弓网系统

新干线于1964年10月1日，东京奥运前夕开始通车营运， 第一条路线是连结东京与新大阪之间的东海道新干线
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1. 弓网系统综述
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PS200A型受电弓
双臂菱形 下臂交叉 弹簧上升 空气下降 铜基粉末冶金滑板
1. 弓网系统综述
带弹性组合吊弦的复链形接触网
0,7
0,6
Re 250
0,
10 %
5
u = ((emax- emin) / (emax+ emin)) * 100 %
0,4
Re 330
0,3
8%
Spt 1 2 3 4 5 6 7 Spt
吊弦处
2. 弓网系统的振动特性
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Fc
MH H
KH,CH,BH
meq E
KF,CF,BF
Fc0
SWJTU OCS
弓网系统的振动特性与接触网弹性有关的因素接触网的弹性单位垂直作用力引起的接触线抬升与跨距成正比与接触线和承力索的张力之和成反比page33弹性沿跨距的一致性用接触网的弹性不均匀程度表示弹性及弹性不均匀度与接触线截面线索张力接触网跨距结构高度预弛度及有无弹性吊索有关与接触网施工精度有关swjtuocs200906162
TSG1(1978)
M7(6Y2)
AM51BU(6G)
受
电
AM51UF(8K)
弓
LV-2600(6K)
TSG3(1993)
DSA系列(200、250)(Stemmann-Technik)
8WL0系列(6YH69、SSS400+)(Siemens+Schunk)
TSG15/19
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1. 弓网系统综述
随着速度的增加，动态部件对接触压力的影响越来越大，为了保 持受电弓滑板沿着接触线并不间断地与接触线接触，接触力的值必 须保持在一定范围，即动态范围
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2. 弓网系统的振动特性
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wind
F
F
DYN
F0 FR
FAER FR
F = F0 ± FR + FAER ± FDYN
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1. 弓网系统综述
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1879年，柏林，第一辆电力机车，300m环形线路，DC150V，西门子
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1. 弓网系统综述
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1889年，弓状电流集电器，西门子
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1. 弓网系统综述
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弹性和不均匀性 低的弹性 emax
emax
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低的不均匀性u
emin
emax
emin
弹性 mm/N 弹性 mm/N
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0,7
0,6
Re 250
0,54 mm/N
0,
5
0,4
Re 330
0,3
0,39 mm/N
Spt 1 2 3 4 5 6 7 Spt
吊弦处
2. 弓网系统的振动特性
EN50119关于弓网接触力的范围
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接触线
以内的速度
AC100CuAg 13kN
承力索 18 m BzII 70 15kN
弹性吊索 BzII 35 2.8kN
吊弦
5m
BzII 10
65 m
Re 250
1.80 m
全新的开发，
首次应用铝合金件
接触线
行驶速度可达 280公里/
AC120CuAg 15kN 小时
18 m
承力索
弹性吊索
BzII 120 21kN BzII 35 3.5kN
吊弦
5m
BzII 10
65 m
Re 330
1.80 m
从 Re 250基础上发展起来
。可用一个受电弓，行驶
接触线 AC120CuMg 27kN
速度可达 350 公里/小时。
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1. 弓网系统综述
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接触网 接触线TCG100 承力索Cu90或Tj70
受电弓 ДЖ-5型，双臂
力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系统偏 离其平衡位置时，会产生回复力，促使系统返回原来位置；由于惯 性，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，从而使系统越过平 衡位置向另一侧运动。正是由于弹性和惯性的相互影响，才造成系 统的振动
描述振动的量：位移、速度、加速度等 弓网系统的振动为随机振动——只能用数理统计的方法加以研究
2. 弓网系统的振动特性
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弓网接触力连接两个机械系统（接触网和受电弓），这两部分 均能振荡并且具有各种不同的质量模块、弹性系数、衰减系数和 自然频率。由于接触网具有弹性、在受电弓作用到接触网上时就 使接触线有一定的抬升量。实际上，沿接触线锚段变化的弹性导 致受电弓周期性上下运动，这种运动幅度取决于抬升力本身
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1. 弓网系统综述
SSS400+型受电弓(TSG19)
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优化了框架动力学性能、良好的动力学性能、降低收弓高度、双向运 行。运行速度350km/h
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1. 弓网系统综述
安装在高速动车组上的SSS400+型受电弓
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地中海高速(2001) 速度= 350km/h 承力索:锡青铜116mm2,20kN 接触线:铜合金150mm2,25kN
1. 弓网系统综述
德国受电弓的发展SBS源自5受DSA350S
电
弓
DSA350SEK
SSS400+
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Re160、Re200接触网时使用,碳滑板 三元弓,最高速度350km/h，碳滑板
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2. 弓网系统的振动特性
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与接触网弹性有关的因素
接触网的弹性（单位垂直作用力引起的接触线抬升)与跨距成 正比，与接触线和承力索的张力之和成反比
弹性沿跨距的一致性用接触网的弹性不均匀程度表示 弹性及弹性不均匀度与接触线截面、线索张力、接触网跨距、 结构高度、预弛度及有无弹性吊索有关，与接触网施工精度有关
受电弓设计
接触网、轨道等
弓网接触压力F——受电弓与接触 网之间的接触力
静态接触压力F0 ——驱动机构使滑 板与接触线间产生的接触压力
磨擦力FR ——关节间的磨擦力，与 弓头运动方向相反
空气动力接触压力分力FAER ——气 流对受电弓的抬升力
动态接触压力分力FDYN ——由垂直 振动引起的惯性力
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三 方
接触质量
面
（受流质量）
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运行寿命
静态接触电阻 弓网系统电弧
机械摩擦 （磨耗）
电气磨损
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弓网振动
小接触面传 输大电流
受流摩擦磨损
1. 弓网系统综述
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研究弓网系统的最终目的
弓网系统通过不间断的机械、电气接触向电动列车 供电，在满足一定的经济、技术条件下，供电可靠性、 接触(受流)质量及弓网系统的运行寿命依赖于受电弓和 接触网的设计、安装（施工）、运行维护方案及其大量 参数的选取
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受电弓与接触网系统
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牵引供电系统
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弓网系统的核心问题
固
接触点（纽带）
定
设
备
移 动 设 备
运行可靠性
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接触质量
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机械作用 电气作用
电能传输！
材
料
两个振动子系统 匹
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1. 弓网系统综述
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研究弓网系统的方法
弓网系统是一个整体，研究接触网离不开受 电弓，研究受电弓离不开接触网
不同速度段的弓网系统，要解决的问题也不尽 相同
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2. 弓网系统的振动特性
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任何一个可以用时间的周期函数描述的物理量,都称之为振动
（接触压力与抬升） 配
小接触面传输大电流
（接触电阻与燃弧）
运行寿命
摩擦磨损
（机械摩擦与电气磨损）
主要内容
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1. 弓网系统综述
2. 弓网系统的振动特性
3. 弓网系统的电接触特性
4. 弓网系统的摩擦磨损
5. 弓网系统的动态仿真
6. 受电弓
7. 接触网的设计与施工
8. 弓网系统参数测量与弓网关系优异评价
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0系动车组,双臂,铜基粉末冶金滑板 200系动车组,双臂,铜基粉末冶金滑板 100系动车组,双臂,铜基粉末冶金滑板
300系动车组,双臂,浸金属碳滑板
700系动车组, Z型弓
1. 弓网系统综述
日本接触网
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Max:50m
镉铜线80mm2 镉铜线60mm2 硬铜线110mm2 导高:5000mm
弹性均匀，能满足210km/h受流需要 振幅较大，侧风时受流恶化
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1. 弓网系统综述
日本受电弓的发展
PS200A
PS201
受
电
PS202
弓
TPS203
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TPS301
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ZH
ZE ZL
两自由度模型
2. 弓网系统的振动特性
接触力将弓与 网联系在一起
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当受电弓与 接触网接触并 高速运行时， 受电弓弹簧系 统的振动、车 体的振动以及 风力等因素均 参与作用，受 电弓弓头在上 下、左右、前 后三个方向产 生运动
中国铁路受电弓
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1. 弓网系统综述
中国铁路受电弓
DSA200
DSA250
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WBL88
CED180
1. 弓网系统综述
8WL0 127-6YH69型受电弓(TSG15)
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标准受电弓，碳滑板 标准受电弓，SSS87改进型，碳滑板
1. 弓网系统综述
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德国接触网
14 m
承力索
弹性吊索
BzII 50 10kN BzII 25 2.3kN
吊弦 BzII 10
80 m
14 m
Re 200 mod
1.80 m
从 Re 200基础上发展起
来 适用于230公里/小时
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1. 弓网系统综述
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固定设备与移动 设备联系的纽带
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1. 弓网系统综述
移动设备 动态耦合 固定设备
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接触点
相互作用
评价
弓网关系
评价指标
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1. 弓网系统综述
评价弓网关系的指标
运行可靠性
接触线抬升 接触线横向位置
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2. 弓网系统的振动特性
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x
SA
mD1 mD2
A EIA
SB
kD1
m m D1 D2
B EIB
L
kT1 mAT1
Dropper
mBT1
Tower
kTW mATW
Support wire
SA
mBTW
Contact wire
kDP
SB
mDP
接触网包括接触线、承力索、吊弦、定位器以及其它零件，既 有均布质量，又有集中质量，是一个非常复杂的振动系统
1961年8月15日，中国，宝凤段电气化铁路开通
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1. 弓网系统综述
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2008年6月24日，CRH3，京津城际客运专线，394.3km/h
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1. 弓网系统综述
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中国铁路受电弓
ДЖ-5(苏)(6Y1)
Q3
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2007年4月3日，TGV，法国东部线，574.8km/h
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1. 弓网系统综述
法国受电弓的发展
AMDE
受 电
GPU
弓
CX
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东南线,最高速度380km/h。Z型子母弓, 碳滑板
大西洋线,最高速度515.3km/h。单层Z型 弓,碳滑板(也可使用金属滑板)
东部线,最高速度574.8km/h。碳滑板
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1. 弓网系统综述
法国接触网
大西洋高速(1989) 欧洲北部高速(1993) 速度= 300km/h 承力索:锡青铜65mm2,14kN 接触线:Cu150mm2,20kN
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东南高速线(1981) 速度= 270km/h 承力索:锡青铜65mm2,14kN 接触线:Cu120,15kN 导高:5080
1500mm
承力索：St180 24.5kN
辅助承力索：Cu150 11.8kN 接触线：GT170 17.6kN
1. 弓网系统综述
日本接触网
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950mm
Max:50m
承力索：Cu150 19.6kN 接触线：CS110 19.6kN
1. 弓网系统综述
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2. 弓网系统的振动特性
接触网的弹性
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弹性曲线
平均弹性
弹性=抬升量/抬升力
平均弹性
弹性不均匀系数
相对弹性
2. 弓网系统的振动特性
接触网的弹性比较
反定位 装置
跨距中心
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正定位 装置
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2. 弓网系统的振动特性