7.定位装置设计思路 京津城际(限位定位器) 直线上直型定位器 曲线上折线型定位器 8.张力补偿装置
法国:1:5+1:5铝合金滑轮组 8.张力补偿装置 德国:1:3+1:3棘轮 8.张力补偿装置 日本: 1:3变比鼓轮 8.张力补偿装置 京津城际:1:3+1:3棘轮
9.锚段关节形式
国外高速接触网锚段关节形式较多,三跨、四跨、五跨均有应用实例。日本和法国一般采用四跨关节形式;德国汉诺威~维尔茨堡(Re250)、曼海姆~斯图加特(Re250)、柏林~汉诺威(Re330)三条高速铁路均采用五跨关节形式,法兰克福~科隆(SICAT-H1.0)高速铁路则采用三跨(非绝缘)和五跨(绝缘)关节形式;西班牙马德里~巴塞罗那(EAC-350)和意大利罗马~那不勒斯高速铁路均采用四跨关节形式。 三跨非绝缘 四跨非绝缘 五跨非绝缘
9.锚段关节形式 五跨关节立面示意图 四跨关节立面示意图 9.锚段关节形式
三跨和五跨关节在跨距中部过渡,跨中两支接触线相对于悬挂点高出约50mm;四跨关节则在定位点过渡,两支悬挂在中心柱外侧第一吊弦之间形成一等高过渡段,非支从第一吊弦点开始抬升,中心柱定位器一般按不受力设计。
各国的运营经验表明,只要锚段关节安装调整得当,无论三跨、四跨、五跨,均可取得满意的受流效果。五跨关节内侧两转换柱处非工作支接触线抬高量一般为150mm,因处于受电弓动态包络线以内,故仍需采用定位器,且该定位器需要特殊设计,特别是五跨绝缘关节的转换柱处。相对而言,四跨关节的安装调整较为容易,无需采用特殊定位器,且安全性较好。
京津城际采用了五跨关节形式。 9.锚段关节形式
五跨关节特殊定位器实例 10.线岔形式
高速接触网线岔可分为交叉和无交叉两大类,其中无交叉线岔又可分为两支无交叉和三支无交叉(锚段关节式)两种形式。
A、C为悬挂点,B为交叉点,悬挂A点一般位于线间距0~400mm范围之内,交叉点B位于线间距400~700mm范围之内。在悬挂点A处,正线接触线拉出值为300~400mm,并按正常接触线高度设计,侧线接触线拉出值一般为400~550mm,并抬高约150mm,使得A点处侧线接触线位于受电弓的正常动态抬升量以外。在悬挂点C处,正线接触线按正常高度设计,侧线接触线比正线高30mm。
高速用交叉线岔原理
10.线岔形式
在交叉点B处,为了减小接触网的硬点影响,正线接触线相对于正常高度抬高10mm(通过吊弦实现),侧线接触线相对于正线抬高20mm,与悬挂点C处高度一致。侧线在AB段按抛物线抬高,在BC段靠近线岔处(线间距500mm~600mm处)设有一交叉吊弦(正线接触线通过吊弦悬挂于侧线承力索上,侧线接触线通过吊弦悬挂于正线承力索上),意在使始触区附近两支接触线在动态作用下能够同步抬升。 京津城际采用了该种线岔形式。 10.线岔形式 平面布置 线岔 交叉吊弦 10.线岔形式 优缺点:
由于限制管的存在,当列车高速通过正线时,由于接触线抬升量较大,受电弓必然要接触两支接触线,在交叉点附近形成相对硬点是难免的,弓网间将产生较大的冲击,从而加剧线岔处接触线的局部磨耗,另外还存在钻弓、打弓的危险。另外,线岔处正线接触线的高度要求非常严格(比正常高度高出10mm),施工精度实难保证;当道岔号码较大时,限制管的长度将变得很长,否则两支接触线无法自由伸缩。
相对于两支无交叉线岔而言,如果侧线行车速度不高,则其侧线行车较为有利,因为受电弓的转换过渡较为平缓;但如果侧线行车速度也较高,那么仍然存在正线行车的上述不利因素。
10.线岔形式
A、C为悬挂点,B为侧线支接触线始抬点,悬挂点A一般位于线间距500~600mm处,侧线支接触线始抬点B一般为悬挂点A右侧第3吊弦处。悬挂点A处,正线接触线拉出值为350~400mm,并按正常接触线高度设计,侧线接触线相对于正线线路中心的拉出值一般为950~1000mm,并抬高90~130mm(视道岔号码大小而定),使得A点处侧线接触线位于正线上运行的受电弓正常动态抬升量(该值可通过弓网模拟确定)以外。BC段正线、侧线接触线一般按等高设计,侧线接触线自B点开始按抛物线抬高,至悬挂点A处时抬高90~130mm,正线在AC段始终按正常高度设计。
两支无交叉线岔原理 当正线高速行车时,侧线接触线始终位于受电弓正常动态抬升量以外,受电弓只与正线接触线接触,而不与站线发生任何关系,因此正线行车具有绝对的安全性。当列车由侧线驶入正线时,在B点以前受电弓只与侧线接触线接触,通过B点以后大约在AB段的中部附近位置,受电弓在与侧线接触线接触的同时,其一侧的倒角将开始触及正线接触线,并随着列车的前行,受电弓滑板将脱离侧线接触线而转入正线接触线取流,直至完全驶入正线。当列车由正线驶入侧线时,在A点以前受电弓均从正线接触线取流,当受电弓到达AB段的中部附近位置时,受电弓滑板将脱离正线接触线,在其静压力作用下与抬高的侧线接触线相接触(此处侧线接触线抬高值宜控制在50mm左右),进而转入从侧线接触线取流。 优缺点:
优点是可以保证正线高速行车的安全,缺点是侧线行车时受电弓的转换过渡不是很平缓,也就是说侧线允许通过速度不能太高,一般不宜超过80km/h,否则弓网间将产生较大的冲击。该种线岔形式适合于与正线相连的车站到发线道岔。 三支无交叉线岔原理
渡线电分段采用了四跨绝缘锚段关节形式(关节3),以避免采用分段绝缘器产生的硬点影响。关节1和关节5为四跨非绝缘锚段关节,关节2和关节4为五跨非绝缘锚段关节(相邻两支悬挂各形成一个锚段关节)。悬挂1为正线接触悬挂,悬挂2为导向支接触悬挂(相对于另一正线而言又为侧线支接触悬挂),悬挂3为侧线支接触悬挂(相对于另一正线而言又为导向支接触悬挂),从B柱到C柱的区域为正线和侧线之间的转换区域(五跨关节的中心跨)。上图的布置形式基于侧线(或渡线)有电分段要求,如果侧线无电分段要求,导向支接触悬挂2可在经过C柱并在D柱过渡后下锚。
当列车在正线上运行时,受电弓不与侧线支接触线接触,但在关节1和关节2处与导向支接触线存在转换过渡关系;当列车由正线驶入侧线时,受电弓首先在关节1处由正线接触线过渡到导向支接触线,然后在关节2处(B柱到C柱之间)由导向支接触线过渡到侧线支接触线,经过C柱以后完全驶离道岔进入侧线运行;当列车由侧线驶入正线时,受电弓首先在关节2处(C柱到B柱之间)由侧线支接触线过渡到导向支接触线,经过A柱以后在关节1处再由导向支接触线过渡到正线接触线,进而完全转入正线运行。
总之,对于锚段关节式线岔,无论正线行车还是侧线行车,非支接触线始终处于受电弓的动态包络线以外,且受电弓在工作支与非工作支之间的转换过渡非常平缓,因此其安全性好,且允许侧线行车速度较高(可达160km/h以上,与道岔本身允许通过速度有关)。 10.线岔形式
优点:无论正线还是侧线高速行车,受电弓的转换过渡 都非常平缓,并可保证行车安全。 缺点:接触网的布置相对复杂,施工调整比较麻烦。 结论与建议
基于三种线岔形式的原理及其优缺点,对于高速客运专线,为了保证良好的弓网受流质量和确保正线接触线的使用寿命,应避免采用交叉布置形式,而采用无交叉布置形式。如果侧线通过速度要求较高(80km/h以上),应采用锚段关节式线岔形式;如果侧线通过速度要求不高(80km/h以下),可采用两支无交叉线岔形式。 11.支柱形式
德国:以环形带椎度的钢筋混凝土支柱为主 11.支柱形式
日本:环形等径钢管支柱 11.支柱形式
法国和韩国: H型钢柱 11.支柱形式
西班牙: 双槽钢角钢焊接型钢柱 11.支柱形式
意大利: 双槽钢圆钢焊接型钢柱 11.支柱形式
京津城际: 采用H型钢柱,为了增强防腐效果,支 柱既镀锌又涂漆。 12.基础形式
为了减少接触网支柱基础施工对路基的稳定性影响,客运专线接触网支柱基础一般采用机械钻孔灌注桩基础。 基础施工工艺流程 12.基础形式 12.基础形式
国外支柱基础
12.基础形式 国外拉线基础
京津城际:基础为站后专业施工,路基段不连续且基础数量少,受机械设备等因素制约,仍采用人工开挖基坑。
13.接触网接地方式
对于列车密度高、客流量大的客运专线,旅客的安全至关重要的,接地系统必须满足相关的安全标准。
高速列车负荷电流、故障短路电流均比既有铁路大,因此地网中钢轨电位也大大增高,采用传统的接地方式不能满足相关标准要求。
根据国外经验,宜采用综合接地方式。综合接地可以简化网上结构,直接接地,可靠性高,并有效降低钢轨电位,同时可避免沿线的各设备相互干扰和故障,提高整体可靠性。京津城际也采用了综合接地方式,线路两侧各设有一根70mm2贯通地线(材质)。 13.接触网接地方式 综合接地方式
13.接触网接地方式
14.电分相设计方案
客运专线动车组有两种编组模式:
短编组:8辆编组,单受电弓运行
长编组:16辆编组,双受电弓运行
接触网电分相的设置应满足本线所有动车组的运行模式。双受电弓运行时,两弓高压部分之间一般无母线连接,但低压控制部分具有连锁关系,即两断路器同时开断和闭合。两弓间的距离应大于电分相中性段的长度D2或小于无电区的长度D1,以防止两受电弓将不同相位的接触网短接。 短分相方案
长分相方案
14.电分相设计方案
法国高速铁路采用的是短分相设计模式,即电分相中性段区长度小于双弓间距。分相关节为7跨,中性段长度为162m。 动车组断电过电分相,地面信号采用点式应答器方式。双弓运行时动车组断电惰行距离在450m以上,惰行时间约5s(300km/h速度下),失速约10km。 14.电分相设计方案
日本新干线采用的是动车组带电过分相模式。通过设于所内的真空开关的自动切换(地面轨道电路触发),让中性段(长度750m以上)接触网在A、B两相电之间切换。在电源切换过程中,列车无电运行的时间仅为0.25~0.35s。 该种自动过分相方式的优点是:动车组可满负荷通过,无电运行时间短,基本上无速度损失。缺点是:需建设专用轨道电路,地面开关设备复杂,投资大,电源切换过程易引起过电压重燃,导致转换失败而发生异相短路切换。 14.电分相设计方案 动车组不分闸自动过分相 14.电分相设计方案 动车组不分闸自动过分相 14.电分相设计方案
动车组不分闸自动过分相
14.电分相设计方案 动车组不分闸自动过分相 14.电分相设计方案
动车组不分闸自动过分相 14.电分相设计方案 动车组不分闸自动过分相 14.电分相设计方案
京津城际采用的是长分相设计模式,即电分相无电区长度大于双弓间距。按照长编组动车组受电弓前-前、后-后运行方式,双弓间距为201m,分相关节一般为12跨,无电区长度为201~220m(四跨)。
动车组断电过电分相,地面信号采用点式应答器方式。双弓运行时动车组断电惰行距离在800m以上,惰行时间约10s(300km/h速度下),失速约40km。
由于电分相无电区长度仅为201~220m,故不能满足长编组动车组受电弓前-后运行方式(前-后弓距离在250m以上)。 14.电分相设计方案
对于动车组断电过分相方式,还有一种采用三个断口的电分相设计方案,该方案由于存在两个中性段段和三个空气绝缘间隙,因此可适合于无高压母线连接的任意双弓间距运行。 三断口式电分相方案在法国高速铁路中有应用实例,2007年在我国京广线蒲圻至株洲开行双列重联动车组接触网电分相长度适应性改造工程中也首次采用,目前运行效果良好。石德线、石太客专也采用了此种分相,运营状况良好。 原理图
工程实施图
第四部分 高速接触网接口设计 第四部分 高速接触网接口设计
根据标准路基横断面,接触网基础采用直径为700mm的机械钻孔桩,基础外缘距电缆槽壁为25mm。但实际实施过程中,因机械调运效率、路堑地段的石质路基等原因,局部不可避免采用人工开挖。若采用人工开挖时,700mm直径的空间施工作业非常困难,易开挖偏大,造成与电缆槽冲突。
第五部分 高速接触网设计问题
桥梁地段预留电缆孔和客专中间站正线-到发线线间基础预留排水孔照片。桥梁地段电缆孔严重变形;线间基础排水孔受H型钢柱底法兰限制,尺寸不可能太大,易被异物堵塞,从而影响排水。
第五部分 高速接触网设计问题 隧道口附加线转换
目前客专建设隧道口处附加线转换是绝缘处理的重点,也是难点,各个设计单位处理方式不尽相同。
第五部分 高速接触网设计问题 支柱接地
第五部分 高速接触网设计问题
接地网材质不统一,采用铜包钢接地线质量不过关,锈蚀严重,影响安全
设备接地引下线材质、规格不统一,钢筋、软铜线、扁钢、铜排均有采用,做法不规范 第五部分 高速接触网设计问题
双极隔离开关、电缆上网、避雷器安装在一颗支柱处时,存在隔离开关操作晃动问题。 第五部分 高速接触网设计问题