接觸網(wǎng)設計參數(shù)的影響

9.5.1 概述

大量的設計參數(shù)影響著為列車提供電能的接觸網(wǎng)的動態(tài)特性，特別是那些高速運行的列車。接觸網(wǎng)和受電弓的相互作用的理論研究 (見第9.2節(jié)) 制定出了用于評定各種參數(shù)影響的一系列標準定義。除此之外，也掌握了檢驗兩個部分系統(tǒng)相互作用的測量方法，并且進行了對各參數(shù)在運行接觸質量方面影響的試驗性研究 [9.8、9.30](見第9.4節(jié))。從這些研究中得出的結論可以作為電氣化鐵道相互作用的接觸網(wǎng)系統(tǒng)結構和機械設計的依據(jù)。

9.5.2 接觸網(wǎng)設計的標準

9.5.2.1 彈性和抬升

接觸網(wǎng)的抬升必須保持在最低限度，以便實現(xiàn)良好的接觸質量。此外，支持裝置的機械設計會限制在這些點上可能產(chǎn)生的垂直運動。在低、中速條件下，即運行速度達到約50%的波傳播速度時，抬升值與接觸網(wǎng)設備的彈性和受電弓作用的接觸壓力成比例。為了在提高速度時保持良好的接觸質量，接觸壓力也必須增加。這就是說必須保持盡可能低的彈性以限制抬升。

圖9.39 利用FEM計算得出的德國鐵路設計的Re250型架空接觸網(wǎng)的彈性圖

圖9.40 德國鐵路AG公司采用的Re100、Re160、Re200和Re250型標準架空接觸網(wǎng)的彈性

接觸網(wǎng)的彈性，可以通過建立足夠精確度的數(shù)學模型，根據(jù)有限元法 (FEM)進行計算。

圖9.39為計算出的德國鐵路設計的Re250型接觸網(wǎng)的彈性圖形。[9.17] 中描述了相應的計算方法。圖9.40中列出了德國鐵路各種標準的接觸網(wǎng)的經(jīng)過大量測量得出的各種數(shù)值，以供比較。

可利用下列公式計算跨距中間的彈性

式中 l——縱向跨距，m;

H_CW——接觸線張力，kN;

H_CA——承力索張力，kN;

k——系數(shù)(3.5～4.0)。

上述內容選自參考文獻 [9.31]。在懸掛系統(tǒng)中，沒有彈性吊索的k=4.0，有彈性吊索的k=3.5。

表9.2 接觸網(wǎng)彈性和彈性均勻度的規(guī)格

圖9.41說明，式 (9.80) 求得的接觸網(wǎng)彈性近似值是可靠的和可接受的。

懸掛點外的彈性取決于接觸網(wǎng)設備的結構。如果在懸掛點上的接觸網(wǎng)沒有彈性吊索，懸掛點上的彈性只能實現(xiàn)跨中值的30% ～50%。但加上彈性吊索的接觸網(wǎng)懸掛點上的彈性可以大約增加到跨中值 (圖9.41) 的90%。

圖9.41 帶彈性吊索和不帶彈性吊索的接觸網(wǎng)跨中的彈性為張力的函數(shù)(跨距65m，測量值和近似計算估算值的比較)

隨著列車速度的提高，彈性的均勻性顯得越來越重要。彈性均勻度

其中，e_max和e_min是彈性的最大和最小值，彈性具有沿跨距變化的特性。均勻度低于10%的，對高速接觸網(wǎng)比較合適并易于實現(xiàn) (見表9.2)。由受電弓作用的接觸壓力的平均值和接觸網(wǎng)的彈性決定接觸線抬升。隨著列車速度的提高，一個動態(tài)抬升成分被添加到靜態(tài)值上。這一動態(tài)量隨速度提高而明顯增加，是接觸網(wǎng)動態(tài)特性的一個函數(shù)。圖9.42 (摘自 [9.7]) 是作為列車運行速度的函數(shù)的動態(tài)抬升值與靜態(tài)值的各種計算結果的比較。計算的靜態(tài)值就是由受電弓作用的平均接觸壓力和接觸網(wǎng)彈性的產(chǎn)物。對于設計速度為200km/h (Re 200型) 的接觸網(wǎng)，只是在230km/h及以上速度時，測得的動態(tài)抬升值才超過了計算數(shù)值。在更高的速度條件下，要注意動態(tài)成分的迅速增長。