城市軌道交通接觸網(wǎng)的研究

1、廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市軌道交通學(xué)院城市軌道交通車輛專業(yè)畢業(yè)論文論文題目:探究架空剛性接觸網(wǎng)快速發(fā)展的原因?qū)W生姓名: 李國(guó)水學(xué) 號(hào): 1313172231指導(dǎo)教師:齊 群專 業(yè): 城市軌道交通車輛 班 級(jí): 13城市軌道交通車倆2班 二0一五年六月廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌道交通學(xué)院 2016屆城市軌道交通車輛專業(yè)畢業(yè)論文探究架空剛性接觸網(wǎng)快速發(fā)展的原因摘要城市軌道交通接觸網(wǎng)是城市軌道交通工程中的重要設(shè)備系統(tǒng)之一，它架設(shè)在軌道的上方（或邊上），是一種特殊的輸電線。機(jī)車通過(guò)受電弓（或集電靴）從接觸網(wǎng)中得到電能，其對(duì)機(jī)車起著重要的作用。接觸網(wǎng)可分為架空式接觸網(wǎng)和接觸式接觸網(wǎng)，其中架空式接觸網(wǎng)的懸掛類型

2、可分為柔性架空接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)。從20世紀(jì)90年代來(lái)，柔性架空接觸網(wǎng)已經(jīng)越來(lái)越少的在正線使用，而剛性接觸網(wǎng)較快速地發(fā)展，我國(guó)廣州、南京等地的城市軌道交通都采用剛性架空接觸網(wǎng)形式。本文從分析剛性接觸網(wǎng)的特點(diǎn)為起點(diǎn)，結(jié)合架空線的懸掛方式的選用依據(jù)，以廣州二號(hào)線為實(shí)例，淺談剛性接觸網(wǎng)普遍應(yīng)用的原因以及未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r。關(guān)鍵詞:架空剛性接觸網(wǎng)、特點(diǎn)、廣州二號(hào)線、原因目錄1.緒論11.1 架空剛性接觸網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況11.2 架空剛性接觸網(wǎng)的研究的意義12.架空接觸網(wǎng)的概述12.1 架空剛性接觸網(wǎng)的組成12.1.1 接觸懸掛22.1.2 支持定位裝置22.1.3 絕緣部件22.1.4 架空地線22.2

3、 架空接觸網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)32.3 架空接觸網(wǎng)的缺點(diǎn)33.廣州二號(hào)線接觸網(wǎng)的分析33.1 廣州二號(hào)線接觸網(wǎng)的組成33.2 廣州二號(hào)線剛性接觸網(wǎng)的特點(diǎn)43.3 廣州二號(hào)線剛性接觸網(wǎng)生產(chǎn)的效果44. 結(jié)束語(yǔ)5參考文獻(xiàn)7廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌道交通學(xué)院 2016屆城市軌道交通車輛專業(yè)畢業(yè)論文11.緒論1.1 架空剛性接觸網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況 在城市軌道交通方面，至2013年底，全國(guó)已有13座城市開(kāi)通了城市軌道交通線路，其中上海、廣州、深圳等的城市軌道交通系統(tǒng)都大量地采用了剛性懸掛接觸網(wǎng)。另外還用18座城市正在進(jìn)行城市軌道交通線路建設(shè)，其牽引網(wǎng)也大部分?jǐn)M采用剛性懸掛接觸網(wǎng)。在國(guó)外，架空剛性接觸網(wǎng)已在地鐵工程、大

4、型密集的場(chǎng)所、集裝箱節(jié)點(diǎn)站、城市輕軌以及一些特殊工中得到了有效的應(yīng)用。比如：瑞士Simplon隧道、美國(guó)North East Corridor線。目前擬建的奧地利意大利Brenner Base Tunnel線等線路采用剛性接觸網(wǎng)。1.2 架空剛性接觸網(wǎng)的研究的意義 與柔性接觸網(wǎng)相比,剛性接觸網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)軸向張力,不存在斷線的可能，此外還有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)工作量小、安全性能高、污染少等優(yōu)點(diǎn)。雖然其第一次投資費(fèi)用高，但憑借它的優(yōu)點(diǎn)，架空剛性接觸網(wǎng)在國(guó)外地鐵中已得到廣泛地發(fā)展。為此，國(guó)內(nèi)的地鐵線路在幾年的時(shí)間里也大力地發(fā)展了架空剛性接觸網(wǎng)。廣州地鐵2號(hào)線采用剛性接觸網(wǎng),自開(kāi)通以來(lái)一直運(yùn)行

5、良好，自開(kāi)通以來(lái)一直運(yùn)行良好。但是,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,某些區(qū)段列車受電弓與接觸線之間弓網(wǎng)關(guān)系不良,使得接觸線局部磨耗嚴(yán)重的現(xiàn)象日益突出;同時(shí),列車受電弓滑板磨損也較為嚴(yán)重,進(jìn)一步惡化了弓網(wǎng)關(guān)系。為保證接觸網(wǎng)設(shè)備的良好工作狀態(tài),需對(duì)接觸線磨耗等問(wèn)題進(jìn)行研究。2.架空接觸網(wǎng)的概述2.1 架空剛性接觸網(wǎng)的組成剛性接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持定位裝置、絕緣部件以及架空地線等部分組成。 2.1.1 接觸懸掛接觸懸掛由匯流排、接觸線、伸縮部件、中心錨結(jié)等組成。2.1.2 支持定位裝置支持和定位裝置的作用是通過(guò)絕緣子把鋁合金匯流排、接觸線等固定在隧道頂或隧道壁的規(guī)定位置上。其安裝形式主要有腕臂結(jié)構(gòu)和“II”

6、型結(jié)構(gòu)等形式。如下圖： 圖2.1 典型剛性懸掛示意圖2.1.3 絕緣部件絕緣部件一般采用公稱泄露距離不小于250mm的表面上釉的瓷質(zhì)絕緣子。2.1.4 架空地線架空地線在隧道內(nèi)吊柱上的下錨如圖：圖2.2 架空地線終端錨固安裝圖2.2 架空接觸網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)1、剛性懸掛能滿足最大離線時(shí)間、傳輸功率、電壓電流、受電弓單弓受流電流以及最大行車速度的要求。2、剛性匯流排和接觸線無(wú)軸向力，不存在斷排或斷線的可能，從而避免了鉆弓、燒融、不均勻磨耗以及受電弓故障造成的斷線故障。剛性懸掛的故障是點(diǎn)故障，所以剛性懸掛事故范圍小。3.剛性懸掛的錨段關(guān)節(jié)簡(jiǎn)單，錨段長(zhǎng)度短，因此，固定金具竄動(dòng)回轉(zhuǎn)范圍小，相應(yīng)地提高了運(yùn)行中的

7、安全性和適應(yīng)性。4.實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，受電弓維修周期長(zhǎng)。接觸線方面，從磨耗情況推算使用壽命約20年。 剛性接觸網(wǎng)是一種沒(méi)有彈性的接觸網(wǎng)形式，適應(yīng)于隧道內(nèi)安裝，設(shè)計(jì)速度一般不大于160kmh。2.3 架空接觸網(wǎng)的缺點(diǎn) （1）技術(shù)要求高：設(shè)計(jì)對(duì)剛性懸掛系統(tǒng)性能要求很高，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)的車輛運(yùn)行速度合理的布置支撐點(diǎn)的間距，根據(jù)溫度變化合理的布置錨段長(zhǎng)度。 施工中，有大量的測(cè)量工作。如前期的支撐點(diǎn)的測(cè)量、錨段關(guān)節(jié)位置的確定，錨段長(zhǎng)度的測(cè)量。后期的支撐的高度、匯流排的高度、支撐點(diǎn)的拉出值、錨段關(guān)節(jié)的測(cè)量等。由于導(dǎo)線的高度誤差范圍非常小，大大增加了調(diào)整的難度。 （2）材料的運(yùn)輸難度增大：由于剛性懸掛采用硬

8、質(zhì)鋁合金材質(zhì)，施工過(guò)程中的一個(gè)小小的失誤都可能造成難以恢復(fù)的永久性缺陷，例如不小心造成匯流排永久變形，有可能在錨段中間形成無(wú)法修正的缺陷，它不可能象柔性懸掛那樣可以通過(guò)系統(tǒng)本身的匹配關(guān)系進(jìn)行彌補(bǔ)。因此，在剛性懸掛施工過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的控制的人員、技術(shù)、設(shè)備就顯得猶為重要，它將決定整個(gè)項(xiàng)目工程的竣工質(zhì)量。3.廣州二號(hào)線接觸網(wǎng)的分析3.1 廣州二號(hào)線接觸網(wǎng)的組成 廣州地鐵二號(hào)線接觸網(wǎng)采用了2種形式的接觸網(wǎng)，地下線路采用架空式剛性接觸接觸網(wǎng)，地面線路采用傳統(tǒng)的柔性接觸網(wǎng)，其中架空式剛性接觸接觸網(wǎng)是國(guó)內(nèi)首條采用架空式剛性接觸網(wǎng)技術(shù)的剛性接觸網(wǎng)。 3.2 廣州二號(hào)線剛性接觸網(wǎng)的特點(diǎn) 架空剛性接觸網(wǎng)一般

9、采用具有相應(yīng)剛度的導(dǎo)電軌或具有相應(yīng)剛度的匯流排與接觸線組成。廣州地鐵二號(hào)線剛性接觸網(wǎng)由“II”型匯流排、接觸導(dǎo)線、絕緣子以及網(wǎng)定位裝置等組成，與柔性接觸網(wǎng)有較大差異(見(jiàn)表2-1)和明顯特點(diǎn)。表3-1架空剛性接觸網(wǎng)與柔性接觸網(wǎng)的技術(shù)比較表序號(hào)項(xiàng)目剛性接觸網(wǎng)（廣州地鐵二號(hào)線）柔性接觸網(wǎng)（廣州地鐵一號(hào)線）1允許車速設(shè)計(jì)最高時(shí)速80km/h設(shè)計(jì)最高時(shí)速80km/h2可靠性無(wú)斷線之患，可靠性高有斷線之患，可靠性差3導(dǎo)線磨耗導(dǎo)線磨耗均勻，允許磨耗是柔性2倍導(dǎo)線磨耗不均勻，允許磨耗小（允許磨耗1/3截面）4受電弓取流情況彈性均勻（幾乎沒(méi)有彈性），無(wú)特殊硬點(diǎn)，受流效果良好彈性不均勻，存在硬點(diǎn)，硬點(diǎn)效果較差5精

10、度要求安裝維護(hù)精度要求高相對(duì)較低6維護(hù)檢修、養(yǎng)護(hù)維護(hù)工作少，費(fèi)用較低維護(hù)工作量大，費(fèi)用高 3.3 廣州二號(hào)線剛性接觸網(wǎng)生產(chǎn)的效果 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，TRANBBS施工方便廣州地鐵采用架空式“”型結(jié)構(gòu)，“II”型剛性懸掛匯流排當(dāng)量截面積為1200 mm2，相當(dāng)于柔性8根150 mm2 硬銅絞線。其下嵌入傳統(tǒng)柔性懸掛接觸導(dǎo)線后，即等于同于柔性懸掛承力索、接觸導(dǎo)線和架空饋電線的作用。2、安全可靠、易于維護(hù) 首先，剛性懸掛接觸網(wǎng)處于無(wú)張力自然懸掛狀態(tài)，它依靠鋁合金匯流排的剛性來(lái)保持接觸導(dǎo)線的位置恒定，不需要象柔性懸掛設(shè)置重力下錨張力裝置，懸掛結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，節(jié)約了有限了隧道空間，且對(duì)土建結(jié)構(gòu)的承力要求較

11、柔性懸小得多，系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性均較柔性懸掛要好。 其次，由于剛性懸掛接觸網(wǎng)不存在張力作用，完成消除了突發(fā)斷線之憂。而且，所有剛性懸掛提高了運(yùn)營(yíng)安全可靠性，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的可維護(hù)性，使維護(hù)變得更容易。 再次，由于剛性懸掛接觸網(wǎng)的安全可靠性決定了其正式投入運(yùn)行后，日常維護(hù)和事故搶修工作量比柔性接觸系統(tǒng)要少得多，事故平均恢復(fù)時(shí)間較柔性懸掛短得多，能最大限度地保證正常的運(yùn)營(yíng)。 3、靈活方便、性能優(yōu)良廣州地鐵二號(hào)線的剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)得知，剛性懸掛接觸網(wǎng)在柔性懸掛相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)上具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，如經(jīng)過(guò)細(xì)心調(diào)整，機(jī)車受電弓在通過(guò)剛性懸掛關(guān)節(jié)時(shí)可以完全消除拉弧現(xiàn)象，可以有效地防止因機(jī)車通過(guò)關(guān)節(jié)時(shí)

12、拉弧引起的對(duì)接觸導(dǎo)線的損傷，而這一點(diǎn)在柔性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)中幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。4. 結(jié)束語(yǔ) 目前城市軌道交通迅速發(fā)展，從廣州二號(hào)線開(kāi)始采用架空剛性接觸網(wǎng)來(lái)，架空架空接觸網(wǎng)憑借它在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)城市軌道交通地鐵項(xiàng)目中得到廣泛地應(yīng)用，各方面對(duì)剛性接觸網(wǎng)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)趨于一致。結(jié)合我國(guó)普遍地區(qū)的架線區(qū)的列車速度、電流容量等輸送條件以及隧道架設(shè)環(huán)境進(jìn)行綜合勘察分析，我國(guó)城市軌道交通地鐵將大力繼續(xù)發(fā)展架空剛性接觸網(wǎng)。隨著“以人為本”設(shè)計(jì)理念不斷深入，為保證旅客安全，減少隧道凈空、減少隧道開(kāi)發(fā)量，降低土建工程投資，縮短減少周期，進(jìn)一步提高接觸網(wǎng)設(shè)備安全可靠性，減少運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量，剛性接觸網(wǎng)在國(guó)內(nèi)新建、改建城市軌道交通項(xiàng)目當(dāng)中得到了越來(lái)越多地應(yīng)用?？紤]到城市軌道交通的未來(lái)發(fā)展,列車提速是必然趨勢(shì)，架空剛性接觸網(wǎng)將會(huì)在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)、制造、施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將向高速化邁進(jìn)。在此，結(jié)合資料分析，要實(shí)現(xiàn)地鐵車輛保持良好的受流關(guān)系、減少弓網(wǎng)磨耗以及確保剛性懸掛壽命長(zhǎng)、故障少、維護(hù)任務(wù)少的目標(biāo),改進(jìn)地鐵隧道內(nèi)剛性懸掛的定位方式和發(fā)展新型剛性懸掛零部件，這會(huì)使這個(gè)目標(biāo)達(dá)到。參考文獻(xiàn)1張瑩,陶艷.城市軌道交通供電技術(shù)M.北京:人民交通出版,2010:100-117.2 陸縉華.廣州地鐵一號(hào)線車輛的磨耗情況分