弓网系统(系统综述)

接触网——受电弓系统15Apr2007Page1系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU吴积钦13708094949061-60718,[e-mail]系统综述电气工程学院接触网研究室接触网——受电弓系统15Apr2007Page2系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的发展初期采用滑轮作为车辆受流装置接触网从1880年开始就一直在采用发展到集电环作为车辆受流装置随着列车速度提高，使用受电弓作为车辆受流装置有代表性的高速铁路，毫无例外地采用弓网受流系统接触网——受电弓系统15Apr2007Page3系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的特性弓网系统是在构成电气设备的同时，在运行中必须保持有一定接触力的机械装置对于同一系统而言，列车速度越高，维持弓网间良好接触越困难，受流质量随之下降当速度超过系统正常允许范围以上时，受流性能会严重恶化，甚至影响列车正常运行接触网——受电弓系统15Apr2007Page4系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的相互作用受电弓与接触网之间机械现象、电现象、热现象及化学现象的统称弓网系统的相互作用决定供电可靠性和供电质量，与此同时，设备运行寿命要尽可能长接触网——受电弓系统15Apr2007Page5系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU研究弓网系统的最终目的弓网系统通过不间断的电气、机械接触向电动列车供电，在满足一定的经济、技术条件下，供电可靠性、供电(受流)质量及弓网系统的运行寿命依赖于受电弓和接触网的设计、安装（施工）、运行维护方案及其大量参数的选取接触网——受电弓系统15Apr2007Page6系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的核心问题两个振动系统之间的关系小接触面大电流摩擦磨损接触网——受电弓系统15Apr2007Page7系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的核心问题振动系统之间的关系小接触面大电流摩擦磨损供电可靠性供电质量运行寿命接触网——受电弓系统15Apr2007Page8系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的研究方法高速电气化铁路不能沿用现有常速下的各种系统，在高速领域内的不同速度段，要解决的问题也不尽相同弓网系统是一个整体，研究接触网离不开受电弓，研究受电弓离不开接触网接触网——受电弓系统15Apr2007Page9系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统涉及到的学科振动与波动力学电接触热传导材料摩擦磨损仿真与测量气象接触网——受电弓系统15Apr2007Page10系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性任何一个可以用时间的周期函数来描述的物理量,都称之为振动力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系统偏离其平衡位置时，会产生回复力，促使系统返回原来位置；由于惯性，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，从而使系统越过平衡位置向另一侧运动。正是由于弹性和惯性的相互影响，才造成系统的振动描述振动的量：位移、速度、加速度、激振力和振动频率等弓网系统的振动为随机振动——只能用数理统计的方法加以研究接触网——受电弓系统15Apr2007Page11系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性接触网包括接触线、承力索、吊弦、定位器以及其它零件，既有均布质量，又有集中质量，是一个非常复杂的振动系统当受电弓与接触网接触并高速运行时，受电弓弹簧系统的振动、列车车体的振动以及风力等因素均参与作用，受电弓弓头在上下、左右、前后三个方向产生运动接触网——受电弓系统15Apr2007Page12系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的耦合弓网接触压力连接两个机械系统（接触网和受电弓），这两部分均能振荡并且具有各种不同的质量模块、弹性系数、衰减系数和自然频率。由于接触网具有弹性、在受电弓作用到接触网上时就使接触线有一定的抬升量。实际上，沿接触线锚段变化的弹性导致受电弓周期性上下运动，这种运动幅度取决于抬升力本身随着速度的增加，动态部件对接触压力的影响越来越大，为了保持受电弓滑板沿着接触线并不间断地与接触线接触，接触压力的值必须保持在一定范围，即动态范围接触网——受电弓系统15Apr2007Page13系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU受电弓与接触网之间的接触力FAERFDYNFRF0FRFwindF=F0±FR+FAER±FDYN受电弓设计接触网类型接触网、轨道等弓网接触压力F——受电弓与接触网之间的接触力静态接触压力F0——驱动机构使滑板与接触线间产生的接触压力磨擦力FR——关节间的磨擦力，与弓头运动方向相反空气动力接触压力分力FAER——气流对受电弓的抬升力动态接触压力分力FDYN——由垂直振动引起的惯性力接触网——受电弓系统15Apr2007Page14系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动与接触网振动有关的因素静态因素接触网的弹性（弹性——单位垂直作用力引起接触线的抬升，与跨距成正比，与接触网的张力和成反比）接触网的弹性不均匀程度（弹性沿跨距的一致性）弹性及弹性不均匀度与接触线截面、接触线抗拉应力、接触网跨距、结构高度、预弛度及有无弹性吊索有关，与接触网的施工精度有关动态因素受电弓的跟随特性受电弓的空气动力特性与受电弓工作高度有关与受电弓数量及间距有关接触网——受电弓系统15Apr2007Page15系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动硬点是接触悬挂不均质状态的统称。接触悬挂在硬点处的弹性出现极小值。硬点是接触网的固有特征基本知识列车运行时，弓网在硬点部位可能会出现有别于其它地方的升高或降低，弓网间的接触压力、振动速度、振动加速度会出现有别于其它地方的变化。速度越高，变化越明显硬点对受电弓弓头的影响可通过弓头的垂直加速度衡量，1g=9.8m/s2接触网——受电弓系统15Apr2007Page16系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动接触网的弹性弹性曲线平均弹性弹性=抬升量/抬升力平均弹性弹性不均匀系数相对弹性接触网——受电弓系统15Apr2007Page17系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动接触网的弹性比较反定位装置正定位装置跨距中心接触网——受电弓系统15Apr2007Page18系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动由于力、位置、速度或加速度等的突然变化，引起系统的瞬态变化过程称为冲击。在力学上，冲击是一种过渡现象，属于非周期运动范畴基本知识冲击过程可能是单次的、多次的或复合的，但每次持续时间比较短暂（突变）表征受电弓弓头受到冲击的基本物理量有：速度、加速度、位移（或变形）和冲击持续时间等接触网——受电弓系统15Apr2007Page19系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性波动传播速度Cp——在某一点用一个力对接触线加振后将力消除，该点接触线振动经过S秒后传到L，则Cp=L/S波动传播速度)/(*6.3hkmgTCjjpTj–接触线的水平张力Ngj–接触线的质量常数kg/mpCvmaxβ≤0.7Re200Cu10010kNCp=376km/hvmax=263km/hRe250CuAg12015kNCp=427km/hvmax=299km/hRe330CuMg12027kNCp=572km/hvmax=400km/hEAC-350CuMg15031.5kNCp=553km/hvmax=387km/h接触网——受电弓系统15Apr2007Page20系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性/rr–反射因数α–多普勒因数增强因数γ)/(jjccccFgFgFgr)/()(VCVCpp指接触网的振动波在吊弦、线夹等非均质点被反射Cp——波动传播速度V——列车运行速度gc、Fc——承力索的线密度和张力gj、Fj——接触线的线密度和张力反映接触网振动波的反射与增强的系数，越小越好接触网——受电弓系统15Apr2007Page21系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性m=1kg,V=160km/h,Cp=382km/h接触网——受电弓系统15Apr2007Page22系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性EN50119关于弓网接触力的范围接触网——受电弓系统15Apr2007Page23系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性EN50367关于弓网接触力与速度的关系曲线04080120160200240280km/h36004080120160200NSpeedFmF=0,00097*+70(1)Vm2(1)inkm/hV接触网——受电弓系统15Apr2007Page24系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU受电弓抬升力对定位器坡度的影响b——无限位抬升量u——最大运营抬升量s——受电弓摆动量EN50119正常运行条件下及最大跨距时u2.0*bu1.5*b带抬升限位功能接触网——受电弓系统15Apr2007Page25系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性接触网——受电弓系统15Apr2007Page26系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性测量接触网——受电弓系统15Apr2007Page27系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性接触悬挂：TJ95+CTHA120接触线张力:15kN承力索张力：15kN结构高度：1400，正定位货车，速度不详接触网——受电弓系统15Apr2007Page28系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性接触悬挂：TJ95+CTHA120接触线张力:15kN承力索张力：15kN结构高度：1400，正定位客车，速度：140km/h接触网——受电弓系统15Apr2007Page29系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性接触悬挂：TJ95+CTHA120接触线张力:15kN承力索张力：15kN结构高度：1400，正定位动车组，速度：200km/h接触网——受电弓系统15Apr2007Page30系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU运动力学牛顿第一定律内容一切物体在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态说明物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势，没有外力，它的运动状态不会改变物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性力是物体间的相互作用，是力改变了物体的运动状态力和加速度相联系，而不是和速度相联系接触网——受电弓系统15Apr2007Page31系统综述受电弓接触网弓网电接触测量与评价标准与规范接触网研究室SWJTU运行力学牛顿第二定律内容物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的