接觸網(wǎng)供電線路性能改良探析論文

導(dǎo)語(yǔ)：接觸網(wǎng)供電線路性能改良探析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了接觸網(wǎng)及其重要性，并從接觸懸掛、定位裝置、支柱基礎(chǔ)三方面存在的問(wèn)題著手，提出了相關(guān)措施，對(duì)接觸網(wǎng)的性能進(jìn)行改良。

關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)；支柱基礎(chǔ)；懸掛；彈性定位裝置

根據(jù)國(guó)家積極擴(kuò)大內(nèi)需、加快鐵路基本建設(shè)的戰(zhàn)略部署，到2010年，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程將達(dá)到11萬(wàn)km，電氣化率達(dá)到50%以上。鐵路電氣化是中國(guó)鐵路發(fā)展的最終目標(biāo)。而作為電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的主體接觸網(wǎng)，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機(jī)車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運(yùn)行速度與安全。而且接觸網(wǎng)的特殊性主要表現(xiàn)在露天設(shè)置，對(duì)氣候變化敏感；無(wú)備用性(決定它的脆弱性和重要性)；機(jī)電復(fù)合性；負(fù)荷的不確定性和移動(dòng)性。由于這些特殊性，接觸網(wǎng)故障復(fù)雜而頻發(fā)。因此對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的探討任重而道遠(yuǎn)。

接觸網(wǎng)擔(dān)負(fù)著把從牽引變電所獲得的電能直接輸送給電力機(jī)車使用的重要任務(wù)。因此接觸網(wǎng)的質(zhì)量和工作狀態(tài)將直接影響著電氣化鐵道的運(yùn)輸能力。接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)幾部分組成。為了解決接觸網(wǎng)的一些常見故障和提高接觸網(wǎng)的性能，本文從接觸懸掛、定位裝置和支柱三個(gè)方面提出了自己的建議。

一、接觸懸掛

接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過(guò)支持裝置架設(shè)在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機(jī)車。接觸懸掛的彈性是其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要標(biāo)志。接觸懸掛的彈性是指懸掛中某一點(diǎn)在受電弓的壓力下，每單位垂直力使接觸線升高的程度。

接觸懸掛彈性的衡量標(biāo)準(zhǔn)有二：一是彈性的大小，取決于接觸線的張力；二是彈性的均勻程度，它取決于接觸懸掛的結(jié)構(gòu)。為了使接觸懸掛具有良好的彈性，以使受電弓高質(zhì)量地取流，從而提高電力機(jī)車的運(yùn)行速度，就必須對(duì)與懸掛彈性有關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改革。

改善接觸懸掛彈性及取流的條件有二：其一，盡量使受電弓對(duì)接觸線的壓力不隨受電弓的起伏波動(dòng)而變化，這就需要從受電弓結(jié)構(gòu)方面研究改進(jìn)；其二是使受電弓沿接觸線滑行時(shí)接觸點(diǎn)的軌跡，盡可能地近于水平直線。如果要達(dá)到上述后一種條件的要求，就要盡量地減小接觸線的馳度，改善接觸懸掛的彈性、性能。改善接觸懸掛的彈性性能，重點(diǎn)應(yīng)在于提高定位點(diǎn)、分段分相、絕緣器、線岔等處的彈性，同時(shí)盡量使全線接觸懸掛的彈性均勻一致。有條件的話可以采用雙鏈形接觸懸掛和其它復(fù)合鏈形懸掛(即具有彈性裝置吊線的多鏈形懸掛)。改善張力自動(dòng)補(bǔ)償裝置，研制新型補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)以保證懸掛中線索的恒定張力；減輕接觸懸掛(特別是接觸線上)的集中重量，采用輕型零件；研制新型高強(qiáng)度的接觸線以提高接觸線和輔助繩索的張力等都是改善接觸懸掛彈性的重要措施和手段。

改善接觸網(wǎng)彈性的措施很多，但由于這些辦法改造難度大，投資高，不適合我國(guó)的國(guó)情，基于我國(guó)的接觸懸掛的現(xiàn)狀，對(duì)于提高接觸懸掛的彈性，本文介紹以下兩個(gè)措施：

(1)采用帶彈性吊弦的接觸懸掛

我國(guó)電氣化鐵道大多采用簡(jiǎn)單鏈形懸掛，這種懸掛型式在定位點(diǎn)處易產(chǎn)生硬點(diǎn)，受電弓在跨距中間和定位點(diǎn)處的導(dǎo)線抬高量相差較大，整個(gè)跨距內(nèi)的接觸網(wǎng)彈性不均勻，高速行車時(shí)受電弓離線、拉弧現(xiàn)象比較明顯。根據(jù)資料顯示簡(jiǎn)單鏈形懸掛彈性的非均勻度，在靜態(tài)情況下為25%，動(dòng)態(tài)情況下為28%，而這些遠(yuǎn)大于10%的非均勻度是不適合高速行車要求的(國(guó)外高速鐵路接觸網(wǎng)的彈性非均勻度標(biāo)準(zhǔn)為不大于10%)。根據(jù)國(guó)外比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，電氣化水平較高的國(guó)家均采用帶彈性吊弦的接觸懸掛，這種懸掛型式在支柱處的彈性可達(dá)到跨中的90%，從而可以使非均勻度小于10%。低于10%的非均勻度是高速鐵路接觸網(wǎng)所追求的目標(biāo)。所以必須從改善彈性的非均勻度人手，將現(xiàn)有的簡(jiǎn)單鏈形懸掛改為帶彈性吊弦的鏈形懸掛，從而使整個(gè)跨距內(nèi)彈性趨于均勻，采用此種措施后，列車速度可達(dá)到160km。

(2)增加接觸線的張力

考慮到線索的安全系數(shù)及接觸線磨耗后能夠承受的張力減小，我們可以適當(dāng)?shù)卦黾咏佑|線和承力索的設(shè)計(jì)張力，如將接觸線的張力增加到15kN，承力索的張力增加到20kN，即接觸線的張力增大50%，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，接觸網(wǎng)的彈性可以減小33%。由此可見增大張力可有效地減小接觸懸掛的彈性。而減小彈性正是我們提速所追求的目標(biāo)。

定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。

因腕臂定位環(huán)斷裂后定位器(管)脫落低于接觸線以及定位環(huán)斷裂后接觸線失去定位使拉出值發(fā)生變化造成的弓網(wǎng)事故屢見不鮮。這類事故一般發(fā)生在定位偏移量大、偏轉(zhuǎn)活動(dòng)頻繁的錨段關(guān)節(jié)處以及曲線內(nèi)側(cè)反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位的腕臂定位環(huán)處。接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，這類事故的發(fā)生就越頻繁。為防止以上事故的發(fā)生，本文采取的措施是：用靈活偏轉(zhuǎn)且各零部件之間的連接沒有開口的新零件取代反定位處的腕臂定位環(huán)。

開口的新零件取代反定位處的腕臂定位環(huán)。腕臂定位環(huán)斷裂的現(xiàn)象96%均發(fā)生在錨段關(guān)節(jié)處的非支反定位、曲線內(nèi)側(cè)支柱反定位和靠近錨段關(guān)節(jié)反定位處。造成以上部位定位鉤環(huán)經(jīng)常斷裂及環(huán)鉤脫離的原因除部分屬材質(zhì)問(wèn)題外，95%以上的是定位處的定位鉤與定位環(huán)之間一直處于非正常的受壓狀態(tài)造成的。在反定位支柱上，腕臂與反定位管間的定位環(huán)承受著壓力，鉤與環(huán)間產(chǎn)生2個(gè)接觸點(diǎn)：定位鉤頂部外緣與定位環(huán)根部?jī)?nèi)緣的點(diǎn)和定位環(huán)頂部側(cè)緣與定位鉤根部?jī)?nèi)緣的點(diǎn)。當(dāng)定位管受力偏轉(zhuǎn)時(shí)，由于壓力作用使定位環(huán)根部將對(duì)定位鉤頂部產(chǎn)生一個(gè)摩擦阻力，此時(shí)定位環(huán)頂部的點(diǎn)將同時(shí)受到定位環(huán)根部側(cè)緣給它的推力的作用，其大小與相等且與定位環(huán)所受壓力成正比。推力將使定位環(huán)頂部產(chǎn)生一個(gè)以定位環(huán)根部為軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。該扭矩將使定位環(huán)以定位環(huán)根部?jī)?nèi)緣的點(diǎn)為支點(diǎn)發(fā)生一定程度彎曲，其彎曲程度與定位環(huán)所受壓力大小及定位管偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)。同時(shí)，當(dāng)定位管偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，定位環(huán)很容易從定位鉤的開口處擠出而使定位鉤失去固定。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，對(duì)于全補(bǔ)償接觸懸掛的一般錨段，在靠近錨段關(guān)節(jié)附近，定位器(管)的最大偏量亦有145mm(晝夜溫差取20℃)，由于溫差變化，定位器(管)每晝夜要偏轉(zhuǎn)2次，即定位環(huán)頂部的點(diǎn)將每夜受到2次方向相反的扭矩的作用而產(chǎn)生彎曲(盡管彎曲程度很小)，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，定位環(huán)根部的點(diǎn)處終因長(zhǎng)時(shí)間往復(fù)彎曲而發(fā)生疲勞斷裂。而且距錨段關(guān)節(jié)越近和反定位管所受力和曲線力越大的定位處，定位環(huán)的斷裂越頻繁，定位鉤從開口處脫出的幾率也就越高。

由上述分析得知，定位鉤環(huán)的連接方式不適應(yīng)在受壓力狀態(tài)下的反定位處工作。因此，只有研制一種在受壓狀態(tài)下能靈活偏轉(zhuǎn)且各零部件之間的連接沒有開口的新零件，以取代反定位處(下轉(zhuǎn)286頁(yè))(上接284頁(yè))的腕臂定位環(huán)，才能從根本上增強(qiáng)定位裝置的性能，防止因腕臂定位環(huán)斷裂或定位環(huán)自定位鉤的開口處擠出而造成的弓網(wǎng)事故。

二、支柱基礎(chǔ)

支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。

隨著電氣化鐵道的運(yùn)營(yíng)，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)長(zhǎng)期遭受環(huán)境和列車載荷的反復(fù)作用，并由于線路路基修建以及電氣化改造時(shí)受技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)條件、施工質(zhì)量與工藝標(biāo)準(zhǔn)的限制和影響，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)存在著一些影響安全供電的潛在隱患，如：支柱基礎(chǔ)下沉、基坑土質(zhì)沉陷流失、支柱基礎(chǔ)邊坡滑塌等，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)病害的存在，直接影響了接觸網(wǎng)檢修質(zhì)量的穩(wěn)定性，加重了接觸網(wǎng)養(yǎng)護(hù)維修工作質(zhì)量，也縮短了支柱所掛接觸網(wǎng)維護(hù)周期。隨著鐵路運(yùn)輸向高速、重載方向的發(fā)展，線路路基的荷載條件會(huì)發(fā)生變化，接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)情況也將隨之發(fā)生變化，支柱基礎(chǔ)病害的產(chǎn)生、發(fā)展和整治，應(yīng)當(dāng)引起與安全供電有關(guān)管理和技術(shù)人員的高度重視，并作為一項(xiàng)影響安全供電的潛在重要隱患予以充分重視并加以研究。本文提出以下五個(gè)建議：

(1)改造支柱基礎(chǔ)底部。在既有營(yíng)運(yùn)線上施工改造，這項(xiàng)措施工程量大，在支柱基礎(chǔ)下沉量大的情況下才可采用，否則盡量不動(dòng)支柱基坑基礎(chǔ)。采用這種整治辦法，主要用于以下幾種情況：1)分層夯實(shí)基坑底部土質(zhì)，提高基坑下基床密實(shí)度；2)更換土質(zhì)，可采用生石灰磨粉、425號(hào)水泥、中粗河沙、水配合比為8：8：65：19(重量比)的改性材料，作為基坑底部填充材料，這種材料可以吸收土中水分，并與軟弱土體產(chǎn)生離子交換以及凝硬反應(yīng)，形成具有一定強(qiáng)度、整體性好、水穩(wěn)定性好的復(fù)合支柱基礎(chǔ)基底；3)采用漿砌一定厚度片石，甚至澆筑一定強(qiáng)度的鋼筋混凝土法，加固支柱基礎(chǔ)基底。

(2)加固支柱基礎(chǔ)周圍空洞及邊坡等病害。可采用：1)回填改良土的方法，在支柱基礎(chǔ)周圍更換按比例石灰：河沙：膨脹土：水=10：25：50：22配置的改性土，并分層夯實(shí)(每層300mm)，增強(qiáng)土質(zhì)穩(wěn)定性；2)在支柱基礎(chǔ)表面鋪砌干砌片石，或用三七灰土封閉支柱基礎(chǔ)周圍；3)用漿砌300mm厚片石的方法進(jìn)行邊坡表面加固；4)在支柱基礎(chǔ)表面周圍設(shè)置排水設(shè)施，及時(shí)、便捷地排走支柱基礎(chǔ)周圍積水，對(duì)于未影響支柱基礎(chǔ)穩(wěn)固的空洞、浮土，可采用通過(guò)鉆孔、花管方式，用壓力注入水泥或化學(xué)漿液方式壓實(shí)、充填、改良支柱基礎(chǔ)周圍土體。

(3)整治電化改造所遺留支柱基礎(chǔ)工程質(zhì)量問(wèn)題以及因支柱上部接觸網(wǎng)縱向受力不均引起的支柱基礎(chǔ)偏斜，按不同情況，可采用檢調(diào)接觸網(wǎng)支柱附加懸掛、支持定位裝置等方式改善支柱縱向受力、橫向受力情況，或采用裝設(shè)臨時(shí)鋼支柱架空接觸網(wǎng)外三線、去除混凝土支柱受力方式，再進(jìn)行支柱基礎(chǔ)的扶正、加固措施。

(4)對(duì)于早期出現(xiàn)的支柱基礎(chǔ)沉陷，在不影響接觸網(wǎng)安全供電的情況下，可采用做好加固措施后，在基礎(chǔ)周圍換填三合土以及在支柱基礎(chǔ)上裝設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫臥板，即：在基面以下一定深度處安裝鋼支架(類似安裝承錨角鋼)、并焊接上一定厚度鋼筋網(wǎng)格(厚度據(jù)支柱基礎(chǔ)周圍土質(zhì)情況決定)，用混凝土澆筑成砼橫臥板的方法進(jìn)行綜合整治，現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫臥板面積大小、厚度、數(shù)量可根據(jù)支柱周圍土體條件以及基礎(chǔ)外載荷情況決定，達(dá)到增強(qiáng)支柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性，以防支柱基礎(chǔ)的繼續(xù)沉陷。

(5)為增強(qiáng)受力支柱抗傾覆能力，還可對(duì)支柱基礎(chǔ)進(jìn)行棱柱形基礎(chǔ)具體設(shè)計(jì)、整體澆筑杯基形基礎(chǔ)具體設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法，以達(dá)到支柱受力狀態(tài)的平衡和基礎(chǔ)的穩(wěn)定。公務(wù)員之家

三、總結(jié)

接觸網(wǎng)是一種特殊的供電線路，本文通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)各部分的認(rèn)識(shí)以及對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的建議，希望可以提高接觸網(wǎng)的運(yùn)行品質(zhì)和安全可靠性，為正在進(jìn)行的大規(guī)模鐵路建設(shè)，尤其是電氣化鐵路建設(shè)提供有利的幫助，促進(jìn)鐵路事業(yè)更加飛速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

【1】接觸網(wǎng)常見故障及對(duì)策研究白玉新2009年1月維普資訊

【2】高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)于萬(wàn)聚2003年5月西南交通大學(xué)出版社

【3】接觸網(wǎng)工技術(shù)問(wèn)答850題張萬(wàn)里1998年中國(guó)鐵道出版社

【4】淺談彈性懸掛接觸網(wǎng)技術(shù)楊振華2006年1月維普資訊