尺寸，确保预配精度。

测量仪器主要配备有：数字式拉力计、扭矩扳手校验仪、全站仪、经纬仪、水平仪、全参数激光测量仪、扭矩测量扳手（图1）、接触网导高测量仪、接触线波浪弯测量装置（图2）、接触网静态、动态监测车等。

4 质量控制多元化

质量控制是施工管理的生命线，不仅仅是施工质量，还包括零部件的使用质量、安装质量。使用质量方面：为确保零部件的质量，不仅要选择合格的供应商，还要注重进场和上道前的检验，其中包括入库检验、出库检验，所有材料的使用要有可追溯性，并严格执行批次管理制度。例如，腕臂装置的预配，同一批次的零件使用到哪个锚段哪些支柱号都必须做好批次记录，便于今后查找。

安装质量方面：接触网各项关键工序采用实名制安装记录，每一个关键零部件的安装人、安装日期、使用的工具号都能一一查询。

5 施工程序合理化

施工程序的合理化直接影响接触网上部施工质量，其中测量数据、上部材料的安装顺序等尤为关键。例如，腕臂数据测量前提：附加导线已架设、支柱安装到位、线路已达最终条件；定位装置安装前提：棘轮装置正确安装并保证使用性能、承力索支撑线夹安装正确、腕臂偏移调整到位、承力索中锚绳已安装；吊弦数据的测量前提：接触线用定位器正确安装、接触线中锚绳安装到位。以上施工顺序必须严格实行，才能确保测量数据的准确性、计算的正确性。

6 物资管理现代化

接触网物资供应按内资材料和外资材料分别进行管理，其中上部材料绝大部分为外资进口零部件。石武客专采用物资配送中心的现代化物资管理模式，例如河南段在新乡设立中心料库，负责物资采购、仓储、预配尺寸计算、加工预配和将物资运送到施工现场指定地点等管理

职能。

其中，预配中心按加工计划对腕臂装置、定位装置、吊弦、电连接、棘轮补偿装置等进行成锚段的计算、加工、存放及发货，并用电子屏随时显示加工计划的执行情况以及物资存放、发货等情况，从而确保了接触网物资管理的准确性和可控性。

对于关键的零部件和设备我们采用现代化的仓管系统，对其标记条形码，入库和出库实行数码化控制，利用计算机进行管理，有效实现关键材料的零损耗。

7 结语

随着多条客运专线交付使用，标志着我国已跨入了世界一流高速铁路的行列，也为我国以后铁路的发展积累了宝贵的经验。在借鉴并吸收国外的先进技术和施工管理经验的同时，结合我国的实际情况，总结出适合自身发展的高速接触网的施工模式，并大力发展相关的材料、机具及仪器仪表等。

参考文献

[1]于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都：西南交通大学出版社，2003.

[2]王作祥.客运专线铁路接触网悬挂施工技术与质量控制[J].铁道工程学报，2007.

作者简介：易兴明（1978—），男，四川云阳人，中国铁建电气化局集团第五工程有限公司工程师，研究方向：铁道电气化。

高速接触器篇4

Hertz理论中假设两个接触的物体具有光滑的表面,也就是说从微观层面上来看,假设接触表面没有或者可以忽略能够导致物体表面产生不连续接触及较大局部应力的微观表面粗燥度。从宏观层面来看,物体接触斑附近的表面外形函数及其一阶和二阶导数连续。

Hertz理论中两接触物体的表面都是连续的,并且是非协调的;小应变:a≪R;每个物体都可以看作是一个弹性板空间;表面无摩擦。

2 高速铁路车桥耦合接触几何关系

考虑两光滑物体相互接触的一般情况,如图1所示。图中虚线表示两物体若不接触所应该在的位置,中间的实线表示两物体接触后的真实接触面。建立坐标系,坐标原点取在两个物体的接触点,且oxy平面为两个接触物体的公切面。对于图示的两物体在未接触时,物体1和物体2的表面到未接触时的公切面的距离S1点、S2点可以表示为如下的普遍公式:

z1=f1(x,y); z2=f2(x,y);用泰勒级数展开得到:

${\begin{matrix} z_{1} = \sum_{s + t = 0}^{\infty} \frac{1}{(s + t)!} f_{1}^{(s + t)} (0) x^{s} x^{t} \\ z_{2} = \sum_{s + t = 0}^{\infty} \frac{1}{(s + t)!} f_{2}^{(s + t)} (0) x^{s} x^{t} \end{matrix} (1)$

式(1)中 $f_{1, 2}^{(s + t)} (0) = [\frac{\partial^{(s + t)} f_{1, 2} (x, y)}{\partial x^{s} \partial y^{t}}]_{x = y = 0}$ 。由于坐标原点为初始接触点,所以有f $_{1, 2}^{(0)}$ (0)=0,又由于Hertz理论中假设物体变形为弹性,接触区的特征尺寸远小于接触点附近物体的几何曲率半径,所以物体接触点处边界比较平坦,也就是说f $_{1, 2}^{(1)}$ (0)≈0;而对于s+t≥3的情况,如果x,y值较小,可以忽略xsxt的乘积项,由此,式(1)可以简化为:

${\begin{matrix} z_{1} = \frac{1}{2} [\frac{\partial f_{1}^{2} (0)}{\partial x^{2}} x^{2} + \frac{\partial f_{1}^{2} (0)}{\partial x \partial y} x y + \frac{\partial f_{1}^{2} (0)}{\partial y^{2}} y^{2}] \\ z_{2} = \frac{1}{2} [\frac{\partial f_{2}^{2} (0)}{\partial x^{2}} x^{2} + \frac{\partial f_{2}^{2} (0)}{\partial x \partial y} x y + \frac{\partial f_{2}^{2} (0)}{\partial y^{2}} y^{2}] \end{matrix} (2)$

旋转坐标系,使x,y轴刚好处于物体的主曲率平面上,则有

$\frac{\partial f_{1, 2}^{2} (0)}{\partial x \partial y} = 0$ ; $\frac{\partial f_{1}^{2} (0)}{\partial x^{2}} \approx \frac{1}{R_{1}^{´}}$ ;

$\frac{\partial f_{1}^{2} (0)}{\partial y^{2}} \approx \frac{1}{R_{1}^{´}}$ ; $\frac{\partial f_{2}^{2} (0)}{\partial x^{2}} \approx \frac{1}{R_{2}^{´}}$ ; $\frac{\partial f_{2}^{2} (0)}{\partial y^{2}} \approx \frac{1}{R_{2}^{˝}} (3)$

这里 $\frac{1}{R_{1}^{´}}, \frac{1}{R_{2}^{´}}, \frac{1}{R_{1}^{˝}}, \frac{1}{R_{2}^{˝}}$ 分别为接触点处的主曲率半径。由式(2)、(3)两个式子可以得到:

$z_{1} = \frac{1}{2} (\frac{x_{1}^{2}}{R_{1}^{´}} + \frac{y_{1}^{2}}{R_{1}^{˝}})$ ; $z_{2} = - \frac{1}{2} (\frac{x_{2}^{2}}{R_{2}^{´}} + \frac{y_{2}^{2}}{R_{2}^{˝}}) (4)$

因此,这两个物体表面的函数可以用式(4)这两个式子的形式来表示。

两表面之间的间隙可以写成h=z1-z2=Ax2+Bxy+Cy2,其中oxy为公共坐标,ox1y1和ox2y2分别为如上图所示的上下两物体的坐标系,设X1和X2两个坐标轴之间的夹角为θ,其分别与公共坐标的夹角为α和β,各坐标系之间的转变关系如下:

$[\begin{matrix} x_{2} \\ y_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \cos β & \sin β \\ - \sin β & \cos β \end{matrix}] [\begin{matrix} x \\ y \end{matrix}]$

;

$[\begin{matrix} x_{1} \\ y_{1} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \cos α & - \sin α \\ \sin α & \cos α \end{matrix}] [\begin{matrix} x \\ y \end{matrix}]$

。

由此可得:

$\begin{array}{l} z_{1} = \frac{1}{2 R_{1}^{´}} (x^{2} \cos^{2} α - 2 \sin α \cos α x y + \sin^{2} α y^{2}) + \\ \frac{1}{2 R_{1}^{˝}} (x^{2} \sin^{2} α + 2 \sin α \cos α x y + \cos^{2} α y^{2}) (5) \end{array}$

$\begin{array}{l} z_{2} = \frac{1}{2 R_{2}^{´}} (x^{2} \cos^{2} β + 2 \sin β \cos β x y + \sin^{2} β y^{2}) + \\ \frac{1}{2 R_{2}^{˝}} (x^{2} \sin^{2} β - 2 \sin β \cos β x y + \cos^{2} β y^{2}) (6) \end{array}$

h=z1-z2中xy项之前的系数为:

$C = \frac{1}{2} (\frac{1}{R_{2}^{´}} - \frac{1}{R_{2}^{˝}}) \sin 2 β - \frac{1}{2} (\frac{1}{R_{1}^{´}} - \frac{1}{R_{1}^{˝}}) \sin 2 α$ ,令C=0,得到h=Ax2+By2,其中系数A和B满足关系式:

$A + B = \frac{1}{2} (\frac{1}{R_{1}^{´}} + \frac{1}{R_{1}^{´}} + \frac{1}{R_{2}^{´}} + \frac{1}{R_{2}^{˝}}) (7)$

$\begin{array}{l} B - A = \frac{1}{2} \times \\ \sqrt{(\frac{1}{R_{1}^{´}} - \frac{1}{R_{1}^{˝}})^{2} + (\frac{1}{R_{2}^{´}} - \frac{1}{R_{2}^{˝}})^{2} + 2 (\frac{1}{R_{1}^{´}} - \frac{1}{R_{1}^{˝}}) (\frac{1}{R_{2}^{´}} - \frac{1}{R_{2}^{˝}}) \cos 2 θ} (8) \end{array}$

对于轮轨实际接触情况,其主曲率半径各为沿线路方向和垂直于线路方向,两坐标之间的夹角为0,所以上述公式可以简化为:

$A + B = \frac{1}{2} (\frac{1}{r_{0}} + \frac{1}{R^{'}} - \frac{1}{R})$ ; $B - A = \frac{1}{2} (\frac{1}{r_{0}} - \frac{1}{R^{'}} + \frac{1}{R}) (9)$

式(9)中:r0—车轮的滚动圆半径;R—车轮踏面横断面外形的半径;R′—轨头断面外形半径。

此时,间隙h可以写成:h=Ax2+By2=x2/2R′+y2/2R″,其中R′和R″为相对主曲率半径。可以看出,未变形表面之间的间隙h为常数的等值线是椭圆。

3 高速铁路车桥耦合轮轨接触力的推导

如图1所示,在荷载作用下,接触点扩展成为一个区域。对于图1示中的S1和S2两点,变形后在接触面内重合,其位移量用uz1和uz2表示,则在接触区域内应该满足:

uz1+uz2=δ-h=δ-(Ax2+By2) (10)

由弹性力学中的布西内斯克问题的特例——半无限体表面圆形区域内受均布压力作用的位移解 $(u)_{z = 0} = \frac{(1 - υ^{2}) q}{π E} \iint d φ d s$ ,可以求出:

$u_{z 1} + u_{z 2} = (\frac{1 - v_{1}^{2}}{π E_{1}} + \frac{1 - v_{2}^{2}}{π E_{2}}) \iint \frac{q (ξ, η)}{ρ} d ξ d η$ ,这里ρ代表接触面上任意一点(ξ,η)到指定点(x,y)之间的距离。由此可得:

$(\frac{1 - v_{1}^{2}}{π E_{1}} + \frac{1 - v_{2}^{2}}{π E_{2}}) \iint \frac{q (ξ, η)}{ρ} d ξ d η = δ - (A x^{2} + B y^{2})$ 。可令 $k_{1} = \frac{1 - v_{1}^{2}}{π E_{1}}$ ; $k_{2} = \frac{1 - v_{2}^{2}}{π E_{2}}$ 。

由弹性力学中的比拟法,认为椭圆接触区的压力分布按照半椭球高度的坐标变化,接触区的压力可以写成:

$q (ξ, η) = p_{0} \sqrt{[1 - (\frac{ξ}{a})^{2} - (\frac{η}{b})^{2}]} (11)$

代入式(11)之后得到:δ-(Ax2+By2)=(k1+k2)

∬ $\frac{p_{0} \sqrt{[1 - (\frac{ξ}{a})^{2} - (\frac{η}{b})^{2}]}}{ρ} d ξ d η (12)$

如图2,椭圆接触斑上任意点A(x,y)和微分元dξdη的中心坐标点B(ξ,η)。

令ξ=t1,η=(b/a)t2,椭圆接触区就变成半径为a的圆接触区C′,如图3示。且满足C′:t $_{1}^{2}$ +t $_{2}^{2}$ ≤a2,A(x,y)变换为A′(t1=x,t2=a/by),B变换为B′(t′1=ξ,t′2=a/bη),压力q(ξ,η)变为 $q (t_{1}, t_{2}) = p_{0} \sqrt{1 - (t_{1} / a)^{2} - (t_{2} / a)^{2}}$ ,分别以图2和图3中的A点和A′点为极点,引入极坐标ξ=x+ρcosθ;η=y+ρsinθ;t′1=t1+ρ1cosθ1;t′2=t2+ρ1cosθ1 (13)

由式(13)可得:

ρ1cosθ1=ρcosθ; $ρ_{1} \sin θ_{1} = \frac{a}{b} ρ \cos θ (14)$

$(\frac{ρ}{ρ_{1}})^{2} = \cos^{2} θ_{1} + (\frac{a}{b})^{2} \sin^{2} θ_{1} = 1 - e^{2} \sin^{2} θ_{1} (15)$

式(15)中: $e^{2} = 1 - (\frac{b}{a})^{2}$ ,而从图2中可以看出:

$ρ = \sqrt{(ξ - x)^{2} + (η - y)^{2}}$ ;

$ρ_{1} = \sqrt{(t_{1}^{´} - t_{1})^{2} + (t_{2}^{´} - t_{2})^{2}}$ 。

微元之间的转换关系为:

$d ξ d η = \frac{b}{a} d t_{1}^{´} d t_{2}^{´} = \frac{b}{a} | \begin{matrix} \partial t_{1}^{´} / \partial ρ_{1} & \partial t_{1}^{´} / \partial θ_{1} \\ \partial t_{2}^{´} / \partial ρ_{1} & \partial t_{2}^{´} / \partial θ_{1} \end{matrix} | d ρ_{1} d θ_{1} (16)$

代入式(11)的积分式得到:

$\begin{array}{l} f (x, y) = \iint_{c}^{´} \frac{p (t_{1}^{´}, t_{2}^{´})}{ρ} d ρ_{1} d θ_{1} = \frac{p_{0} b}{a^{2}} \int_{0}^{π} \frac{ρ_{1}}{ρ} \times \\ [\int_{B_{2}^{´} B_{1}^{´}} a [1 - (\frac{t_{1}^{´}}{a})^{2} - (\frac{t_{2}^{´}}{a})^{2}]^{1 / 2} d ρ_{1}] d θ_{1} = \\ \frac{p_{0} b}{a^{2}} \int_{0}^{π} \frac{1}{\sqrt{(1 - e^{2} \sin^{2} θ_{1})}} \times \\ [\int_{B_{2}^{´} B_{1}^{´}} a [1 - (\frac{t_{1}^{´}}{a})^{2} - (\frac{t_{2}^{´}}{a})^{2}]^{1 / 2} d ρ_{1}] d θ_{1} (17) \end{array}$

而 $\int_{B_{2}^{´} B_{1}^{´}} a [1 - (\frac{t_{1}^{´}}{a})^{2} - (\frac{t_{2}^{´}}{a})^{2}]^{1 / 2} d ρ_{1} =$

$\frac{1}{2} π (\frac{1}{2} B_{1}^{´} B_{2}^{´})^{2} (18)$

由图3可以知道,

$\begin{array}{l} (\frac{1}{2} B_{1}^{´} B_{2}^{´})^{2} = a^{2} - \bar{Ο Μ^{2}} = a^{2} - [(t_{1} - t_{2} \cot θ_{1}) \sin θ_{1}]^{2} = \\ a^{2} - t_{1}^{2} \sin^{2} θ_{1} + 2 t_{1} t_{2} \sin θ_{1} \cos θ_{1} - t_{2}^{2} \cos^{2} θ_{1} = \\ a^{2} - x^{2} \sin^{2} θ_{1} - (\frac{a}{b})^{2} x_{2}^{2} \cos^{2} θ_{1} + \frac{a}{b} x_{1} x_{2} \sin 2 θ_{1} (19) \end{array}$

将式(19)代入式(18)得到:

$\begin{array}{l} f (x_{1}, x_{2}) = \frac{p_{0} π}{a} \times \\ \int_{0}^{π / 2} \frac{a b - \frac{b}{a} x_{1}^{2} \sin^{2} θ_{1} - \frac{b}{a} x_{2}^{2} \cos^{2} θ_{1} + x_{1} x_{2} \sin 2 θ_{1}}{\sqrt{(1 - e^{2} \sin^{2} θ_{1})}} d θ_{1} (20) \end{array}$

引入第一类和第二类椭圆积分:

$Κ (e) = \int_{0}^{π / 2} \frac{1}{\sqrt{1 - e^{2} \sin^{2} θ_{1}}} d θ_{1}$ ;

$E (e) = \int_{0}^{π / 2} \sqrt{1 - e^{2} \sin^{2} θ_{1}} d θ_{1} (21)$

代入式(20)得到:

$\begin{array}{l} f (x_{1}, x_{2}) = \frac{π p_{0}}{a} {a b Κ (e) - \frac{b}{a} D (e) x_{1}^{2} - \\ \frac{a}{b} [Κ (e) - D (e)] x_{2}^{2}} 。 \end{array}$

代入式(12)得到:

$\begin{array}{l} δ - (A x^{2} + B y^{2}) = (k_{1} + k_{2}) \frac{π p_{0}}{a} {a b Κ (e) \begin{array}{l} \end{array} - \\ \frac{b}{a} D (e) x_{1}^{2} - \frac{a}{b} [Κ (e) - D (e)] x_{2}^{2}} = \\ (\frac{1 - υ_{1}^{2}}{E_{1}} + \frac{1 - υ_{2}^{2}}{E_{2}}) \frac{p_{0}}{a} \times \\ {a b Κ (e) - \frac{b}{a} D (e) x_{1}^{2} - \\ \frac{a}{b} [Κ (e) - D (e)] x_{2}^{2}} (22) \end{array}$

令 $G^{*} = (\frac{1 - υ_{1}^{2}}{E_{1}} + \frac{1 - υ_{2}^{2}}{E_{2}})$ ,则比较式(22)左右两端的同次幂的系数可以得到:

δ=G*bp0K(e) (23)

$A = \frac{G^{*} p_{0} b}{a^{2}} D (e) = \frac{G^{*} p_{0} b}{a^{2} e^{2}} [Κ (e) - E (e)] (24)$

$\begin{array}{l} B = \frac{G^{*} p_{0}}{b} [Κ (e) - E (e)] = \\ \frac{G^{*} p_{0}}{b e^{2}} [E (e) - (1 - e^{2}) Κ (e)] (25) \end{array}$

式(25)中p0为接触斑中的最大压力密度,接触斑上的总压力P为:

$Ρ = \iint_{c} q (ξ, η) d ξ d η = \frac{2}{3} a b p_{0} π (26)$

对于车轮与钢轨两个弹性体的接触问题,椭圆接触斑的长短轴a和b满足如下关系:

$a = m [\frac{3 π Ν (k_{1} + k_{2})}{4 (A + B)}]^{1 / 3}$ ; $b = n [\frac{3 π Ν (k_{1} + k_{2})}{4 (A + B)}]^{1 / 3}$ 。

式中,N为接触椭圆斑上的法向荷载,m,n为与 $\frac{A - B}{A + B}$ 有关的系数,则可根据β的大小得到m,n的值。当 $\frac{B - A}{B + A} > 0$ 时,表明a轴垂直于钢轨方向,当 $\frac{B - A}{B + A} < 0$ 时,表明a轴沿钢轨方向。这样就求得了轮轨之间的接触应力以及接触椭圆的长短轴。

将各种钢轨轮对的几何参数、材料参数、完全椭圆积分参数代入式(22)、式(25)最后得到轮轨之间的作用力:

$Ν_{z} (t) = [\frac{1}{G_{Η Ζ}} δ Ζ (t)]^{\frac{3}{2}} (27)$

式(27)中,GHZ为轮轨接触常数,与轮轨踏面等因素有关,单位m/N2/3。最后可得到如下结论:对于锥形踏面车轮,

GHZ=4.57r $_{0}^{- 0.149}$ ×10-8(m/N2/3);

对于锥形踏面车轮,

GHZ=3.86r $_{0}^{- 0.115}$ ×10-8(m/N2/3)。

4 结论

通过弹性力学与接触力学与轮轨接触关系相互结合,可以推导出可用于高速铁路车桥耦合相互作用的轮轨接触几何关系和轮轨接触力。

摘要：以接触力学为基础,运用了泰勒级数及小变形理论的假设,并且结合车桥耦合接触过程中的轮轨相互挤压的变形实际情况,推导了轮轨接触几何关系。基于弹性力学及Hertz理论,运用了坐标系间的转换关系及椭圆积分理论和弹性比拟法,推导了轮轨间的法向接触力。

关键词：车桥耦合,接触几何,法向接触力,理论推导

参考文献

[1]孔祥安,江晓禹,金学松.固体接触力学.北京:中国铁道出版社,1999

[2]吴家龙.弹性力学.北京:高等教育出版社,1999

[3]魏先祥.轮轨静接触时的应力状态,北京:铁道学报,1991;13(2):1—11

[4]高芒芒.高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动及列车走行性研究:[博士学位论文].北京:铁道科学研究院,2002

高速接触器篇5

专业论文

初探高速铁路隧道内接触网预埋槽道施工技术

摘要：本文以长昆客专湖南段为例，首先论述了隧道内接触网预埋槽道施工技术，然后提出了施工控制要点和常见问题及防范措施，最后阐述了相关工程经验及展望。

关键词：高速铁路;隧道;接触网;预埋槽道；施工技术。

中图分类号： U238 文献标识码： A

高速铁路隧道内接触网预埋槽道的施工质量, 关系到高铁运营的安全性, 也容易影响到施工企业的工程成本。接触网施工之前应该制定详细的实施细则和质量控制措施, 接触网槽道施工时应该结合实际情况, 选择相对成熟的施工工艺,借鉴成功的施工经验。并且在施工过程中根据工艺流程, 进行严格的动态控制与质量复核。

隧道内接触网预埋槽道施工技术

1.1 槽道的选型

长昆客专湖南段根据槽道的作用及安装位置不同，分为A1-

2、C1-

2、D1-

2、F1-4、G1-2和K1-2不同种类以及由以上槽道构成的组合槽道（主要有2.5m、3.0m弧形、2 5m 直形以及1.5m 弧形槽道等），采用德国生产的HTA52/34-Q型槽道。

1.2槽道组装加工

首先采用模具定位的方式进行定位，模具应采用线切割的方式加工而成，确保定位的高精度，一副模具同时固定3种形式：长3m弧形槽道中心距为400mm和600mm；长2.5m弧形槽道中心距为400mm和600mm；长1.5m弧形槽道中心距为400mm和600mm。模具由底板（3根纵向槽钢）和支撑板（3块横向支撑板和1块档板）组成，使用时把2根槽道安放到模具上，其中槽道的一端与模具的基准面对齐，对长度为1.5m弧形槽道槽用3根截面为4-6mm厚，宽度40mm的扁钢或选用φ22的园钢与2根槽道进行焊接；对长度为2.5m和3.0m弧形槽道槽用4根截面为4-6mm厚，宽度40mm的扁钢或选用φ22的园钢与2根槽道进行焊接；对特殊尺寸的槽道要采用二副模具组合进行焊

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接，每相距500mm用截面为4-6mm厚，宽度40mm的扁钢(或选用φ22的园钢)与2根槽道进行焊接（见图1和图2）。

图1 槽道成组模具示意图

图2 槽道成组模具实物图

1.3槽道组环向接地钢筋焊接

槽道组焊接好后，再用φ16或以上的钢筋与扁钢(或与φ22的园钢)焊接，焊接要求参照综合接地系统有关要求执行，此钢筋与二衬中的环向接地钢筋可靠焊接。

1.4槽道与台车安装定位准备

按设计要求的位置，在台车模板上每根槽道位置上开3个定位孔（槽道两端及中部各一个）。开孔原则：结合槽道预留台车模板布置图进行优化，尽量减少模板开孔数量。

1.5台车开孔

开孔前按照设计施工图的开孔位置和尺寸在台车上进行定位测量（复核设计里程及槽道的位置）、划线，按要求开矩形孔，开口尺寸参照《隧道内预埋接触网槽道通用图》，开孔完成后孔的四周要及时进行修边、剔除毛刺，并复测各孔位的中心尺寸，保证其中心位置一致。

1.6槽道定位

在台车表面涂脱模剂，将槽道组吊装到台车，放置于已开好的定位孔处，将槽道固定点位置的填充物剔除，每根槽道使用3个T型螺栓放入预留定位孔内，水平旋转90度，拧紧螺栓，使槽道与台车模板表面密贴，完成定位安装。

1.7台车就位

将台车移动到指定位置就位，顶升模板。如果二衬网片钢筋影响槽道位置，须拨移网片钢筋，严禁折断或弯曲槽道上的锚钉，保证槽道正确定位；槽道组上的接地钢筋与二衬钢筋网中的环向接地钢筋进

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行焊接。将接地钢筋从二衬底部引出，并做好标识和保护，对接地钢筋要使用电桥测试仪进行贯通性测量。

1.8二次衬砌浇注，脱模

脱模前先将T型螺栓螺母松开后，旋转90度取出螺栓，然后收回模板脱模。

1.9槽道安装误差的检测

①槽道嵌入混凝土误差≤5mm;

②槽道在混凝土中的倾斜误差≤3mm;

③一组槽道间距极限偏差±4mm;

④槽道垂直线路偏转施工误差±10mm，PW、AF槽道垂直线路偏转施工误差±5mm；

⑤隧道接触网槽道预留台车模板图中未注明的施工误差均为±10mm。

槽道施工完成后，要及时进行检测。并按照施工图在槽道组中心位置处划出线路中心线和里程线，线长宜≮200mm；线条清晰、醒目，作为验收测量依据。

1.10槽道标识及保护

槽道标识要在隧道壁槽道对应位置，距底板1.2ｍ处将编号、线路里程、槽道类型标识完整，字迹清晰，醒目。

槽道施工完成后，及时清除覆浆和滞留物，加强保护措施，并防止其它设施对槽道的损坏。

施工控制要点.1 槽道里程、位置、型号偏差的控制

施工前对槽道里程、位置以及型号进行确定是高速铁路隧道接触网槽道施工的重点。因为至少会有一组槽道分布在每板衬砌当中, 所以设计时很容易出现各种漏错问题。施工技术人员及管理人员应该对此进行严格的核对, 并报送到设计院进行重新审核, 在合格以后方可施工。在槽道施工过程中, 需要对嵌入施工误差、倾斜施工误差、平行误差以及水平方向和垂直方向的施工误差等进严格控制。另外, 还应该控制好两组槽道倾斜施工误差、槽道组间距误差、垂直线路方向误差以及纵向里程误差等。

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专业论文.2 其它方面的施工注意要点

预埋槽道的锚杆与钢筋网发生冲突时, 绝对禁止将锚杆切断, 应该对钢筋进行适当的调整;要严格按照设计要求对槽道预埋位置进行确定, 槽道应该避开施工缝, 并保持一定的距离;槽道内的发泡填充物不能随便剔除, 只有在检测或试验安装阶段才能剔除;施工时要对预留槽道的型号、里程以及组间距进行精确复核;接地钢筋与槽道焊接时, 至少要有一处采用Φ16 的L 型钢筋进行焊接;混凝土浇筑时, 需要对预埋槽道进行严格的检查和校核, 如果发现槽道出现变形或移位等问题, 应该马上进行纠正, 进行混凝土振捣施工时,要避免振捣器碰触到预埋槽道, 避免发生变形及移位现象;拆模之前需要将T 型螺栓拧开, 避免脱模时将槽道带起或引起槽道松动变形。常见问题及防范措施

3.1 两根槽道间距超标，达到报废程度；两根槽道只看见1根，另1根隐约可见，嵌入严重超标。

防范措施：台车模板上开设符合设计要求的槽道定位孔，做到孔边齐整、无遗留焊碴；使用槽道成组模具控制槽道间距不超标；台车上必须使用T型螺栓固定槽道，且保证槽道与台车模板密贴

3.2两根槽道端头不齐。

防范措施：必须使用槽道成组模具控制槽道相对位置。

3.3弧形槽道严重“八”字；直型槽道不水平。

防范措施：使用槽道成组模具控制好槽道相对位置；台车上用T

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型螺栓固定时，确保弧形槽道中心线与隧道中心线垂直,直形槽道水平。

3.4槽道拉坏，变形严重，槽道已无法在原设计位置预埋。

防范措施：二衬脱模前，必须先将固定槽道的T型螺栓取出，防止出现将槽道强行拉出二衬混凝土的问题（脱模前取出T型螺栓为施工控制工序）。

3.5槽道防腐层被破坏。

防范措施：严禁使用点焊法固定槽道于台车模板上，必须在台车按要求开孔后用T型螺栓固定；严禁使用氧焊法烧除槽道填充物。

3.6槽道安装时型号错误;漏埋槽道等。

高速接触器篇6

摘要：本文通过系统工程的原理和方法，对高速铁路接触网工程的整个施工过程的精确度控制进行简要论述，分析目前高速铁路触网工程施工技术的现状及其精确度控制要点。重点推荐使用精测网进行精确测量、计算、安装和调整的施工技术，从人工、机械、材料、进度控制方法和环节等方面提出有效提升施工精确度的措施，并加强专业间的衔接工作，实现高速铁路接触网工程的高精确度施工。

关键词：高速铁路；接触网工程；精测网；高精确度；施工技术

引言

高速铁路工程在施工时必须严格按照高安全性、高可靠性、高精度性和高平顺性、高稳定性，这五高的要求进行施工操作。高速铁路与普速铁路在进行接触网工程施工时，最大的施工要求区别就在于精确度，高速铁路的精确度要求远比普速铁路要高出许多，因而在进行高速铁路的接触网工程施工时，必须确保其高精确度，抓住精确度的控制要点，把握核心部分，凭借精密的测量技术和科学合理的施工流程以及专业的施工队伍，实现高速铁路接触网的高精度。

一、高速铁路触网工程施工技术现状分析

随着电气化铁路的迅猛发展，高速铁路逐渐进入人们的生活，各大城市高铁遍布，（由图一中国高铁城市网络示意图可知）我国在不断引入他国先进施工技术和高科技材料的同时，研发了一批接触网新设备，对提升高速铁路接触网施工的精确度有一定的促进作用，因而受到人们的广泛青睐。在此背景下，现有的一部分接触网施工技术已无法满足高精确度的施工要求，加之就算满足进度要求，还是存在一些问题，主要表现在以下两个方面：

1.1施工队伍方面

高速铁路接触网工程的施工人员主要分为两个层次，即数量较少的工程技术人员和管理人员为第一层，数量较多的一线作业人员为第一层，其中第一层人员多为高学历的高素质人才，而第二层大多未受过教育或者受教育水平较低，而且农民工居多，相对的文化素养和专业水平也较差。因而在实际施工中，就不免出现一些人为造成的误差，从而直接影响到接触网工程的施工精确度。此外，施工装备落后也是另一个阻碍接触网工程施工精确度提升的重要原因。目前，我国的许多高铁接触网施工单位的的施工设备与发达国家相比，其性能和新旧程度、以及自动化等方面都还有所不足，而从国外引进先进设备的能力也有限，此外检测仪器和装置的精确度也是引发施工误差的根源。

1.2施工标准和施工技术方面

（1）施工技术较落后：从我国目前的综合情况来看，国内除极少部分的施工单位外，绝大多数施工单位的施工技术和施工工艺还停留在传统水平，这与当前高速铁路接触网施工技术的迅猛发展产生了矛盾，施工传统工艺技术得到的施工成果，自然达不到当今水平的要求。（2）施工技术标准不够协调：高速铁路接触网施工和铁路路基、铁轨的施工技术标准存在较大的分歧，导致技术标准出现严重的不协调问题。铁轨轨面的标高是接触网施工的基准点，然而实际情况中我国铁路轨道允许的施工偏差比较大，这就导致接触网工程的质量难以满足施工要求。（3）技术规范不合理：目前，我国还缺乏一套可行性较高的电气化铁路施工标准，现存的通用且标准的施工规范较少。另外，高速铁路接触网的施工操作规范也不够完整，大部分施工单位在进行施工操作时较为随意，容易增加接觸网施工误差的频率，从而严重降低接触网施工的精确度，容易对行车安全造成一定威胁，因而必须建立一套完备的高速铁路接触网工程施工操作规范，用以规范施工队伍的施工行为。

图一中国高铁城市网络示意图

二、高速铁路触网工程施工精确度控制关键点分析

2.1应用精测网

精密测量在保证高速铁路建设质量的环节中是最重要的基础条件之一。接触线高度、拉出值等集合参数都是以轨道集合参数为基准的，因而在新建高速铁路接触网工程时，从支柱基础的定位测量、腕臂测量计算安装和吊弦测量计算安装、接触线监测精调等内容都应以线路轨道横、纵断面设计图为依据，而且接触网和线路轨道专业测量都应当采用统一的坐标——精测网，以此作为双方施工和运营期间共同遵守的依据。

2.2施工偏差控制要点

施工偏差控制是整个高速铁路接触网施工过程的核心部分，对精确度的要求越高，就越要加强对施工偏差的控制，在此之前，必须明确施工偏差控制的要点。（1）材料方面：施工所使用的材料，在其生产制造时便会有一定的偏差，在使用时必须将这部分误差考虑在内。例如，在编制腕臂计算软件程序和进行腕臂计算时，都要将绝缘子材料的生产制造公差考虑在内，在腕臂预配时将由制造公差造成的这部分影响消除，防止累计施工偏差出现。（2）施工方法方面：包括施工工序流程和施工计算软件在内的施工工艺和技术，都要进行偏差控制。例如，为防止附加后悬挂架设后出现支柱倾斜值变化致使已调整的接触悬挂位置改变的情况，应当在附加悬挂架设结束后再进行支柱相关参数的测量，特别在曲线地段和接触网设计张力较大时需要更加注意。（3）环境方面：施工环境对施工偏差也有一定的不利影响。例如，超声波正在空气中的传播速度与环境的温度具有一定的函数关系，接触网施工所使用的超声波式测量仪器从室内存放环境到室外测量现场，至少需要10分钟以上的时间，来适应现场的环境温度，若未适应现场温度变化，测量误差容易超标。

图二高铁接触网系统

三、提高高速铁路触网工程施工精确度的方法

3.1控制接触网施工偏差的方法

首先，需要对施工人员的施工偏差进行控制，可以使用人员分组的方式，以接触网施工的特点为基准，分析各人员自身的特色，将施工人员分配为不同的专业化作业组：测量组、计算组、预配租、基础施工组等等。经假以时日，经过多次重复的作业，各组人员的操作技能便能得到极大的提升。其次，需要对机械的偏差进行控制，没有先进的施工设备和检测仪器，无论技术水平多高，总会出现较大偏差，严重影响工程的精确度。再其次，对施工材料的偏差控制也有很大意义，不能忽略由施工材料在生产制造时与生俱来的偏差，在使用时必须将其考虑在内，尽量消除影响。此外，还需加强对施工方法的偏差控制，这点是重中之重，要避免使用不达标或者不科学的施工工艺。最后，对施工周围环境的控制也不能忽视，即应当注意周围环境对施工偏差的影响。

3.2消减接触网施工偏差叠加的技术

多道工序施工偏差叠加，会使工程的最终偏差超过允许偏差的最大值，从而导致所有工序必须重头再来。消除接触网施工偏差叠加的技术主要有三种：（1）避免量值传递时叠加累计偏差控制技术；（2）阶段施工偏差控制技术；（3）计算偏差控制技术。由于接触网的各个子系统之间存在相互影响作用，为达到提升施工精确度的目的，腕臂和吊弦长度计算软件不宜使用解析几何式数学模型，而应尽量使用力学式数学模型，同时对施工过程的人员、机械、材料、工艺各个环节进行偏差控制，消除或减少叠加的偏差。

四、结论

高速铁路接触网建设是一项复杂的工程，要想进一步提升其精确度，必须从各个施工环节的细微之处着手，防止较大偏差出现，并减少细小偏差。使用科学合理、先进的施工技术，选用熟练可靠的施工人员，购置先进的施工设备，这样才能保证高速铁路接触网施工的精确度。

参考文献：

[1]张建昭.高速铁路接触网工程高精确度施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2013-02-25

[2]王哲浩.高速铁路接触网工程高精确度施工技术探讨[J].铁道标准设计，2011-03-20

高速铁路隧道内接触网悬挂方式研究篇7

高速铁路反映与代表了一个国家的经济技术水平, 是当今世界铁路发展的趋势和潮流。接触网是牵引供电系统中重要的供电设备, 机车受电弓通过滑板与接触线摩擦取流。当列车高速运行时, 接触导线和机车受电弓之间是一种动态稳定的系统, 受流质量既取决于受电弓的参数, 又取决于接触网的参数, 两者参数应合理的匹配才能实现高质量的取流, 才能确保列车高速运行。因此接触网悬挂系统的选择, 应能保证在车速变化等各种恶劣条件下正常取流, 以提高运行可靠性。

1、弓网受流质量

列车要高速运行, 弓网受流质量是高速电气化铁路需要解决的问题。评价受流质量通常有离线率、动态接触压力、动态抬升量、接触网的弹性、受电弓的追随特性等因素, 各国对高速接触网悬挂弓网受流质量的普遍评价标准:

(1) 最大接触压力 (Fmax) :<200N

(2) 最小接触压力 (Fmin) :>40N

(3) 接触压力标准偏差 (δ) :δ=20%–30%F

(4) 平均接触压力 (F) : (F-3δ) >0

(5) 离线:离线率 (μ) :μ<5% (最大持续时间<50ms)

(6) 弹性不均匀系数:U<30%

满足以上要求, 除提高接触线、承力索张力外, 接触网的悬挂形式也是非常重要的研究问题。

2、水平悬挂存在的问题

目前, 我国单线隧道内接触网所采取的悬挂方式为水平悬挂方式, 该方式从我国第一条电气化铁路就一直沿用。长期运营经验证实:该方式结构简单、稳定、可靠, 其装配形式得到广泛推广和使用。

水平悬挂方式存在以下缺陷:

(1) 在接触线定位点集中了定位装置的全部重量约9.5kg, 局部形成硬点, 影响接触网弹性的均匀度;

(2) 定位绝缘子已伸到了受电弓的工作范围内, 成为不安全隐患;

(3) 承力索柔性悬挂, 接触网的稳定性差;

在列车高速运行的情况下, 由于该悬挂的弹性非均匀度较大, 轻易形成离线, 离线时产生的火花与电弧, 不但使受电弓受流质量差, 造成接触线及受电弓局部磨耗加大, 缩短接触网、受电弓使用寿命, 而且其高次谐波形成对临近环境的电磁污染。由于高速线路接触压力的增大, 引起接触线的抬升增大, 受电弓可能直接与定位绝缘子碰撞, 造成行车事故。因此水平悬挂方式已不能满足高速线路的运营模式, 必须对其进行改进。

二、隧道内接触网悬挂方案研究思路

目前国外高速铁路隧道外及双线隧道内的接触网悬挂形式均采用直链形全补偿简单或弹性悬挂, 该悬挂方式, 在特定的接触线、承力索张力条件下, 接触网波传播速度可达500km/h以上, 已可以满足350km/h高速铁路的运营需要, 其结构高度为1100mm～1800mm之间, 最短吊弦应大于400mm, 而单线隧道内, 由于隧道净空的限制, 结构高度要大大降低, 所以采用弹性链形悬挂是无法安装的。针对水平悬挂的稳定性差, 接触网弹性非均匀性高的问题, 设计的思路应重点放在解决这两方面的问题上。基于以上思想确定了以下研究思路:

(1) 不改变悬挂方式, 仍然采用直链形全补偿简单链形悬挂;

(2) 方案研究中尽量采用既有、成熟的接触网悬挂零部件, 减少新零件的研制工作, 提高悬挂零件的通用性;

(3) 充分利用隧道净空, 加大结构高度, 增加悬挂的稳定性;

(4) 设计新的接触线定位方式, 减少定位器分配于接触线上的重量, 提高悬挂的弹性均匀度。

根据以上思路, 研究设计了几种悬挂方案, 每种方案均有其优缺点, 通过反复设计比较, 最后确定了以下几种比较理想的悬挂方案。

三、单线隧道内接触网悬挂方案介绍

1、悬挂方案一:

(1) 设计思路:采用水平悬挂方式固定承力索, 单支撑腕臂方式固定接触线。

(2) 特点:隧道内水平悬挂方式是一种成熟的承力索悬挂方案, 具有安全和可靠性;而单支撑腕臂悬挂方式也是一种通过了鉴定的悬挂方式。该方案对隧道净空的利用非常充分, 其净空利用的限制条件仅取决于滑轮框架对隧道壁的绝缘距离;隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿简单或弹性链型悬挂。隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿简单或弹性链型悬挂。理论上也可以满足200Km/h以上速度。

(3) 存在问题:

(1) 承力索悬挂为柔性悬挂, 对接触网的振动是否有不好的影响应进一步研究。

(2) 承力索采用悬吊滑轮悬挂, 悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在, 需要对悬吊滑轮进行改进。

2、悬挂方案二

(1) 设计思路:采用原V型简单悬挂方式悬挂承力索, 套管铰环悬吊滑轮固定承力索, 单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。

(2) 特点:隧道内V型简单方式也是一种成熟的悬挂方案, 具有安全和可靠性, 施工简单, 运营维护方便;对隧道净空利用的限制条件取决于V型悬挂的结构尺寸。日本新干线采用的隧道悬挂方式的原理与此相似。

(3) 存在问题:

(1) 因为增加了悬挂重量, 必须对V型悬挂相应零部件进行力学校验。

(2) 承力索采用悬吊滑轮悬挂, 悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在, 需要对悬吊滑轮进行改进。

(3) 该方案接触线定位全部采用反定位方式, 定位管受压。

(4) 该方案可将V形悬挂顺线路安装, 结构高度可增加至750mm。

3、悬挂方案三:

(1) 设计思路:参照水平悬挂方式采用单支撑腕臂悬挂组成水平悬挂, 用套管铰环悬吊滑轮进行承力索悬挂, 单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。

(2) 特点:承力索的稳定性最好, 对隧道净空利用的限制条件取决于隧道吊柱安装结构尺寸对隧道断面的充分利用, 隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿简单或弹性链型悬挂。

(3) 存在问题:

(1) 承力索采用悬吊滑轮悬挂, 悬吊滑轮对承力索的磨损依然存在, 需要对悬吊滑轮进行改进。

(2) 工程造价较高。

(3) 悬挂承力索的零件占用净空约200mm (套管绞环100mm悬吊滑轮100mm) , 应进一步优化悬挂零件。

(4) 方案变化:悬挂承力索的水平悬挂改为顺线路安装。

4、悬挂方案四

(1) 设计思路:该方式在承力索和接触线支撑之间用定位管支撑连接起来, 构成“菱形”, 温度变化导致的承力索和接触线位移依靠定位管支撑使之相互带动, 更加提高了接触网的受流状态及线路运行安全可靠性, 并改善了定位点的弹性及受电弓的振动量。单支撑腕臂悬挂方式进行接触线定位。

(2) 特点:悬挂重量分别由两悬臂支撑, 接触网的稳定性较好, 对隧道净空利用的限制条件取决于隧道吊柱安装结构尺寸对隧道断面的充分利用, 该方案能最大限度地利用隧道净空高度加大结构高度, 提高支持结构的稳定型从而获得良好的动态性能;与方案六比较, 减少一个绝缘子, 节约了投资。

(3) 存在问题:

(1) 悬挂承力索的承力索座, 要进行新零件的试制, 另外需进一步研究承力索受温度影响的位移情况。

5、悬挂方案五

(1) 设计思路:采用单支撑弓型腕臂旋转腕臂斜腕臂双线隧道吊柱构成变形三角形悬挂支撑, 承力索座固定承力索, 定位管定位器固定接触线。

(2) 特点:弓形腕臂与斜腕臂构成三角形结构, 增强悬挂稳定性。弓型腕臂、QBNS2绝缘子均应重新设计。隧道内接触网悬挂方式可采用全补偿简单或弹性链型悬挂。

(3) 存在问题:

(1) 弓型腕臂、QBNS2绝缘子均必须重新设计。

(2) 该结构的稳定性应进一步研究。

(3) 弓形腕臂与斜腕臂的旋转轴不在同一平面, 对悬挂装置旋转灵活程度的影响应进一步研究。

6、定位方案

(1) 方案一:采用单支撑平腕臂、JL9101 (D1) 定位器、吊柱。该方案调整方便, 零部件现成, 但受绝缘子长度、吊柱安装尺寸限制及绝缘距离限制, 在接触网悬挂高度较高的双层集装箱通行条件下安装困难。

(2) 方案二:采用单支撑平腕臂、JL9101 (D1) 、定位器、隧道腕臂调整底座。该方案垂直方向调整困难。

(3) 方案三:采用单支撑弓形腕臂、定位管、JL9101 (D1) 、定位器、隧道腕臂。解决了垂直方向调整问题, 但净空要求较大。

以上三种方案均存在优化问题, 既所有零部件在仅作定位的时候, 其强度已大大超过定位所需要的强度, 可通过结构校核, 以满足设计要求来重新设计零部件。

四、结论

通过对上述方案的研究, 认为方案一、二、三具有较为明显的优越性, 推荐采用。由此确保电气化铁路隧道内接触网的安全运行, 提高运输能力, 具有积极的意义。

摘要：铁路速度目标值从160km/h提速至200km/h, 单线隧道内的接触网悬挂采用何种安装方式是一个急待解决的问题。目前国内隧道中普遍使用的水平悬挂, 仅适用于速度目标值120km/h以下的线路, 单支撑腕臂悬挂方案也只适用于速度目标值140km/h以下线路。本文以速度目标值200km/h为研究对象, 提出了解决单线隧道内接触网的悬挂方案。

解析高速铁路接触网关键施工技术篇8

与发达国家比较起来, 我国对高速铁路相关研究以及建设相对较晚。无论是在理论研究方面, 还是在施工技术方面, 都存在着较大的差距。为了全面发展我国的高速铁路工程, 使其建设工作有序快速的推进, 就必须学习成熟的施工技术和理论指导。我国高速铁路发展的现阶段, 接触网的相关理论和实践技术还不是十分的成熟, 存在许多困难和问题。本篇文章针对这些疑难问题, 对“高速铁路接触网关键施工技术”进行研究与分析, 以便大家探讨和学习。

2 我国铁路接触网施工技术现状分析

2.1 施工技术发展现状

“四个一次到位”是接触网施工技术的具体体现, 也就是说承力索架设、支柱装配、吊弦安装以及接触线架设四方面的一次到位。在这个施工过程中包括多方面的技术关键, 例如材料选择、人员安排、工作环境的考察以及方法的选择等。以接触网施工过程中的材料为例, 在选择材料的问题上, 需要对施工安装材料的生产制造公差进行充分的考虑。其中, 计算腕臂过程中, 需要全面的考虑材料生产制造公差, 在施工过程中腕臂预配的状况下, 必须要细致全面的考虑上述影响因素, 才能够减少累计施工偏差的影响, 甚至完全避免。在我国现阶段, 铁路接触网工程的施工过程中还具有技术标准不匹配的现象, 主要体现为路基以及轨道专业的施工技术标准与接触网专业存在差异, 这一问题导致高速铁路的接触网工程完工后常常存在质量缺陷, 甚至存在安全隐患, 无法长期安全使用。

2.2 施工工艺标准

在铁路接触网施工过程中, 很多环节和过程都可能造成或多或少的误差, 比如软件计算环节、现场安装环节以及施工测量环节等。这些误差和偏差是由于施工过程中的多方面因素而造成的, 包括机具因素、人员因素、现场环境因素以及材料因素等。在铁路接触网相关工程的施工过程中, 需要保证施工工艺严格遵守相关标准和要求, 其中首先要完成的就是施工定测工作, 在这过程中要保证基础施工工作的质量, 完成支柱整正安装后, 进行整体吊弦、线材架设以及定位安装等工作。在我国施工技术发展的现阶段, 铁路接触网的相关工艺标准还不完善, 相比于西方发达国家的成熟标准体系还存在较大的差距, 所以完善和规范施工工艺标准是十分重要并且迫切的。

2.3 施工队伍施工方面

在进行铁路接触网施工之前, 需要参与施工的队伍完成队伍的建设工作, 要对施工的技术人员进行系统的培训, 使他们能够在实际操作过程中得心应手, 做到真正的技术强化的目的, 从而提高整个施工队伍的工作效率, 进一步有效的保证高速铁路接触网施工质量。然而, 现阶段我国能进行铁路接触网施工的并没有充分重视队伍建设的重要性, 致使其综合素质普遍不高, 甚至有一部分技术人员完全没有实践经验, 从而导致工程的质量效果不佳, 同时, 很多施工人员缺乏应有的安全意识, 这大大增加了安全事故发生的风险。

3 接触网的关键技术分析

3.1 接触网定测技术分析

纵观我国和国外的相关技术, 在建设高速铁路过程中, 接触网工程的定测过程主要包含两种形式和方面, 一方面, 如果主要由相关土建单位来进行接触网基础工程的施工工作, 则要求土建单位按照接触网施工的相关标准和规范做好施工及定测工作。与此同时, 电气化的相关施工单位也具有非常重要的任务, 他们要复核测量及确认已经施工的相关基础位置。如果在复核过程中发现施工定测以及施工过程存在不规范或者缺陷的问题, 需要立即与相关的施工土建单位进行协调和沟通。另一方面, 如果由电气化单位负责接触网基础的施工工作, 那么除了施工工作外, 电气化单位还要负责基础位置的复核测量及确认工作。并且工程定测时, 需要涉及到许多单位进行交桩, 包括起测点施工单位、隧道施工单位以及路基施工单位等, 所以需要有关部门提前做好充分的定测方面的工作, 并结合有关技术准则以及接触网工程平面图, 在施工过程中严格做到逐点测量, 从而完善、优化高速铁路接触网工程的施工定测工作。

3.2 高速铁路接触网基础工程施工技术

在施工工艺方面, 高速铁路接触网基础工程施工中, 涵盖了许多方面的施工工艺技术。首先在接触网基础浇制方面, 路基地段处采用路基基坑开挖的施工工艺, 通常情况下施工所采用的开挖工具为镐、锹以及铲, 很显然, 这项低效率工艺不适用于高速铁路接触网开挖过程中。在现代的高速铁路接触网开挖施工过程中, 通常情况下采用的是切割开挖法, 这种工艺能够保证开挖后的基坑具有完美的规范性, 并且在施工过程中对于路基也没有过大的破坏。除此之外, 如果施工现场的条件允许, 在开挖过程中还可以使用钻孔开挖法, 这种工艺和切割开挖法的优势都非常突出。除此之外, 施工过程中基础的制作工作也不能忽视, 这项工作需要在充分满足相关设计准则基坑与尺寸的情况下实施。高速铁路接触网具有非常繁多种类的基础的结构形式, 包括了杯型基础、阶梯型基础、钢筋混凝土基础以及桩型基础。其中, 最为常见的是钢筋混凝土基础, 它具有和普通钢筋混凝土类似的施工方法。

3.3 高速铁路接触网组合定位装置施工技术

在高速铁路接触网施工过程中, 一般情况下有两种悬挂高速铁路接触网的模式:其一为弹性链型悬挂, 其二为简单链型悬挂。定位装置都是通过使用钢性结构来充当的, 并且每个结构之间都要用螺栓固定, 只构件整体具有稳定性, 保证其能够安全使用, 除此之外, 还能够同时有效的保障接触网的弹性。

在安装高速铁路接触网组合定位装置施工过程中, 要严格按照相关技术要求及规范进行作业, 传统的经验和施工模式已经不再适用于当前的高速铁路建造工程, 所以, 施工队伍首先要做的便是要做好腕臂测量工作, 在这个基础上, 以每一组定位装置导线高度以及所处的结构高度为依据, 接下来进一步编制相关的计算程序, 与此同时充分利用计算机的便利性进行数据的分析和处理, 在现场安装时使用安装作业车, 提高作业效率, 严格保证施工符合相关标准。

3.4 高速铁路接触网状态检测技术

现阶段国内外的高速铁路接触网检测技术, 通常情况下主要分为两类:一类为静态检查, 主要是基于施工整体过程的而言;另一类为动态检查, 主要基于工程完成之后的检查过程而言。在进行检测, 需要综合考虑多项因素和指标, 包括相关设计规范、验收标准以及相关施工技术规范等。在进行静态检测接触网过程中, 检测内容所涉及的内容非常多, 比如锚段关节处接触线的高差、支柱的倾斜度以及定位器的坡度等。同样, 动态监测接触网也包括多项内容, 比如接触线高度的检测、冲击加速度的检测以及网压的检测等。

4 结语

通过此文的分析和探究, 认识到我国现阶段高速铁路接触网施工技术还不是十分成熟和完善, 与发达国家相比, 还存在着施工队伍建设力度不足、施工技术较为落后等问题。对于这些问题和缺点, 最重要的就是充分利用、融合现代化的接触网施工技术, 例如此文中提到的基础工程施工技术、施工定测技术、状态检测技术以及组合定位装置施工技术, 这些无一不是高速铁路接触网工程中最为关键的技术。相关的科技和施工人员一定要对此足够重视, 只有将这些技术尽快的应用在我国高速铁路的建设工程中, 才能在根本上提高我国高速铁路接触网的施工质量, 才能够保证高速铁路这一战略性发展目标所带来的经济效益稳定增长。

摘要：最近几年, 我国社会经济迅速发展, 取得了非常瞩目的成就, 很多国家级的工程项目也加大了投资和建设力度, 其中高速铁路建设作为我国战略性发展的重要环节, 引起了政府以及社会的广泛关注和重视。电力牵引是现代大部分高速铁路采用的模式。这个供电系统的主要部分就是我们通常所说的接触网, 只有充分优化了接触网的施工质量, 才能够保证机车能够既快速又安全的运行使用。本文对我国现阶段高速铁路接触网的工艺技术进行了简要的分析, 希望此文中所提及的技术以及要点能够为我国高速铁路接触网施工的有关方面提供具有价值的参考依据和典范。

关键词：接触网,高速铁路,关键施工技术

参考文献

[1]王哲明.高速铁路接触网工程施工技术研究[J].铁道标准设计, 2011, 03:106~108.

[2]苏严国.高速铁路路基接触网的发展历程与应用[J].铁道建筑技术, 2014, 04:96~98.

高速接触器篇9

在武广高速铁路接触网设计中, 研究识别了全线接触网生存环境可能发生的各种自然或故障灾难风险, 结合灾难风险指标分析, 实施了经济技术允许范围内的有效抗灾能力分析和优化加强技术方案的设计。

1.1 抗风灾

武广高速铁路的接触网设计充分参考国际结构荷载计算的可靠度理论体系。在设计中采用了GB50009-2008《建筑结构荷载规范》附录D.5.3全国基本风压图, 按照规范的强制性要求, 采用50年一遇的结构计算基本风压, 同时分区段考虑高路堤、桥梁及明显强风地带的风压高度变化系数及修正系数。参照EN50119修订版的条文选用了接触网结构荷载计算用的风振系数, 确保全线H型钢支柱、隧道吊柱、腕臂结构等的抗风能力。腕臂结构采用腕臂支撑、定位器防风拉线等抗风设计方案。隧道内设计风速根据国际高速铁路测试数据进行选用, 确定了预埋槽道基础的抗振抗风设计方案。在接触网最重要且相对薄弱、事故后恢复困难的锚段关节区、道岔区, 仿效风灾较为严重的英国、日本、中国香港等国家和地区, 采用双H型钢柱代替单杆双腕臂方案, 分散了风载对支柱的扭矩作用, 使事故恢复能力成倍提高。

风灾情况下, 通过全线设置防灾监控系统, 对照接触网的设计风偏和挠度检算等, 采用最大运行风速30 m/s的基本条件进行正常、限速或暂时停运等多种应对预案, 以保证安全。工程的系统设计参照EN50119规定, 支柱基础等结构设计满足在接触线导高处的运行风荷载产生的挠度不大于25 mm, 是国际上目前可采用的最高设计标准。同时在锚段关节、道岔等关键定位设计中检算导线最大风偏, 确保高速铁路受电弓接触网运行时的可靠取流。

1.2 抗冰雪灾害

根据全国气象条件调查, 充分考虑类似2008年冰雪灾害致使导线覆冰等情况, 接触网的结构强度设计能够满足应对冰雪灾害要求。

针对冰雪引起的绝缘器件短路、导线上覆冰对受流运行的影响, 增加相应的溶冰措施。如在变电所设置溶冰加热装置, 通过馈线加热接触网, 在天窗时间或冰雪严重时定期进行溶冰。在绝缘器件设备 (如分段绝缘器、开关设备等) 处设置喷洒溶冰介质的设备, 定期溶冰, 保护绝缘器件性能。

武广高速铁路中部地处湖南省, 空气湿度较大且冬季气温在0℃以下, 是冰雪灾害易发地区, 需要在运用中重点检测。

1.3 防异物侵入灾害

在防跨线桥高空坠物、交叉跨越防断线等方面, 可在承力索表面加设由中压高性能聚合绝缘材料制造的裸线包卷绝缘管。

1.4 抗地震及水灾

接触网的基础、结构和设备设计应考虑所处环境的地震烈度, 同时预留可靠度系数在水灾情况下的荷载要求, 确保在灾难时机车不运行的情况下, 接触网尽可能不发生结构大面积坍塌, 便于灾后重建和尽快投入运营。

1.5 抗火灾

火灾较易在铁路隧道中发生, 参照欧洲铁路联盟TSI SRT相关条款的强制性规定, 接触网在设计中预留了未来我国铁路运输向国际化接轨的技术条件, 确保火灾情况下接触网系统断电和安全救援, 设计锚段关节为:长度大于900 m的隧道口处, 有条件时尽量设置绝缘锚段关节;长度大于6 km的隧道内及隧道群区段, 每隔6 km设一处绝缘关节;长度大于2 km的隧道口处增设半锚段的过渡区, 隧道洞口内设置无补偿下锚, 隧道外设置全补偿下锚。

所有绝缘锚段关节配套设置纳入远动系统带接地的电动隔离开关。同时, 隧道内接触网吊柱支持结构的基础采用在二次衬砌中预埋槽道基础, 槽道为钢材质, 满足火灾时可持续经受近1 h的1 200℃高温灼烧的设计要求, 在高温时不会散发对生命构成威胁的有毒气体。同时确保在火灾情况下, 接触网主体结构不坍塌, 不引起隧道衬砌结构破坏, 便于紧急救援中人员疏导, 有利于灾后重建和尽快投入运营。

1.6 抗雷电灾害

武广高速铁路韶关以南地段是雷电相对集中地区, 高架线路暴露在地形相对平坦的区域时, 雷电侵害可能性较大。

为提高接触网的可靠性, 加强高速铁路接触网防雷电的侵害能力, 在加大绝缘爬距的基础上, 下列重点位置设置氧化锌避雷器。

(1) 供电线上网处。

(2) 雷害多发地区正线锚段关节处、电分相关节处。

(3) 雷害多发地区长度1 km及以上桥梁每一锚段关节处。

(4) 长度2 km及以上隧道、高架站房、封顶式雨棚站区的两端。

1.7 抗闪络故障灾难的接地保护设计

接触网接地与通信信号等专业共用接地体, 接入铁路综合接地系统, 根据施工图设置保护线或回流线 (通过扼流圈) 与钢轨的全并联或/及与综合地线相连, 有效降低钢轨电位, 保证人身安全。通过综合接地系统的等电位设计方法, 满足EN50122欧洲标准, 可大大减小雷电、短路、过电压故障时对设备的损害。

1.8 鸟类防护设计

武广高速铁路穿越鄂湘粤三省, 沿线自然景区和森林区较多, 风景优美, 鸟语花香。鸟类对接触网的危害主要是在接触网27.5 kV带电体和接地体间构建鸟巢, 其次是鸟类飞越跨线建筑物时, 可能造成27.5 kV接触网对其他结构物的闪络短路灾难。同时, 对自然保护区的鸟类生存安全也构成巨大威胁。为此, 武广高速铁路采取如下设计方案。

(1) 对接触网支持装置结构进行优化, 避免提供鸟类栖息所需的具有一定外形的结构或场地。优化支柱、肩架、设备托架、硬横梁等结构, 如采取在支柱顶端设置AF线肩架、对开关托架间距进行优化等措施。

(2) 遵循EN50122-1的接地防护标准, 结合综合接地系统方案, 提出在接触网受电弓接地保护区域内的桥梁、隧道、无砟轨道、声屏障、站台、跨线建筑物等预留闪络保护接地网的技术方案, 并接入综合接地系统, 避免鸟类飞过可能造成的闪络大电流故障, 引起跨线建筑物被烧毁。

2 避免接触网在灾难中断网的应急预案

2.1 提高系统抗灾能力的供电分段优化

武广高速铁路接触网系统为提高抗灾能力, 设计在事故或自然灾害发生时, 通过供电分段的技术优化, 尽可能缩短事故范围, 具备部分反行条件, 增加抢修上线通道。主要技术措施包括:渡线间设反行关节、站线与正线分束分段、分相尽可能远离车站咽喉、具备反行和抢修条件、隧道增加接地开关和绝缘分段关节、全线开关纳入远动控制等。

2.2 加强接触网灾难情况下的抢修能力

电气化铁路建设质量和运行速度的提高, 对供电抢修能力提出了更高要求, 应尽快提升供电抢修装备现代化水平, 将供电抢修能力建设纳入铁路救援体系建设中。建立供电故障抢修信息管理系统, 增加现场视频装置, 便于抢修指挥与决策。完善供电抢修预案和手段, 接触网抢修列车配置到供电段。在每个车站设置或预留接触网工区或抢修条件, 接触网工区配备2台接触网作业车。建议各铁路局结合硬件条件预留、配备抢修力量和救援装备, 适当增加抢修备品备件, 保证抢修人员配备到位并定期加强技术培训。

2.3 提高供电外部电源可靠性和电力线跨越铁路电网的安全性

(1) 积极协调电力部门, 抓紧出台确保铁路供电运行安全的技术政策和措施。

(2) 提高地方电力跨越线架设标准和供电电源的可靠性。牵引变电所要具备2路独立的外部电源, 实现真正意义的双电源, 并优先提供220 kV电源。

(3) 提高跨越线的安全可靠性。10 kV及以下等级的线路全部改由电缆穿越铁路线;35 kV及以上等级的线路可采用电缆穿越, 或采取增大线径、减小跨距、提高杆塔高度和强度等措施。

(4) 积极采取跨越线防护措施。在大跨越线路的接触网上方加强采用隧洞式防护措施, 避免跨越线断线造成严重后果。

3 结束语

武广高速铁路接触网设计所采取的防灾技术措施, 主要是针对风灾、火灾等意外灾害的加强措施。在正常运营模式下, 如在电气分相的中性区域, 机车等操控模式不当或机车不断电自动过分相的不当使用时, 也可能引发牵引供电不同电气分相间的相间短路, 进而可能导致接触网塌网等严重事故。因此, 还需结合列控等新技术新设备, 研究探索不同专业间的协同作业对接或机电联控组织措施, 共同杜绝或减少事故、灾害的发生或不良影响, 共同实现高速接触网系统技术性能优良, 安全稳定运行。

摘要：高速铁路接触网系统作为无备用的重要设施, 应满足动车组安全运行需要, 并适应高速度、高密度、大功率的供电能力要求;满足双列动车组联挂高速运行情况下, 双弓取流时良好的弓网动态接触关系;满足免维护、少检修、抵御自然环境侵害的安全可靠要求。武广高速铁路采用基于高速接触网系统SiFCAT350方案的抗灾能力设计, 吸纳国内外抗灾最新研究成果和工程改良措施, 参照最新国际技术标准, 重点借鉴德国、荷兰和日本高速铁路接触网工程建设经验。

参考文献

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[2]European Communities.TSI SRT Safety for Railway Tunnel[S], 2006

[3]中铁第四勘察设计院集团有限公司.客运专线铁路接触网SiFCAT350工程技术研究[R], 2005

高速接触器篇10

我国早期开通运行的客运专线牵引变电所上网处采用双极隔离开关, 这样, 即使F线故障, 也将导致接触线失电, 扩大事故影响。根据铁道部《高速铁路电气化设计安全工作会议纪要》 (鉴电[2011]55号) 中:“在供电臂中部AT所可设置绝缘锚段关节分段, 并配置分段开关和上下行联络开关, 便于维修或事故抢修时缩小停电范围”、“AT供电时, 牵引变电所上网的AF线与接触网分开设置单极隔离开关”和《客运专线铁路牵引供电及电力供电若干设计问题的指导意见》 (铁集成[2010]258号) 中:“牵引变电所、AT分区所处电分相处可根据供电专业要求设置上、下行联络开关”的要求, 本文对牵引变电所、AT所和分区所的上网隔离开关、网上分段开关以及上下行联络开关的设置情况进行了分析, 并对设计中需要注意的问题进行了说明。隔离开关的一般设置情况如图1所示。

注:各所的上网开关和上下行联络开关可根据具体情况设置与所内或所外, 但当所址至上网处距离大于200m时, 在上网处应设置上网开关.

下面首先对网隔开在几种故障发生后发挥的作用 (以上行为例) 分析如下。

1 各种故障状态下网隔开的作用分析

1.1 AT1段T线故障

在牵引变电所、AT所、分区所相应断路器分闸并确定故障发生在AT1段的T线后, 将G7T、G7F分闸, 使AT2段与AT1段分开, 然后令AT所上行断路器合闸, 使AT2段转为由下行供电, 之后分区所的上行断路器可通过压互检有压而自动合闸, 从而使AT2段恢复AT供电, 可使可能停在该段的机车驶出, 降低事故影响。该状态下, AT所处设置分段开关可缩小停电范围, 分段开关采用双极即可满足要求。

1.2 AT1段F线故障

在牵引变电所、AT所、分区所相应断路器分闸并确定故障发生在AT1段的F线后, 将G1F、G7F分闸, 即将AT1段的F线隔离, 然后恢复各所断路器合闸, 使AT1段转为直供方式, AT2段仍为AT供电方式, 且上下行仍为并联运行, 从而降低了事故影响, 仍能保证机车运行。该状态下, 牵引变电所上网的F线与接触网分开设置单极隔离开关、AT所处设置分段开关可降低事故影响, 分段开关宜采用单极。

1.3 AT2段T线故障

在牵引变电所、AT所、分区所相应断路器分闸并确定故障发生在在AT2段的T线后, 将G7T、G7F分闸, 使AT2段退出运行, 然后牵引变电所断路器合闸恢复AT1段供电, AT所和分区所退出运行, AT1段转为直供方式。这样可以为可能停在AT1段的机车提供基本的用电, 并可同时对AT2段进行抢修, 从而降低了事故的影响。该状态下, AT所处设置分段开关可缩小停电范围, 分段开关采用双极即可满足要求。

1.4 AT2段F线故障

在牵引变电所、AT所、分区所相应断路器分闸并确定故障发生在AT2段的F线后, 将G7F分闸, 使AT2段的F线退出运行, 然后牵引变电所断路器合闸恢复AT1段和AT2段供电, AT所和分区所退出运行, 上行转为直供方式, 这样仍能保证机车的行驶。该状态下, AT所处设置分段开关可缩小停电范围, 分段开关需采用单极。

通过以上分析可知, 牵引变电所上网的F线与接触网分开设置单极隔离开关可以在AT1段F线故障时仅将F线退出, 而降低事故影响。AT所处设置的分段开关, 具有明显的缩小事故停电范围的作用, 且宜采用单极开关。

2 接触网隔离开关设置方案分析

2.1 AT所处设置的分段开关位置分析

由以上分析可知, 分段开关对缩小事故停电范围具有重要作用, 图1中G7、G8设于G3左侧, 这样在隔离AT1段T线故障后, AT2段可以通过AT所的母线由下行供电。否则, 若G7、G8设于G4右侧, AT2段只能通过分区所的母线由下行供电。显然图中的设置位置较优。因此在设计中需注意该问题, 尽量使G7、G8设置在G3左侧。

2.2 AT所和分区所上网开关是否设为单极开关

通过上面对几种故障状态的分析可以看出, 当AT2段F线故障时, 若AT所和分区所的上网开关设为双极, 则只能将AT所和分区所从上行退出, 使上行转为直供方式。而若采用单极隔离开关, 则可以仅将F线的上网开关打开, 而AT所和分区所便不需退出上行线, 这时, 上、下行将共用下行的F线, 使AT2段仍为AT供电。因此, 该运行方式下, 下行F线的载流量较大, 需供电专业在设计时进行核实, 通过技术经济比较后决定是否设置为单极开关。

2.3 上下行联络开关的设置分析

由于GIS开关柜可靠性高, 基本免维护, 因此目前客运专线的牵引变电所、AT所、分区所2×27.5k V侧均采用GIS开关柜, 但因为其价格较高, 一般不采用单独设置备用开关柜的方式, 因此, 在牵引变电所上下行馈线间设置联络开关, 是作为GIS开关柜故障、检修时既经济又有效的备用手段。当联络开关作为备用开关合闸后, 其作用应与上网开关相同, 因此, 建议将牵引变电所的上下行联络开关也设置为单极, 以便提供灵活的故障处理能力。AT所和分区所也建议设置上下行联络开关以便在GIS开关柜故障、检修时仍能保证AT供电条件, 是否采用单极则要与上网开关的单、双极设置相配合来确定。

3 结束语

由于高速铁路一般均为客运专线, 接触网断电将直接导致旅客列车失电, 使列车失去空调系统, 甚至影响旅客安全, 因此高速铁路对供电可靠性的要求更高。采用有效措施尽量降低事故影响范围就更加重要。通过分析可知, 将牵引变电所上网的F线与接触网分开设置单极隔离开关及在供电臂中部AT所设置分段开关和上下行联络开关, 可以在T线或F线出现故障时灵活调整运行方式, 降低故障的影响范围, 对提高铁路的应急供电能力具有重要作用。

摘要：对高速铁路接触网隔离开关在接触网发生几种故障状态下的作用进行了详细分析, 并对AT所处设置分段开关的位置、AT所和分区所上网开关的单双极设置方案以及上下行联络开关的设置方案进行了探讨。

关键词：高速铁路,电气化铁道,网隔开,AT供电

参考文献

[1]铁道部.高速铁路电气化设计安全工作会议纪要.鉴电[2011]55号.

[2]铁道部.客运专线铁路牵引供电及电力供电若干设计问题的指导意见.铁集成[2010]258号.

[3]TB 10020-2009, 高速铁路设计规范 (试行) [G].

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