接觸網(wǎng)在曲線區(qū)段接觸線拉出值的確定

■ 李云飛

接觸網(wǎng)在曲線區(qū)段接觸線拉出值的確定

■ 李云飛

作為接觸網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)參數(shù)，接觸線拉出值的選取直接關(guān)系弓網(wǎng)運(yùn)行安全。根據(jù)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，曲線區(qū)段拉出值超標(biāo)嚴(yán)重，其原因是選取拉出值時(shí)未考慮受電弓中心線在線路參數(shù)、機(jī)車及其受電弓型號(hào)、運(yùn)營(yíng)方式、運(yùn)行速度等多種因素影響下的動(dòng)態(tài)變化。因此，在工程中應(yīng)綜合考慮以上影響因素，從而合理設(shè)置拉出值，以確保機(jī)車良好受流。

1 曲線區(qū)段接觸線拉出值超標(biāo)原因分析

拉出值是指定位點(diǎn)處接觸線距受電弓滑板中心的距離，曲線區(qū)段拉出值為：

式中：a為接觸線拉出值；m為定位點(diǎn)處接觸線與線路中心的水平距離；c為定位點(diǎn)處受電弓中心與線路中心的水平距離；h為外軌超高；H為接觸線高度；L為軌距。

根據(jù)以上公式所確定的拉出值在動(dòng)態(tài)取流條件下常存在超標(biāo)情況。

1.1 運(yùn)行速度對(duì)受電弓中心線位置的影響

列車通過(guò)曲線區(qū)段時(shí)，為平衡自身重力產(chǎn)生的慣性離心力，通常采用外軌超高方式保證內(nèi)外鋼軌受力均衡，因?qū)嶋H通行列車速度不同，從而導(dǎo)致產(chǎn)生欠超高或過(guò)超高（△h），此時(shí)機(jī)車與轉(zhuǎn)向架之間的彈簧將壓縮或伸張，進(jìn)而使受電弓中心線發(fā)生偏移。由此產(chǎn)生的受電弓中心線變化為：

式中：Q為平均軸重；H1為車體重心高度；H2為車底板距軌面距離；c1為彈簧垂直總剛度；α為兩側(cè)彈簧距離。

1.2 線路參數(shù)對(duì)受電弓中心線位置的影響

（1）輪軌游間對(duì)受電弓中心線位置的影響。為使機(jī)車在線路軌間正常運(yùn)行，機(jī)車輪對(duì)寬度一般適當(dāng)小于軌距，當(dāng)輪對(duì)一側(cè)輪緣緊貼一股鋼軌作用邊時(shí)，對(duì)側(cè)輪緣與另一股鋼軌之間的間隙稱為輪軌游間。根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軌距為L(zhǎng)=1435mm，最大軌距為L(zhǎng)max＝（1435+6）mm，機(jī)車輪對(duì)寬度最小值為dmin=1396mm。因此，輪軌游間最大值為：

由此造成的受電弓中心偏移值為：

（2）機(jī)車走行部位置誤差（δmax）及列車通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的軌距擴(kuò)大（△max）對(duì)受電弓中心線位置的影響為：

（3）軌道水平偏差（△h1）對(duì)受電弓中心線位置的影響。軌道水平偏差是指線路左右兩股鋼軌頂面的相對(duì)高差。由此造成的受電弓中心偏移值可按公式（6）簡(jiǎn)化計(jì)算：

（4）軌道方向偏差（γ）對(duì)受電弓中心線位置的影響。軌道方向偏差是指軌道中心線在水平面上的平順性，由此引起的受電弓中心偏移值為：

1.3 施工誤差對(duì)弓網(wǎng)位置的影響

（1）拉出值施工誤差造成的弓網(wǎng)位置變化為：

（2）定位點(diǎn)處接觸線高度施工誤差對(duì)弓網(wǎng)位置的影響。定位點(diǎn)處接觸線導(dǎo)線高度對(duì)△d1，△d5有影響，假設(shè)定位點(diǎn)處接觸線高度施工誤差為±100mm，那么由此造成的偏差只有±1mm左右，在計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)。

1.4 受電弓中心動(dòng)態(tài)總偏移

根據(jù)以上分析，受電弓的動(dòng)態(tài)總偏移△d可表示為：

上述分析是從平面角度考慮，且尚未計(jì)算受電弓架游動(dòng)等因素對(duì)弓網(wǎng)位置的影響，因此計(jì)算結(jié)果仍然比較粗略。

2 曲線區(qū)段接觸線拉出值的設(shè)置原則

經(jīng)分析可知，列車以最小速度運(yùn)行時(shí)，定位點(diǎn)處為最不利位置；列車以最高速度運(yùn)行時(shí)，跨中為最不利位置。曲線區(qū)段拉出值的選擇應(yīng)充分考慮各主要影響因素，對(duì)定位點(diǎn)處拉出值及跨中接觸線最大風(fēng)偏移值進(jìn)行綜合分析后確定。定位點(diǎn)靜態(tài)拉出值的范圍為：

式中：S為受電弓寬度；△d為列車以最小速度運(yùn)行時(shí)受電弓中心動(dòng)態(tài)偏移總量。因在分析時(shí)未考慮受電弓架游動(dòng)以及一些未知因素，在設(shè)置拉出值時(shí)應(yīng)留有一部分裕量。

式中：bjmax為跨中最大風(fēng)偏移；△d為列車以最大速度運(yùn)行時(shí)受電弓中心動(dòng)態(tài)偏移總量。計(jì)算時(shí)接觸線最大風(fēng)偏移值也應(yīng)留有一部分裕量。

3 實(shí)例計(jì)算

以速度目標(biāo)值為160km/h的客貨共線鐵路為例，外軌超高取150mm、欠超高取70mm、過(guò)超高取30mm，接觸線高度6 000mm，拉出值施工誤差為±30mm，受電弓半個(gè)弓工作寬度按600mm計(jì)算，對(duì)定位點(diǎn)及跨中分別進(jìn)行分析。

3.1 定位點(diǎn)處拉出值分析

根據(jù)上述公式，定位點(diǎn)處拉出值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

由此可見(jiàn)，小半徑曲線區(qū)段拉出值應(yīng)適當(dāng)減小，大半徑曲線區(qū)段拉出值應(yīng)適當(dāng)增加。

3.2 跨中拉出值分析

在工程設(shè)計(jì)中，跨距的取值一般是根據(jù)最大風(fēng)偏移計(jì)算得出的。最大風(fēng)偏移一般為450mm，那么，在跨中預(yù)留其他因素造成的偏移量最大為225mm，按上述方法計(jì)算得出△d=232。因此，應(yīng)減小跨中風(fēng)偏移值，可通過(guò)增大定位點(diǎn)處拉出值或減小跨距實(shí)現(xiàn)。

（1）當(dāng)R＜1200m時(shí)，定位點(diǎn)處拉出值偏大，應(yīng)適當(dāng)減小拉出值，再縮短跨距。

（2）當(dāng)1200m≤R＜1800m和R≥1800m時(shí)，拉出值有一部分裕度，可先增大拉出值．若仍不能滿足要求，再縮短跨距。

綜合以上分析，曲線區(qū)段接觸線拉出值的設(shè)置見(jiàn)表2。

表1 定位點(diǎn)處拉出值的計(jì)算值與設(shè)計(jì)取值比較

表2 曲線區(qū)段接觸線拉出值的設(shè)置

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述拉出值選取原則，在R<1800m曲線區(qū)段，拉出值根據(jù)曲線半徑不同，宜為200～350mm，可有效滿足風(fēng)偏要求。但該方案將使受電弓磨耗集中在受電弓中部。同時(shí)，當(dāng)接觸線與受電弓中心線相離時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)風(fēng)向軌道外側(cè)吹的情況，列車以最低速度通過(guò)跨中時(shí)為最不安全狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，要根據(jù)運(yùn)行線路的具體情況對(duì)拉出值進(jìn)行選擇，并在確保運(yùn)營(yíng)安全情況下使受電弓磨耗盡量均勻。

[1]于萬(wàn)聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2003

[2]陳秀芳. 軌道工程[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005

[3]范俊杰. 現(xiàn)代鐵路軌道[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版，2001

責(zé)任編輯盧敏

李云飛：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，工程師，湖北 武漢，430063