浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施

北京交通大学毕业设计（论文）题目：浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施姓名：张瑞专业：电气化铁道技术工作单位：吉林铁道职业技术学院职务：学生准考证号：29171510联系电话：[phone]设计（论文）指导教师：于水婧发题日期：2016年04月20日完成日期：2016年06月20日毕业设计（论文）评议意见书专业电气化铁道技术姓名张瑞题目浅析电气化铁路接触网硬点的危害及处理措施指导教师评阅意见成绩评定：指导教师：年月日答辩组意见答辩组负责人：年月日备注毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：浅析电气化铁路接触网硬点产生的危害及处理措施一、毕业设计（论文）内容随着我国铁路第六次大面积提速调图成功实施和对高速电气化铁路的研究逐步加深，弓网关系也同轮轨关系一样，成为列车高速运行另一制约因素，日益引起人们的重视。改善接触网的质量，创造良好的弓网环境，是电力机车高速行驶的前题，接触网硬点是接触网系统的一大顽症，破坏弓网间正常的接触和取流，加速接触导线和受电弓局部磨耗，危害导线和受电弓正常使用寿命，甚至造成事故，影响运输安全。接触硬点是接触网系统的一大顽症，特别是在高速度的条件下（160公里以上）怎么理解硬点并消除硬点的危害，很值得我们去分析研究。据此对接触线硬点的产生原因、分类、危害及处理提出一点看法以及建议。二、基本要求1.选题不应脱离专业范围，有一定的深度和广度2.论文中心思想明确、结构完整3.资料详实、可靠、内容丰富4.论据充分合理、论证清楚三、重点研究的问题1.接触网硬点产生的原因分析2.接触网硬点产生的危害3.接触网硬点的防治措施四、主要技术指标五、其他需要说明的问题下达任务日期：2014年04月20日要求完成日期：2014年06月20日指导教师：于水婧摘要随着我国铁路第六次大面积提速调整成功实施和对高速电气化铁路的研究逐步加深，弓网关系也同轮轨关系一样，成为列车高速运行另一制约因素，日益引起人们的重视。电气化铁路接触网硬点是影响电力机车弓网关系、破坏机车稳定受流的主要原因之一。减少硬点危害，保证弓网间正常接触和受流是高速电气化铁路可靠运行的前提。接触网硬点是接触网系统的一大顽症，特别是在高速度的条件下（160公里以上），它破坏了弓网间正常的接触和取流，加速了接触导线和受电弓局部磨耗，危害了导线和受电弓正常使用寿命，甚至造成了事故，影响了运输的安全。本文从如何理解硬点、接触网硬点产生的原因、接触网硬点的危害、优化接触网设计、提高接触网施工质量等方面提出了减少、控制接触网硬点产生的建议以及相应的防治措施。关键词：接触网硬点；弓网关系；危害；防治目录前言........................................................1第一章接触网硬点...........................................2第二章接触网硬点产生的原因分析.............................32.1接触网硬点的大概原因因素.................................32.2接触硬点的具体原因因素...................................4第三章接触网硬点产生的危害.................................83.1接触硬点的机械危害.......................................83.2接触硬点的电气危害.......................................8第四章接触网硬点排查的方法与步骤..........................11第五章接触网硬点的防治措施................................125.1从接触网设计和施工环节减少接触网硬点....................125.2对现有的接触网硬点的进行处理............................16结束语......................................................19致谢.......................................................20参考文献....................................................211前言自2013年12月28日零时起，我国铁路迎来了动作最大的一次运行图调整，沪哈高铁、厦深高铁、西宝高铁等7条铁路同时开通运营。在增开的75对客车中，尤以新增上海至哈尔滨、北京至桂林、广州至青岛的3条长距离高铁线最为瞩目。列车在提速的同时，也对电气化铁路弓网关系提出了更为严格的要求。接触网是电气化铁路的重要组成部分。随着我国电气化铁道的发展和列车运行速度的不断提高，特别是时速200km/h动车组的开行，对弓网关系提出了更高的要求。当弓网处于理想状态时，接触压力是恒定的，受电弓会沿着接触线匀速前进，为电力机车提供稳定的电能和电压。然而在现实生活中，理想状态是不存在的，受种种条件的限制，受电弓和接触线间的压力不是恒定的，随时都在变化。列车在高速滑行的过程中，受电弓和接触网之间会出现冲击、离线和硬点。其中，硬点是破坏机车稳定气流，影响电力机车弓网关系的最主要原因之一。接触网硬点是一种结构的本征欠缺，是一种有害的物理现象。硬点的存在容易造成受电弓和接触线的机械损伤和电弧烧伤，加速接触导线和受电弓局部磨耗，危害导线和受电弓正常使用寿命，严重时可能诱发弓网故障，影响运输安全。改善接触网的质量，营造良好的弓网环境，是电力机车高速行驶的前提，对硬点产生的原因进行分析和防治，是保证良好的弓网关系的重要手段。据此对接触线硬点的产生原因及防治提出一些看法和建议。2第一章接触网硬点电力机车在运行中，由于接触悬挂某些部分或其他原因会引起弓网间接触压力、相对位置和速度的突然变化，致使弓网关系产生瞬态变化，这种瞬态变化达到一定量化标准，我们便称之为硬点。可以说硬点不能对受电弓、接触网造成机械伤害，如果造成伤害则称之为碰弓（比之严重的称为打弓、刮弓）点。目前，通常这种力、位置、速度或加速度的突然变化是通过在检测受电弓上安装加速度传感器来检测,硬点是一种接触网结构的本征缺欠，是接触网接触悬挂不均质状态的统称，并且是相对的。运行速度越高，表现越明显。接触网硬点是评价和衡量高速电气化铁路弓网关系一个重要参数。3第二章接触网硬点产生的原因分析2.1接触网硬点的大概原因因素1、在现场施工过程中,架设接触线一般采用小张力放线施工方法。由于缺乏必要的张力标准理论数值指导,具有很大的不稳定性,从而加大了接触线架设的张力不均匀度,特别是在起锚和落锚时,需要重新紧线、松线,更是加剧了这一状况,极易使接触线在外力作用下发生变形、扭曲、硬弯,造成硬点。2、在完成承力索及接触线架设后,由于种种原因不能及时安装吊弦及定位装置,承力索与接触线间一般要采用临时吊线固定,而对临时吊弦的制作、安装没有统一规格,在现场施工过程中随意性较大,导致临时吊弦长度参差不齐,长度较短的临时吊弦悬吊点因长时间承受较大负荷而产生硬点。3、在架设后的接触导线初伸长蠕变还没有拉伸到位时就安装吊弦和定位装置,在后期导线初伸长蠕变拉伸到位后,会在吊弦和定位线夹安装处产生硬点。4、接触网施工中出现的踩踏和用力拉、拽导线等不规范作业,造成接触导线线面不平直,形成硬弯或扭面,造成硬点。5、由于线路与桥梁连接处跨距比远高于1:1.25,跨线桥下接触网结构高度降低,刚性增加,造成接触网弹性差异较大,受电弓运行轨迹产生突变,并以硬点形式体现。或在检调中由于处理不当很容易存在导线坡度和弹性变化,在导线坡度较大或导线坡度转换点,就会造成较大冲击硬点。6、影响硬点形成的因素。影响接触硬点的因素很多,除机车车速、加速度以外,如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的质量、接触网方面的悬挂弹性系数(接触悬挂张力、接触网跨距、接触悬挂导线及承力索单位长度重量、接触悬挂结构形式等都影响到接触悬挂弹性系数)、接触网的振动频率、周期等。42.2接触硬点的具体原因因素1、设计原因：由于绝缘锚段关节处和分相绝缘锚段关节采用的特型定位器，定位器重量较重且集中，引起定位处的弹性降低；元件式分相、分段接头处，电连接线线夹处，隔离开关、避雷器及上网的电连接重量较重且集中，从而引起受电弓的接触力突变，造成较大冲击硬点。2、材质原因：采用合金接触导线晶粒不均匀，导线内部存在应力，在张力作用下形成波浪弯，接触导线在制造或缠盘过程中形成硬点。由于生产工艺和材质成分的不同，有的接触线材质较硬，容易形成不规则硬弯。从接触线磨损程度上看，磨损程度忽大忽小，硬弯呈上下弧形，间距为100～200mm。在接触线上留下宽度为2～4mm的磨痕，产生连续硬点和对应的连续火花。3、施工原因：接触导线在放线过程中没有采用恒张力或采用较小张力放线、没有按照施工工艺放线形成硬点；4、供电原因：接触网定位线夹、吊弦线夹、电连接线夹、接头线夹、中心锚结线夹偏斜；定位坡度偏大（偏小）处所，定位器止钉间隙不标准，弹性较差(无法正常抬高）；局部导线坡度变化大（跨线桥、隧道口等处所接触导线高度变化剧烈引起接触线坡度较大），定位点间、吊弦点间高差超标，吊弦受力不均匀或某一吊弦受力较大，形成硬点。5、线路原因：特别是在列车提速以后，线路的质量对受电弓与接触网的接触力影响很大。如道床的弹性系数、振动周期、道床和轨道病害等。还有工务部门在未与牵引供电设备管理部门联系情况下，擅自起道、拨道等作业，造成轨面、曲线超高和侧面限界超出容许范围，导致接触导线高度和拉出值超标，形成硬点或打引。6、接触网零部件产生的硬点：在分相、分段、导线定位器、电连接线夹处、补强处等，由于重量的突然增加,受电弓的接触力突变,形成硬点。57、其他原因：工务线路路基（特别是桥头处、隧道口处、路堑和路堤连接处、钢轨接头处、道床翻浆处、三角坑处）以及抬拨道引起接触网参数变化，线路晃车检测出硬点。8、接触导线不平直产生的凸凹点1)导线死弯：施工或检修时，因各种原因(如无张力放线、使用夹线工具不当、导线张力不足引起驰度过大、人员上、下导线、重物挂在导线上等等)造成的接触线弯曲变形，特别是上下弯造成离线及离线后的冲击硬点。2)导线坡度变化：接触网在线路与桥隧、站场与区间、联接处及锚段关节处等，如果在检调中处理不好就很容易存在导线坡度及坡度变化，在导线坡度较大或导线坡度转换点，就会造成较大冲击硬点。9、接触网零部件、设备产生的硬点1)集中负荷：如在分相、分段、导线接头处、电连接线夹处、补强处等，由于重量的突然增加，受电弓的接触力突变；2)安装缺陷：接触线上的零部件安装不规范，撞击受电弓。如电连接偏斜、吊弦偏斜、接头线夹偏斜、定位器坡度过大造成线夹偏斜碰弓或定位器对导线有集中压力(坡度过大时对导线是负压力)等等。10、非接触网原因产生的硬点如线路三角坑、受电弓振动、摆动等等。常见的有以下几种情况：1）机车受电弓产生的硬点在机车的运行取流过程中，运行的受电弓与接触网之间进行的相互作用、相互匹配非常复杂，影响受流质量的主要参数有静态接触压力、动态接触压力、摩擦力、受电弓振动频率、接触网振动频率、机车运行速度、接触网传播速度等等。影响接触硬点的因素也很多，除机车车速、加速度以外，如受电弓的弹性系数、受电弓归算到接触导线上的质量等都能影响6到接触网硬点。受电弓归算到接触导线上的质量，是计量硬点的关键数值。受电弓弓头(包括滑板)质量是受电弓归算到接触导线上质萤的主要组成部分，从弓网接触(冲击)关系我们知道，受电弓弓头质量越小．受电弓对接触网的冲击力就越小。无疑受电弓的弹性越好对减小硬点就会越好。由接触网的接触悬挂结构型式、接触悬挂张力、接触网跨距、接触悬挂导线及承力索单位长度重量、接触网的振动频率、周期等这些构成的接触网弹性系数也是与受电弓接触受流的质量有很大关系的。2）线路产生的硬点线路也是