電分相式錨段關(guān)節(jié)設(shè)計

1、1 設(shè)計原始題目1.1 具體題目電分相式錨段關(guān)節(jié)設(shè)計。1.2 要完成的內(nèi)容對各類錨段關(guān)節(jié)進(jìn)行分析比較，確定應(yīng)用錨段關(guān)節(jié)實現(xiàn)電分相的條件，對電分相式錨段關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)計，在傳統(tǒng)的器件式電分相方面的改進(jìn)。2 設(shè)計課題的分析2.1 題目分析與設(shè)計在我國早期的電氣化鐵路中，多采用器件式電分相，但是隨著車速的提高，器件式電分相難以消除的硬點(diǎn)使錨段關(guān)節(jié)式電分相的使用成為必要的發(fā)展趨勢。錨段關(guān)節(jié)可分為絕緣與非絕緣兩種類型，按照跨距的不同，常見的錨段關(guān)節(jié)有四跨、五跨以及可用作電分相的七跨、九跨絕緣錨段關(guān)節(jié)。在錨段關(guān)節(jié)處，兩錨段的接觸懸掛是并排架設(shè)的。對它的基本要求是當(dāng)機(jī)車通過時，應(yīng)保證受電弓能平滑地由一個錨段過渡

2、到另一個錨段。本次課程設(shè)計主要對常見的這些電分相進(jìn)行分析和比較，并討論錨段關(guān)節(jié)式電分相在我國的應(yīng)用過程中存在的問題。2.2 錨段關(guān)節(jié)的比較2.2.1 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)如圖1，它組成由兩根錨柱、兩根轉(zhuǎn)換柱和一根中心支柱形成四個跨距。其中1、5為錨柱，2、4為轉(zhuǎn)換柱，3為中心柱。電力機(jī)車受電弓在中心支柱處實現(xiàn)兩錨段的轉(zhuǎn)換和過渡，兩錨段靠安裝在轉(zhuǎn)換支柱上的隔離開關(guān)實現(xiàn)電氣連接。四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)工作支是從1到3與4中間，再從2與3中間到錨柱5處。四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)除了進(jìn)行機(jī)械分段外，主要用于電分段，多用于站場和區(qū)間的銜接處。這種錨段關(guān)節(jié)的特點(diǎn)是相鄰兩錨段的兩組懸掛，其承力索之間、接觸線之

3、間在垂直方向和水平都彼此相距500mm，以保證其電氣方面的絕緣。在中心支柱處，兩接觸線等高，并保證受電弓在由一個錨段過渡到另一個錨段時，過渡較平穩(wěn)。圖1 四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)2.2.2 五跨絕緣錨段關(guān)節(jié) 由于四跨絕緣錨段關(guān)節(jié)存在中心柱處接觸線彈性差和接觸線坡度大的缺點(diǎn)所以不適合高速電氣化鐵道要求，進(jìn)而產(chǎn)生了五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)。五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)是錨段關(guān)節(jié)中含有五個跨距，主要在高速電氣化鐵路中應(yīng)用。因為四跨錨段關(guān)節(jié)在受電弓由一個錨段過渡到另一個錨段時，是在中心柱處轉(zhuǎn)換的。在時速160km/h以上的電氣化鐵路都用五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)。五跨與三跨相比，不增加接觸網(wǎng)支柱，只是增加兩套定位支撐裝置和少量的接觸網(wǎng)，投

4、資增加很少，就能更好滿足接觸網(wǎng)運(yùn)行，也為接觸網(wǎng)進(jìn)一步提速創(chuàng)造了條件。因此，建議關(guān)節(jié)式電分相的錨段關(guān)節(jié)宜采用五跨。 五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)受電弓接觸兩接觸線是在兩等高導(dǎo)線處，接觸壓力小，克服了四跨接觸壓力大和出現(xiàn)硬點(diǎn)的不足，使受電弓受流質(zhì)量良好，且彈性性能好，過渡平穩(wěn)，延長接觸線使用壽命。五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)如圖2所示。其中1、6為錨柱，其余全為轉(zhuǎn)換柱。五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)的工作支是從錨柱1到轉(zhuǎn)換柱4，再從轉(zhuǎn)換柱3到錨柱6。圖2 五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)3 我國鐵路采用電分相的形式3.1器件式電分相接觸網(wǎng)換相供電時每隔2030km就設(shè)一個電分相，電氣化鐵路電分相從結(jié)構(gòu)劃分有器件式和關(guān)節(jié)式兩大類。器件式電分相是利用電分

5、相絕緣器串接在一起而形成一種在電氣上分開、在機(jī)械上不分段的電分相結(jié)構(gòu)。常用器件式電分相構(gòu)造圖如圖3所示，其是由三組分相絕緣元件串接在接觸線中而構(gòu)成的分相設(shè)備，絕緣元件為環(huán)氧樹脂玻璃布層壓板，每個絕緣元件長度為1.8m，寬度為25mm，高度為60mm，在底部開有斜溝槽。也有用四組絕緣元件串聯(lián)組成分相器的，增加一組絕緣元件是為了增加可靠性，同時增加中性區(qū)的有效長度，以適應(yīng)高速及新型電力機(jī)車運(yùn)行的需要。 圖3 三組件式分相絕緣器3.2 電分相式錨段關(guān)節(jié)3.2.1 七跨電分相錨段關(guān)節(jié) 對于高速電氣化鐵路，其電分相已不能用常規(guī)帶有絕緣滑條式的電分相裝置，因為常規(guī)式電分相裝置動態(tài)性能差，在實際應(yīng)用中會在電

6、分相處形成一連串的硬點(diǎn)，不僅會造成接觸線磨耗加劇，而且嚴(yán)重時，會形成火花甚至拉弧，燒損接觸線。當(dāng)然，對高速運(yùn)行的受電弓也會造成危害或燒傷。因而，對于160km/h以上的準(zhǔn)高速及高速電氣化鐵路，電分相都采用錨段關(guān)節(jié)的過渡形式。在整個錨段關(guān)節(jié)內(nèi)兩支接觸懸掛的水平間距均為500mm。以錨段關(guān)節(jié)的形式形成過電分相，使在高速運(yùn)行時，受電弓平穩(wěn)，保證設(shè)備良好運(yùn)行及受流質(zhì)量。七跨電分相錨段關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。它是雙四結(jié)構(gòu)其中1、4、5、8為錨柱，2、7為轉(zhuǎn)換柱，3、6為中心柱。工作支是從1到3與4中間，再從2與3中間到6與7中間，最后為5與6中間到8處。中心區(qū)為3與4中間到5與6中間跨越2個跨距，可保證有

7、100150m長度的中心區(qū)。圖4七跨式電分相錨段關(guān)節(jié)3.2.2 九跨電分相錨段關(guān)節(jié)九跨式絕緣錨斷關(guān)節(jié)式電分相，它由兩個五跨絕緣錨段關(guān)節(jié)交叉組合而成，共有10個支柱，九個跨距。如圖5所示。在整個錨段關(guān)節(jié)內(nèi)兩支接觸懸掛的水平間距均為500mm。1、5、6、10為錨柱，剩下的均為轉(zhuǎn)換柱。工作支是從1到4，再從3到8，最后從7到10。中心區(qū)為4到7跨越3個跨距。電力機(jī)車通過錨段關(guān)節(jié)時，是在第5跨距內(nèi)的軟性區(qū)過度的，保證過渡平穩(wěn)。在絕緣距離上的要求與絕緣錨段關(guān)節(jié)相同。九跨錨段關(guān)節(jié)與七跨在功用上完全相同，但在九跨錨段關(guān)節(jié)中可以相應(yīng)加大中心區(qū)長度，有利于雙弓運(yùn)行。圖5 九跨式電分相錨段關(guān)節(jié)4 電分相式錨段關(guān)

8、節(jié)設(shè)計根據(jù)多年來的接觸網(wǎng)動態(tài)檢測結(jié)果，相同條件下器件式電分相的硬點(diǎn)平均為接觸網(wǎng)的36倍，而且運(yùn)行速度越高，硬點(diǎn)差值越大。據(jù)統(tǒng)計，同樣一組器件式電分相，當(dāng)速度為120、140、160km/h時，其硬點(diǎn)分別約為30、60、110g，而鐵道部規(guī)定是50g?？梢哉f，當(dāng)運(yùn)行速度超過120km/h時，器件式電分相是很難滿足安全運(yùn)行的。法國電氣化鐵路部門認(rèn)為運(yùn)行速度為60km/h及以下時，可采用絕緣件作為電分段，當(dāng)運(yùn)行速度超過60km/h時，就要采用錨段關(guān)節(jié)式空氣間隙絕緣方式。高速鐵路電分相應(yīng)設(shè)在進(jìn)站信號機(jī)500 m以外并應(yīng)經(jīng)行車、信號、供電等專業(yè)檢算確認(rèn)，應(yīng)盡量避免設(shè)在變坡點(diǎn)、大電流和加速區(qū)段，有條件時應(yīng)

9、盡量設(shè)在6%及以下坡度區(qū)段。對于一般的高速區(qū)間而言，時速250 km以上動車組通過分相后的速度損失非常有限，根據(jù)行車檢算結(jié)果看，一般速度損失在15 km/h左右，因此，不應(yīng)只將6%的坡度作為判斷分相設(shè)置是否合適的標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗，靠加強(qiáng)維修和調(diào)整來減小器件式電分相的硬點(diǎn)是很困難的，即使耗費(fèi)大量的人力和物力，效果也難以令人滿意。器件式電分相嚴(yán)重惡化弓網(wǎng)關(guān)系，其接頭線夾處接觸線磨耗很快，有機(jī)絕緣桿件運(yùn)行環(huán)境惡劣容易發(fā)生事故，故應(yīng)盡量減少使用。建議新線建設(shè)時速為120km以上的線路應(yīng)采用關(guān)節(jié)式電分相。5 總結(jié)本課程設(shè)計介紹了電氣化鐵路各類錨段關(guān)節(jié)以及用錨段關(guān)節(jié)取代電分相，還包括電分相的形式、作用、設(shè)置要求及與傳統(tǒng)的器件式電分相的比較。近年來，由于列車速度的大幅度提高，為了消除器件式電分相存在的問題，對電分相的設(shè)計主要采用錨段關(guān)節(jié)取代電分相并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，各專業(yè)綜合協(xié)調(diào)