高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究

文章编号：1004 29(2016)12 0140 05

铁道标准设计

RAILWAY STANDARD DESIGN

Vol. 60 No. 12

Dec. 2016

高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究

罗健，蒋冀龙

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251)

摘要：高速铁路接触网定位器与受电弓的相对位置关系直接影响弓网运行安全。通过合理设置拉出值和定位器 坡度，既能保证弓网受流性能和弓网安全，又能降低受电弓滑板的损耗。通过对直线、曲线区段跨距值、拉出值、定 位器坡度、第一吊弦点位置之间的相互关系进行详细研究，为高铁接触网设计优化提供依据。通过研究，在接触网 其他主要设计参数一定的情况下，得出针对直线、曲线区段的不同跨距下拉出值的推荐设置，在保证定位器具有合 理坡度值的同时，使得受电弓与定位器的匹配关系更加安全可靠，可指导工程设计。关键词：高速铁路；接触网；定位器；坡度控制；拉出值中图分类号：U238; U225

文献标识码：A

DOI ： 10.13238/j. issn. 1004-29. 2016.12.031

Study on Stagger Value and Steady Arm Slope of High

Speed Railway Catenary

LUO Jian，JIANG Ji-long

(The Third Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300251，China)

Abstract ： The correlation between steady arm and pantograph of high speed railway is crucial to the

safety of railway operation. Rational stagger and steady arm slope play an important role in obtaining good current-collection and safe operation of the pantograph-catenary system and reducing the wear of the pantograph strip. This paper conducts a detailed study on the span length， the stagger， the slope of steady arms and the first dropper position in both tangent and curve lines， providing references for the design and optimization of high speed railway catenary. Given the major design parameters of catenary system，the paper offers recommended stagger values with respect to different curvature radiuses and different spans， which makes it possible to achieve proper slope of steady arm and better matching performance of steady arm and pantograph. The solution may guide the engineering design.

Key words ： High speed railway; Catenary ； Steady arm ； Slop control ； Stagger

在高速铁路中，弓网关系的好坏不仅关系到列车 的安全、稳定、高速运行,而且还在很大程度上影响着 接触网、受电弓的使用寿命。一方面，受电弓在高速运 动过程中对接触悬挂产生一定激扰，对接触悬挂的疲 劳寿命有着较大的影响;另一方面,接触线、受电弓滑 板这对滑动摩擦副的磨耗，与两者的相对硬度、相对几 何位置以及弓网离线率大小等因素有着密切的 关系[|-3]。

收稿日期：2016 08 31

基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2015J005-D)。作者简介：罗健（1980—），男，高级工程师，2003年毕业于西南交通 大学机械工程及自动化专业，工学学士，E-mail:9195025@qq.com。通信作者:蒋冀龙（1992—），男,2016年毕业于兰州交通大学土木工程 专业，工学学士，E-mail:2108016505@qq.com。

目前高速铁路受电弓滑板绝大多数采用碳滑板，接 触线采用铜合金导线，两者布氏硬度接触线较高，从理 论上讲,这样的配置有利于减少接触线的磨耗[4 5]。受 电弓与接触线的相对几何位置，主要受控于接触导线的 拉出值。拉出值是指接触线在定位点处与受电弓中心 的距离,在直线区段一般垂直线路方向向两侧拉出，按 “之”字形布置，其目的主要是避免受电弓滑板的不均勻 磨损并使接触悬挂具有较好的风稳定性[6 7]。接触线拉 出值的大小与方向，主要影响接触悬挂风偏值、定位器 的坡度值和受电弓滑板的磨损范围[8 9]。

国内设计、施工、验收有关规范未对拉出值、定位 器坡度值作出明确规定，拉出值从200〜300 mm设置 不一，各设计院对定位器坡度控制要求也不尽相同，在

第12期罗健，蒋冀龙一高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究

141

设计中很少统筹考虑跨距、拉出值、第一吊弦位置对定 位器坡度的影响,

往往设计提出的定位器坡度控制要 求在工程施工中无法实现。因此，有必要对高速铁路 接触网拉出值设置、定位器坡度及控制要求等重要参 数进行深化研究，厘清跨距、拉出值、定位器坡度、第一 吊弦位置等的相互关系，优化设计，提出合理、可行的 参数设置方案，提高弓网运行的安全性。

1

定位器坡度控制要求分析

定位器在接触网系统中用于固定接触线的位置

,

在直线区段，使接触线沿线路走向呈

“之”字形布

置[10]。定位器坡度可以用定位器支座中心和接触线 底面连线与受电弓平面的夹角表述，也可以用定位器 支座中心和接触线底面连线与水平面的夹角表述，二 者可通过轨道外轨超高进行转换，本文中的定位器坡 度用前者表述。对于限位定位器，定位器坡度等同于 定位器本体与受电弓平面的夹角。定位器坡度是由接 触网系统参数决定的，在设计中要统筹考虑定位器坡

度值对受电弓安全1.1

、接触线偏磨等的影响。

受电弓安全

为保证受电弓的安全运行，在任何时候，定位器不 应侵人受电弓动态包络线，且应有一定的安全裕度，直 形定位器坡度值与受电弓的相互位置关系见图1〜

图

3[⑴。

图1

定位器坡度8毅安全校验（单位:mm

)

图2

定位器坡度6毅安全校验（单位:mm

)

图3

定位器坡度4毅安全校验（单位:mm

)

受电弓按

UIC 608 Annex 4a标准宽度1 950 mm,

弓头工作宽度为1 450 mm[l2]。横向摆动量按直线区 段250 mm、曲线区段350 mm设计，动态最大抬升量 150 mm[13]。限位定位装置安装设计按不小于1. 5倍

动态抬升量进行安全校验[13]。

从图中可以看出，定位器坡度越小,

越不利于安全 校验。当定位器坡度为4毅时，按照1郾5

倍动态抬升量 校验,

定位器本体侵人受电弓动态包络线，安全校验不 通过。在同等坡度情况下，如采用弧形定位器,

会增大

定1.2

位器与受电弓间的安全距离。

接触线偏磨

为防止接触线偏磨,

应使接触线顶面中心与底面

中心连线垂直于受电弓平面，在定位器管与定位钉套 筒制造角度为

器坡度宜控制在

8°[14]的情况下,定位毅左右。

从上述分析可以看出，考虑空间安全裕度,

定位器

坡度应取较大值考虑减少接触线偏磨定位器坡度以

8;

,

毅为宜。综合两方面考虑,定位器坡度宜控制在8毅，

后文将从其它方面做深人研究。

2定位器坡度计算2. 1

定位器受力分析

定位器一端安装于定位支座，另一端安装于接触

线，安装稳定后达到力的平衡状态。根据定位器工作

状态4,

建立力学模型，进行定位器坡度受力分析，见图

。从受力分析可以看出,定位器主要受接触线作用于 定位线夹处的拉力F,，定位支座作用于定位器根部的 拉力Fzz,及定位器自身重力Gdw和定位线夹自身重 力C,。

定位器坡度为

兹=

ar(:tan( (Fy + Gdw/2 +

其中,为F,的水平分量;为F,的垂直分量

从上式可以看出，' 和Fy是计算定位坡度的关 键参数。F

可以在接触网水平面内按矢量合成的方

式进行计算，见图

5。

Sj

Sj

图5定位点水平力分析

142铁道标准设计第60卷

Fx = 2^ Sj • c〇s(琢/2)

图6中,Leni为第i个跨距的长度;Ln为第n吊弦 所在位置的水平坐标,n = 1,2,…,MN,N为每跨的吊 弦数,M为模型内的跨距数;Sj为接触线水平张力；L 为锚段长度;S(.为承力索水平张力。

对于接触线,假设第n根吊弦或定位点处接触线 的抬升量为Ay„。Ay„为吊弦或定位点处接触线相对

其中，琢为定位点处接触线夹角，其大小与拉出 值、跨距值相关;Sy*接触线张力。

Fy

即接触线作用于定位器上的垂直力，可以在链

型悬挂系统模型中计算得到，见图6。

1,

于锚段起点接触线水平高差，它受到竖曲线、外轨超高

L、 图6

TnlT„2^

^3

及导高变化等因素的影响。第n吊弦的拉力或者定位

t

器受力的垂直分量T„。参照《链形悬挂系统静态弹性 的解析计算》[15]可得方程组

L_________________L__________________J

吊弦点（定位点）垂直力分析

移 TkLk

S,Ay„

.tr - \\

L

移

Tk

L

T,l,

(1)

Tnh

< MN

移 Tk(Lk-Ln) + 移 Tk(1 -Lk) Ln

l -I

L

n 臆 MN

通过求解方程组（1)可以得到每个吊弦的拉力 5〜6 m,困难时4〜7 m[l7];线路曲线半径7 000〜 12 000 m;超高按照350 km/h线路标准设置[18]。

2.2

Tn ,其中包括定位器受力的垂直分量Fy。

计算输入条件

2.3

直线段定位器坡度计算与分析

接触网采用全补偿弹性链型悬挂,接触悬挂线材 为JTMH120+CTMH150,张力为21 kN+30 kN[16];直形 限位定位器，长度1 150 mm;跨距(L)50〜60 m;拉出值 (A)200 ~300 mm,第一•吊弦距定位点距离（L,)一•般取

表1

拉出值/mm

跨距/m60

300

555060

250

555060

200

5550

第一吊弦位置/m777777777

定位器坡度（兹)/(。）

9.68. 88. 111.210. 29. 314.21311.9

第一吊弦

位置/m666666666

根据定位器受力分析原理,建立数学模型,编制计算软件,对直线段定位器坡度、拉出值、跨距等参数进行计算。结果见表1。

直线计算结果

定位器坡度/(。）8.47. 779.78. 98. 112.411.410. 4

第一吊弦

位置/m555555555

定位器坡度（兹)/(。）

7.26. 568.37. 56.910.69. 78. 9

第一吊弦

位置/m444444444

定位器坡度（兹)/(。）

5.95. 44.96. 86. 25.78. 887. 4

从表1可以看出，在跨距和拉出值一定的情况下， 第一吊弦点与定位点距离越大，定位器坡度越大;在跨 距和第一吊弦点位置一定的情况下，拉出值越小定位 器坡度越大;在拉出值和第一吊弦点位置一定的情况

吊弦点位置的情况下，曲外的定位器坡度显著小于曲 内。因此，为使曲内、曲外定位器坡度都满足标准要 求，可通过曲内、曲外设置不同的第一吊弦点位置来 解决。

2.4

下,跨距越大定位器坡度越大。

曲线段定位器坡度计算与分析

同理,对曲线段定位器坡度、拉出值、跨距等参数

3

拉出值和定位器坡度控制优化方案

根据上述计算结果，针对直线、曲线区段的不同跨

进行计算。以曲线半径12 000、9 000、7 000 m为例，计 算结果见表2〜表4。

从上述结果可以看出，在相同跨距、拉出值、第一

距,按照定位器坡度优先8。〜9。,最小7。,最大14。,第 一吊弦间距优先按5〜6 m,困难4〜7 m,以拉出值尽 量大的次第优先原则进行选取，推荐的配置见表5。

第12期罗健，蒋冀龙一高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究143

其中曲线半径7 000 m,跨距60 m、65 m时，定位器坡

表2

第一吊弦

位置/m

65

曲外曲内

60

300

55

曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内

444444444444444444444444

度超出上述范围，故此时只能采用50〜55 m跨距。

曲线半径12 000 m计算结果

第一吊弦

位置/m555555555555555555555555

定位器坡度（兹)/(毅）

613.65. 711.55. 69. 75. 28.46.618.26. 414. 96. 212. 55. 910.57. 827. 87. 6227. 417.77. 214.5

第一吊弦

位置/m666666666666666666666666

定位器坡度（兹)/(毅）

6.915.46. 613.16. 41169.67.620. 77. 4177. 114. 36. 712931. 28. 724.98. 5208. 216.4

第一吊弦

位置/m777777777777777777777777

定位器坡度（兹)/(毅）

7.717.37. 414. 67. 212.36. 810. 88.623.28. 3198. 1167. 613.510. 134. 49. 827.69. 522. 39. 218.4

定位器坡度（兹)/(毅）

5.211.74.99.94. 88.44. 47. 25. 615.65. 512. 85. 210. 7596. 624. 26. 5196. 415.36. 212. 5

50

65

60

250

55

50

65

60

200

55

50

表3

拉出值/mm

跨距/m

位置曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内

第一吊弦

位置/m444444444444444444444444

定位器坡

曲线半径9 000 m计算结果

第一吊弦

位置/m555555555555555555555555

定位器坡度（兹)/(毅）

613.65. 711.55. 69. 75. 28.46.618.26. 414. 96. 212. 55. 910.57. 827. 87. 6227. 417.77. 214. 5

第一吊弦

位置/m666666666666666666666666

定位器坡度（兹)/(毅）

6.915.46. 613.16. 41169.67.620. 77. 4177. 114. 36. 712931. 28. 724.98. 5208. 216.4

第一吊弦

位置/m777777777777777777777777

定位器坡度（兹)/(毅）

7.717.37. 414. 67. 212.36. 810. 88.623.28. 3198. 1167. 613.510. 134. 49. 827.69. 522. 39. 218.4

度（兹)/(毅）

5. 211.74. 99. 94. 88. 44. 47. 25. 615.65. 512. 85. 210. 7596. 624. 26. 5196. 415.36. 212. 5

65

60

300

55

50

65

60

250

55

50

65

60

200

55

50

144

表4铁道标准设计曲线半径7 000 m计算结果

定位器坡度兹/(毅）5.517.15. 313.75. 111.24. .26.124. 9619. 15. 815.15. 512. 17.442. 97. 3317. 123. 26. 917.9

第一吊弦

位置/m666666666666666666666666

第一吊弦

度（兹)/(毅）位置/m6.219615.35. 712.65. 510.36.927.56. 821. 36. 616.86. 313.58.346. 18. 233. 9825.67. 819.8

777777777777777777777777

定位器坡

第60卷

拉出值/mm跨距/m

位置曲外曲内

第一吊弦

位置/m444444444444444444444444

第一吊弦

度（兹)/(毅）位置/m4. 815. 14. 612. 14. 49. 84. 28. 15. 222. 25. 216. 9513.34. 810. 76. 539. 36. 427. 96. 220. 76. 115.9

555555555555555555555555

定位器坡定位器坡度兹/(毅）6.920. 96. 716.86. 4146. 111.47.8307. 623.47. 318.6714..2499. 136. 78. 927.98. 621. 8

65

60

300

55

曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内曲外曲内

50

65

60

250

55

50

65

60

200

55

50

表5

半径/m

拉出值和第一吊弦点布置

围对跨距、拉出值的设置有较大影响，建议研究采用非 限位的弧形定位器,使跨距、拉出值的选取更加灵活。

曲内曲外

跨距 拉出值

/m /mm第一吊弦 定位器坡第一吊弦 定位器坡

位置/m度兹/(。）位置/m度兹/(。）65

300300250250300300250250300300250250250250

66667777777777

8.38. 48. 98.187. 68. 587.77. 48. 17.67.37

—

一——55555555

————11. 610119. 513. 611. 512. 510. 513. 312. 1

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直线

60555065

12 000

60555065

9 000

605550

7 000

5550

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4

结论与建议

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弦点位置、拉出值、跨距、定位器坡度的相互关系进行 研究，得出在不同曲线半径和跨距下推荐的拉出值设 置，使得受电弓与定位器的匹配关系良好，且滑板磨耗 较为均勻,能有效地延长碳滑板的寿命,具备良好的技 术经济性。

通过本次研究发现,定位器的外形尺寸和工作范

第60卷第12期2016年12月

文章编号：1004 29(2016)12 0145 04

铁道标准设计

RAILWAY STANDARD DESIGN

Vol. 60 No. 12

Dec. 2016

地铁车辆段检修库移动式架车机的工艺分析

蒋杰

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)

摘要:地铁车辆段检修库中移动式架车机是车体与转向架分解组装以及车底电器、制动等模块拆装的必备设备， 移动式架车机以其适用车型广、组合灵活、成本低的特点，得到广泛应用，而移动式架车机要想实现上述功能，需要 分析研究与之配套设施的工艺特点。提出移动式架车机在检修库中采用有检查坑和无检查坑的布置方案，通过分 析总结后，认为临修库中设置移动式架车机时，采用无检查沟的形式，在架修库设置移动式架车机时，采用有检查 坑的形式。

关键词：移动式架车机；配套设备；布置方案；工艺分析中图分类号:U269

文献标识码:A

DOI ： 10. 13238/j. issn. 1004-29.2016. 12. 032

Process Analysis of Maintenance Shop Mobile Lifting Jack System of Metro Depot

JIANG Jie

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi’an 710043，China)

disassembly and assembly of the metro car body， bogies， electrical equipments at vehicle bottom, the

brake module and other modules，and it is widely used due to its suitability for multiple types of metro cars, free combination and low cost. In order to accomplish the functionalities proposed above，analysis and study of the process features of the supporting facilities are conducted. This paper proposes layouts with and without inspection pit in the repair shop equipped with mobile lifting jack system. The analysis results show that the program with inspection pit is acceptable in the repair shop fitted with mobile lifting jack system.

Layout program； Process analysisKey words ： Mobile lifting jack systems ； Supportities；

1

概述

移动式架车机是地铁车辆段检修库中重要的检修 设备之一，是地铁车辆检修、车体与转向架分解组装以 及车底电器、制动等模块拆装的必备设备[1]。移动式

架车机可以同步架升单节车辆每节车辆需用

Abstract ： The mobile lifting jack system is an indispensable part in the repair shop of the metro depot for

、3节、6节编组的地铁轻轨

,

,4个架升柱完成车辆的举升，举升

柱的托头支撑于车体的架车点，将车辆举起[2]。根据 检修功能的要求可以举起车体也可以将车体和转向 架一起举起。实现转向架的更换、车底电器、制动等模 块拆装检修作业。

,

收稿日期:2016 04 22;修回日期:2016 05 23

基金项目：中铁第一勘察设计院集团有限公司科研项目（院软15-15)作者简介:蒋杰（1966—），男，高级工程师，1987年毕业于兰州铁道 学院铁道车辆专业，工学学士，E-mail:807519783@qq.com。

|

.

令

|

.

令

i+

令

i+

令

i.♦.卜

移动式架车机一般运用在架修和临修列位，根据 常规设计惯例，临修列位设检查坑，而架修列位不设检 查坑[3]。因此，对于移动式架车机列位是否需要设检

|.令 |

.

令

|

.

令

i+

令

i+

令

i.

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