欧洲跨境接触网对不同受电弓的适应性研究.pdf
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1、JOURNAL OFRAILWAY ENGINEERING SOCIETY第8 期(总2 9 9)Aug2023NO.8(Ser.299)报程学铁2023年8 月道文章编号:1 0 0 6-2 1 0 6(2 0 2 3)0 8-0 0 8 6-0 6欧洲跨境接触网对不同受电弓的适应性研究李洪生*(中国铁路设计集团有限公司,天津30 0 30 8)摘要:研究目的:基于欧洲各国铁路的受电弓弓头长度不完全一致,跨边境铁路有时需要设置受电弓转换区,当转换区运行两种不同的受电弓时,接触网需要兼容设计,不但要考虑受电弓自由通行的动态轮廓,还需要考虑接触线最大允许横向风偏。本文研究以匈塞铁路设置转换区为基
2、础,通过分析两种受电弓的横向偏移和动态轮廓,研究转换区内接触网对弓头长度1 6 0 0 mm和1 9 50 mm受电弓的兼容设计。研究结论:(1)采用插值法确定两种受电弓运行的动态轮廓,在转换区内,为了确定接触线最大允许风偏和最大跨距,受电弓最大允许横向偏移按照弓头长度最短的受电弓计算,为了使接触网悬挂设备和受电弓动态轮廓相适应,受电弓限界按照弓头长度最长的受电弓计算;(2)本研究成果对跨境铁路的设计和施工具有指导意义,有利于国内外接触网设计标准的进一步融合,有利于中国标准接触网体系的进一步完善关键词:跨境;接触网;受电弓;转换区;兼容设计中图分类号:U225.1文献标识码:AResearch
3、 on Adaptability of European Cross-border Overhead Contact LineSystem to Different PantographsLI Hongsheng(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract:Research purposes:Based on the fact that the pantograph head lengths of European countriesrailways arenot entirely consistent,pant
4、ograph conversion areas are required for some cross-border railways.As two differentpantographs running in the conversion area,the overhead contact line system needs to be designed for compatibility,taking into account the dynamic profile of the free passage of the pantograph and the maximum permiss
5、ible lateral winddeflection of the contact line.Based on the conversion area of the Hungary-Serbia railway,the compatible design of theoverhead contact line system for pantographs with head lengths of 1 600 mm and 1 950 mm were investigated byanalyzing their lateral deviations and dynamic profiles.R
6、esearch conclusions:(1)The dynamic profile of the running of the two pantographs was determined by the interpolationmethod.In the conversion area,in order to determine the maximum permissible wind deviation and the maximum span ofthe contact line,the maximum permissible transverse deviation of the p
7、antograph was calculated according to the pantographwith the shortest bowhead length.The pantograph limit was calculated according to the pantograph with the longestbowhead to ensure the contact suspension equipment and the dynamic profile of the pantograph compatible.(2)Theresearch results serve as
8、 guidance for the design and construction of cross-border railways,and are conducive to thefurther integration of domestic and international design standards and the further improvement of Chinese standard.Key words:cross-border;overhead contact line system;pantograph;conversion area;compatible desi
9、gn米收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 0基金项目:中国铁路设计集团有限公司科技开发课题(2 0 2 3A0251214)*作者简介:李洪生,1 9 8 0 年出生,男,高级工程师。李洪生:欧洲跨境接触网对不同受电弓号的适应性研究第8 期871研究背景欧盟铁路互通性技术规范(Technical SpecificationsforInteroperability,TSI),是欧盟铁路系统各个子系统或其组成部分需要遵守的规范,在这其中包含了能源TSI(ENETSI)和客车TSI(LOC&PAS TSI)的规定。在TSI法令规定前,欧盟各国之间、欧盟国家和非欧盟国家之间,受电弓样式较多,例如,法
10、国、塞尔维亚使用弓头长度1 6 0 0 mm的受电弓,德国、西班牙、波兰、匈牙利等采用弓头长度1 9 50 mm的受电弓,部分地区还存在弓头长度1 450 mm、1 7 6 0 m m 和1 8 6 0 mm的受电弓。TSI法令规定后,虽然欧洲大部分国家逐渐转换为以弓头长度1 9 50 mm和1 6 0 0 mm为主,但跨境铁路仍可能存在转换区的问题。所以,就跨境转换区问题,接触网的适应性研究是必要的,下面以匈塞铁路布达佩斯至贝尔格莱德为研究对象,对弓头长度1 6 0 0 mm和1 9 50 mm的受电弓做兼容性研究。2转换区接触网要解决的问题以匈塞铁路(布达佩斯至贝尔格莱德铁路)为基础,在两
11、国边境匈牙利端模拟设置转换区,布达佩斯方向采用弓头长度1 9 50 mm的受电弓,贝尔格莱德方向采用弓头长度1 6 0 0 mm的受电弓。如图1 所示,假设在匈牙利设置转换区,当转换区启用时,接触网在匈牙利线路设计的基础上,需要考虑适应塞方1 6 0 0 mm受电弓的运行。国境布达佩斯贝尔格莱德转换区图1转换区设置根据文献 1 的规定,正常运行的受电弓要与接触悬挂设备相适应,相对应的,接触网悬挂设备也应适应受电弓的自由通行根据文献 2 的规定,受电弓的横向偏移应按弓头长度最短的受电弓计算,受电弓限界或尺寸应按弓头最长的受电弓计算。所以,接触网必须进行兼容设计,转换区中受电弓横向偏移按弓头长度1
12、 6 0 0 mm的受电弓计算,受电弓限界或动态轮廓尺寸按弓头长度1950mm的受电弓计算,兼容设计需要解决的问题为:第一,研究计算1 6 0 0 mm受电弓的横向偏移以及相应的跨距和拉出值;第二,研究计算1 9 50 mm受电弓的动态轮廓,据此确定受电弓的最大限界,以便于相邻线路和道岔的定位设计。受电弓运行时,其横向偏移受到多方面的影响,主要有车体和基础设施轨道之间的晃动偏斜、车体和转向架之间的晃动偏斜、接触线与受电弓相互作用的偏斜等。而受电弓的晃动不但会影响接触线的脱弓或者自身的失电,还可能影响接触悬挂的设计安装。所以,为保证接触网与受电弓的正常运行,接触线与受电弓相互作用后的最大偏移需考
13、虑机械和电气两方面的影响。3受电弓横向偏移和跨距的确定3.1常用参数研究对象布达佩斯至贝尔格莱德铁路在匈牙利一侧设转换区,线路为标准轨距1 435mm;设计速度不大于1 6 0 km/h;塞尔维亚段采用弓头长度为1 6 0 0 mm的受电弓,受电弓轮廓具体见文献 2 附录A2.1,匈牙利段采用弓头长度为1 9 50 mm的受电弓,受电弓轮廓具体见文献 2 附录A2.2;接触线采用AC-100,张力1 0 kN,承力索采用BzlI-50,张力1 0 kN,风速为2 3.6 m/s。常用参数如表1 所示,表1 营常用参数表参数数值来源定义bw0.8 m/0.975 m文献 2 弓头长度1 6 0
14、0 mm/1950mm受电弓半宽b0.746 m/0.954 m文献 2 为防止脱弓,接触线与1 6 0 0 mm/1950mm受电弓中心的最大允许横向偏差0.6 m/0.725 m文献 2 弓头长度1 6 0 0 mm/1950mm受电弓工作长度的半宽w,cD/I0.066 0.16 m文献 3规定的曲线超高或欠超高值D0.066 m文献 3受电弓动态限界方面规定的固定的超高值0.03 m文献 1 施工误差ep0.110 m文献 1 受电弓低验证点5.0 m处因车辆特性产生的偏移epo0.117 m文献 1 受电弓高验证点6.5m处因车辆特性产生的偏移0.12 m文献 2 受电弓处接触线抬高
15、量,典型值2023年8 月铁报程道学88续表1常用参数表参数数值来源定义0.06 m文献 3接触线对受电弓的偏力造成的几何偏斜0.03 m文献 3接触线对受电弓滑板的磨损造成的偏斜h5.0 m文献 1 受电弓低验证点h。6.5 m文献 1 受电弓高验证点5.7 m文献 1 接触线正常设计高度h0.5 m文献 3受电弓限界规定的参考滚轴中心高度0.066 m文献 3受电弓动态限界方面规定的固定的欠超高值1 465 mm文献 5两运行轨内边缘间的最大距离L1 500 mm文献 4标准轨距中同一轨道的轨道中心线之间的标准距离11 435 mm文献 4标准轨距0.225文献 3灵活性系数3.2接触线和
16、1 6 0 0 mm受电弓保持机械接触的极限偏移根据文献 1 ,受电弓升高是一个动态的过程,如图2 所示。bo,mebw+epohepobh.mechrefYY2hu1lepubwtepubume图2不同高度处受电弓运动轨迹示意图注:1 一受电弓自由通行轮廊;2 一受电弓动态最大轮廊根据文献 2 和文献 4,利用插值法计算接触线和1 6 0 0 mm受电弓机械作用的稳定性极限,即接触线和受电弓保持机械接触的极限偏移,采用下列公式计算:bh,mec=6(h-h)K(b(1)-6u,meco,mecu,mec式中运行高度受电弓允许最大横向偏移;h,mec6受电弓的低验证点h=5.0m处允许u,me
17、c最大横向偏移;受电弓的高验证点h。=6.5m 处允许o,mec最大横向偏移;升弓后的有效运行高度,href=hnom+f+fws+fwa+dinwainstvo受电弓在高低验证点的机械极限偏移按下列公式计算:=bw+epu+siva+qsva+Z;(2)u,mecbo.meo=bu+ea+sva+qsva+Z,W(3)W2.5-1max(4)十RLqsL:(D-D)0:(h-hc)(5)qs(I-Io):(h-hco)(6)L0式中i/a-曲内/曲外;h验证点高度;Sia受电弓在曲内/曲外的附加倾覆;qsiva一受电弓的准静态效应。由于列车曲内或曲外的准静态运动引起的受电弓位移变化,列车达到
18、最大速度时达到最大值,考虑较大值时,一般考虑的是曲内的最大偏移值。基于文献 4,Z,的计算采用如下公式:Z.+K(D-D);1Zj.;=Max-qsZ;(Zj.-Klo)(7)Zi.a+K(I-Io);=Maxqs(8)式(7)和式(8)中,Z,va和Z,的值按下列公式计算:2+%(T.h-hc0 029第8 期李洪生:欧洲跨境接触网对不同受电号的适应性研究89Z=h.Ph(10)voie式中两次维修期之间的轨道横移,根据文献 4 取值0.0 2 5 m;T两次维修期之间的轨道水平差,根据文献 4 取值0.0 1 5m;T考虑悬架调整不良时的不对称角度,susp根据文献 4 取值0.2 3;T
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