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城市轨道交通接触网技术:接触悬挂的类型及应用

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:接触悬挂的类型是对接触网的每个锚段而言的。简单悬挂无承力索,接触线直接悬挂在支持装置上。承力索通过钩头鞍子、承力索座或悬吊滑轮悬挂在支持装置的腕臂上,使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点,通过调整吊弦长度使接触线在整个跨距内对轨面的距离基本保持一致。目前这种悬挂形式主要出现在线路曲线段,即在支柱定位点处为保证受电弓磨耗均匀,接触线向曲线外侧拉出一定距离,承力索则布置在接触线的正上方。

城市轨道交通接触网技术:接触悬挂的类型及应用

接触悬挂的类型是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多,一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类,见图2-51。

图2-51 接触悬挂

(a)简单接触悬挂;(b)链形接触悬挂

(1)简单接触悬挂。

简单接触悬挂(以下简称简单悬挂)是接触悬挂的一种形式,由一根或两根平行的接触线直接固定在支柱支持装置上。简单悬挂无承力索,接触线直接悬挂在支持装置上。它的优点是结构简单,投资少;缺点是弛度大,弹性不均匀。它在发展中经历了未补偿简单悬挂和带补偿装置及弹性吊索式简单悬挂几个阶段。图2-52所示为未补偿简单悬挂。

图2-52 未补偿简单悬挂

未补偿简单悬挂的接触线两端下锚方式是通过一组绝缘子固定在支柱或隧道壁上,称为未补偿下锚或硬锚。这种悬挂形式结构简单,维护方便,但当环境温度变化时,由于接触线热胀冷缩的物理特性,其张力和弛度变化很大,存在硬点,适用于车速较低的线路上,如车库线、停车场线等场所。

为了改善简单悬挂的弹性不均匀程度,在接触线下锚处装设了张力补偿装置(图2-53),以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装8~16 m长的弹性吊索,通过弹性吊索悬挂接触线,这就减少了悬挂点处产生的硬点,改善了取流条件。另外还可以适当缩小跨距,增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。根据我国的实验,这种弹性简单悬挂可以在速度不超过80km/h的线路上采用。

图2-53 带补偿装置的弹性简单悬挂

(2)链形接触悬挂。

链形接触悬挂(简称链形悬挂)是一种运行性能较好的悬挂形式。链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索通过钩头鞍子、承力索座或悬吊滑轮悬挂在支持装置的腕臂上,使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点,通过调整吊弦长度使接触线在整个跨距内对轨面的距离基本保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度,改善了弹性,增加了悬挂重量,提高了稳定性,可以满足电动列车高速运行取流的要求。链形悬挂相比简单悬挂性能更好,但也带来了结构复杂、造价高、施工和维修任务量大等许多问题。

①按照悬挂链数分类。

链形悬挂按悬挂链数的多少可分为单链形、双链形和多链形(又称三链形)。图2-54为单链形悬挂。单链形悬挂只有一根承力索,结构简单,造价便宜,目前我国主要采用单链形悬挂。

双链形悬挂的接触线经短吊弦悬挂在辅助吊索上,辅助吊索又通过吊弦悬挂在承力索上,见图2-55。双链形悬挂接触线弛度小、稳定性好、弹性均匀,有利于电动列车高速运行取流。但结构较复杂,投资及维修费用高,我国仅在个别地段试用。双链形悬挂及其他悬挂类型由于结构复杂、不易施工、维修困难、设计烦琐、造价高等,目前没有得到广泛的应用。

图2-54 单链形悬挂

图2-55 双链形悬挂

②按照悬挂点处吊弦类型分类。

单链形悬挂按照悬挂点处吊弦的类型可分为简单链形悬挂和弹性链形悬挂两种,见图2-56和图2-57。弹性链形悬挂与简单链形悬挂区别在于悬挂点两侧采用弹性吊索固定承力索,这样增加支柱处接触线固定点的弹性,使一个跨距内接触线弹性均匀,有利于列车受电弓取流,可用于行车速度在100km/h及以上的正线。

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图2-56 简单链形悬挂

图2-57 弹性链形悬挂

③按照补偿方式分类。

链形悬挂按照补偿方式分为未补偿、半补偿和全补偿链形悬挂。

未补偿链形悬挂的承力索和接触线两端无补偿装置,均为硬锚。因此,在温度变化时,承力索和接触线的张力、弛度变化较大,一般不采用,其结构形式见图2-58(a)。

半补偿链形悬挂的接触线两端设补偿装置,承力索两端为硬锚,见图2-58(b)。半补偿简单链形悬挂比未补偿简单链形悬挂在性能上得到了很大改善,但由于承力索为硬锚,当温度变化时,承力索的张力和弛度随之发生变化,对接触线产生一定影响。同时,在温度变化时,承力索的弛度变化使吊弦上端产生上、下位移,而吊弦下端随接触线发生顺线路方向偏斜。由于各吊弦的偏斜,造成接触线各断面受力不均匀,特别是在极限温度下,使接触线在锚段中部和下锚端之间出现较大张力差,接触线张力和弹性不均匀,在支柱悬挂点处产生明显的硬点,不利于电动列车高速运行取流。因此,这种悬挂只用于行车速度不高的车站侧线和支线上。

全补偿链形悬挂的承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置,见图2-58(c)。全补偿链形悬挂在温度变化时由于补偿装置的作用,承力索和接触线的张力基本不发生变化,弹性比较均匀,有利于电动列车取流,因此在轨道交通线路中得到广泛的使用。

图2-58 按补偿方式分类的链形悬挂

(a)未补偿链形悬挂;(b)半补偿链形悬挂;(c)全补偿链形悬挂

④按照接触线与承力索在空间位置分类。

链形悬挂按照接触线、承力索在空间中的位置关系分为直链形悬挂、半斜链形悬挂、斜链形悬挂。

直链形悬挂是承力索和接触线布置在同一垂直平面内,它们在水平面上的投影是一条直线,见图2-59(a)。直链形悬挂的风稳定性较差,在大风作用下接触线易产生横向摆动,造成接触线与受电弓脱离而发生事故(简称脱弓事故)。目前这种悬挂形式主要出现在线路曲线段,即在支柱定位点处为保证受电弓磨耗均匀,接触线向曲线外侧拉出一定距离,承力索则布置在接触线的正上方。

半斜链形悬挂是承力索与接触线不在同一垂直平面内,它们在水平面上的投影有一个较小的偏移,见图2-59(b)。半斜链形悬挂风稳定性好,施工方便。这种悬挂方式在线路时速小于160km/h的直线段普遍采用,即接触线在每一支柱定位点处,通过定位装置被布置成“之”字形,承力索则布置在线路中心线的正下方。

斜链形悬挂的接触线和承力索在水平面上的投影有一个较大的偏移。在直线区段支柱处,接触线和承力索均布置成方向相反“之”字形,见图2-59(c)。在曲线区段,承力索对线路中心线向外侧有一个较大的偏移,吊弦的倾斜角较大。这种悬挂的优点是风稳定性最好,可增大两支柱之间的距离(简称跨距);但在曲线区段,承力索布置对铁路的线路中心线有一个较大的外侧偏移,吊弦安装的倾斜角很大,因而在支柱定位处,对接触线需采用特殊的固定方式。所以其结构复杂,设计计算烦琐,施工和检修困难,造价较高,我国尚未推广使用。

图2-59 按空间位置分类的链形悬挂

(a)直链形悬挂;(b)半斜链形悬挂;(c)斜链形悬挂

对于柔性架空接触网,车站线路、区间线路、车辆段试车线与出入线的接触网,宜采用全补偿简单链形悬挂;车辆段中的其他线路宜采用补偿简单悬挂。

城市轨道交通中使用的接触悬挂和铁路中的略有不同。铁路中使用的电压等级比较高,故电流较小,一般都是一根承力索、一根接触线(单承单导)通过吊弦连接起来;城市轨道交通中采用的电压等级相对较小,故通过接触线的电流比较大,故接触悬挂采用一根承力索两根接触线(单承双导)或两根承力索两根接触线(双承双导)等接触悬挂形式,见图2-60。

图2-60 城市轨道交通中使用的接触悬挂

(a)单承双导;(b)双承双导

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