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)運行安全。根據(jù)運營經(jīng)驗，曲線區(qū)段拉出值超標嚴重，其原因是選取拉出值時未考慮受電弓中心線在線路參數(shù)、機車及其受電弓型號、運營方式、運行速度等多種因素影響下的動態(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，以確保機車良好受流。

1 曲線區(qū)段接觸線拉出值超標原因分析

拉出值是指定位點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為定位點處接觸線與線路中心的水平距離；c為定位點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態(tài)取流條件下常存在超標情況。

1.1 運行速度對受電弓中心線位置的影響

列車通過曲線區(qū)段時，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，從而導致產(chǎn)生欠超高或過超高（△h），此時機車與轉(zhuǎn)向架之間的彈簧將壓縮或伸張，進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)對受電弓中心線位置的影響

（1）輪軌游間對受電弓中心線位置的影響。為使機車在線路軌間正常運行，機車輪對寬度一般適當小于軌距，當輪對一側(cè)輪緣緊貼一股鋼軌作用邊時，對側(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，我國標準軌距為L=1435mm，最大軌距為Lmax＝（1435+6）mm，機車輪對寬度最小值為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）機車走行部位置誤差（δmax）及列車通過時產(chǎn)生的軌距擴大（△max）對受電弓中心線位置的影響為：

（3）軌道水平偏差（△h1）對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高差。由此造成的受電弓中心偏移值可按公式（6）簡化計算：

（4）軌道方向偏差（γ）對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）定位點處接觸線高度施工誤差對弓網(wǎng)位置的影響。定位點處接觸線導線高度對△d1，△d5有影響，假設(shè)定位點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，在計算時可忽略不計。

1.4 受電弓中心動態(tài)總偏移

根據(jù)以上分析，受電弓的動態(tài)總偏移△d可表示為：

上述分析是從平面角度考慮，且尚未計算受電弓架游動等因素對弓網(wǎng)位置的影響，因此計算結(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，列車以最小速度運行時，定位點處為最不利位置；列車以最高速度運行時，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，對定位點處拉出值及跨中接觸線最大風偏移值進行綜合分析后確定。定位點靜態(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行時受電弓中心動態(tài)偏移總量。因在分析時未考慮受電弓架游動以及一些未知因素，在設(shè)置拉出值時應(yīng)留有一部分裕量。

式中：bjmax為跨中最大風偏移；△d為列車以最大速度運行時受電弓中心動態(tài)偏移總量。計算時接觸線最大風偏移值也應(yīng)留有一部分裕量。

3 實例計算

以速度目標值為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，受電弓半個弓工作寬度按600mm計算，對定位點及跨中分別進行分析。

3.1 定位點處拉出值分析

根據(jù)上述公式，定位點處拉出值計算結(jié)果見表1。

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

3.2 跨中拉出值分析

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

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

（2）當1200m≤R＜1800m和R≥1800m時，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)置見表2。

表1 定位點處拉出值的計算值與設(shè)計取值比較

表2 曲線區(qū)段接觸線拉出值的設(shè)置

4 結(jié)束語

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，可有效滿足風偏要求。但該方案將使受電弓磨耗集中在受電弓中部。同時，當接觸線與受電弓中心線相離時，應(yīng)校驗風向軌道外側(cè)吹的情況，列車以最低速度通過跨中時為最不安全狀態(tài)。在實際運營中，要根據(jù)運行線路的具體情況對拉出值進行選擇，并在確保運營安全情況下使受電弓磨耗盡量均勻。

[1]于萬聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M]. 成都：西南交通大學出版社，2003

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

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

責任編輯盧敏

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