高速铁路接触网动态检测技术研究

高速铁路接触网动态检测技术研究

作者：刘德明钟方均

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第28期

摘要：接触网是电气化铁路重要的组成部分，高速铁路由于行车速度的大幅提高，对接触网悬挂形式提出了更高的要求：受流性能满足高速铁路的运营要求、安全可靠、结构简单、维修方便、工程造价低。本文通过对高速电气化铁路运行过程中产生的高差、硬点、接触压力等长期影响行车的缺陷分析，剖析了其形成的主要原因，通过对接触网动态检测技术的研究，以期在实际操作中可以提供相应的理论借鉴。

关键词：高速铁路接触网动态监测技术研究

列车高速运行时对接触网作用，接触线产生较高频率的波动。在静止状态下接触线和受电弓能具有良好的接触。在低速运行条件下，它近似于静止状态，一般保证接触线对受电弓的正常取流。但是当列车运行速度超过 160km/h 时，因接触悬挂沿跨距的弹性不均匀以及受电弓的惯性力的影响，会使受电弓在垂直方向产生具有一定振幅的振动。从而接触线与受电弓之间的接触压力也将产生变化。在接触压力趋近于零或小于零时，会导致离线，取流被破坏，这就是受流的不良状态。为了降低弓网离线率，要求接触网具有较大的张力体系、高度的平顺性，以保证良好的受流供电。

一、高速电气化铁路接触网动态检测管理现状

从国外的情况来看，德国、法国、意大利、日本等国都已在本国相应的基础设施检测单位建立了一套从检测、数据分析到养护维修辅助决策的管理体系，该管理体系的实施为及时发现接触网动态缺陷、研究弓网关系、优化接触网设计做出了重要贡献。我国接触网动态检测的研究起步较晚，尚未建立集中统一的接触网动态检测管理体系。目前的接触网动态检测仍然是路局分散管理，各路局在诊断方法、评价标准、检测设备的标定等各个方面存在较大不同，更无法在信息资源上实现共享，这种不统一的状况如果长期存在不仅将会大大阻碍我国高速接触网动态检测理论的发展，而且会降低运营维护单位的工作效率，甚至会留下安全隐患。从检测技术的飞速进步以及我国电气化铁路的迅猛发展来看，建立全路集中统一的接触网动态检测管理体系时机已日趋成熟。

二、高速铁路接触网动态检测技术原理

接触网动态检测分为接触式和非接触式动态检测。接触式动态检测是通过检测受电弓模拟受电弓实际运行状态进行的数据检测，一般检测项目：动态接触线高度、动态拉出值、接触压力、硬点和离线。非接触式动态检测是通过光学扫描成像，对接触线进行非接触的检测，一般检测项目：模拟静态接触线高度、拉出值和接触线磨耗。接触式动态检测原理：接触力的测量

由设置在受电弓滑板固定点的4个压力传感器以及4个加速度传感器进行动态测量。设置在受电弓滑板支架上的加速度传感器，用来测量受电弓弓头在横向及纵向的加速度。设置于受电弓弓头弹簧处的位移传感器，用于测量弹簧的纵向位移，补偿因受电弓弓头位移造成动态检测拉出值的误差，提高动态检测接触线拉出值的精度。设置于底座上的加速度传感器，用于测量底座的垂直方向及横向水平的加速度，补偿因检测车体振动和摆动而影响在受电弓滑板支架上的加速度传感器动态测量精度。旋转电位计设置于底座上受电弓下臂的轴承附近，用于测量上臂和下臂的垂直移动（即通过测量受电弓下臂轴承的旋转角度，生成接触线动态高度）。

三、高速铁路接触网动态检测技术

1、接触网冲击力（硬点）

主要形成原因接触线平顺状态不良、设备结构参数不达标、集中负荷、接触线上线夹安装不规范形成的硬点。（1）接触线平顺状态不良，主要表现为接触线硬（包含上下弯、左右弯、波浪弯、垂直弯）、接触线扭面。造成接触线平顺度不良的原因有接触线本身材质硬弯、接触线放线时未使用恒张力放线施工导致硬弯或扭面、施工人员踩踏导线的施工硬弯等。此类硬点采用接触线校正专业工具（五轮直弯器）、扭面器等专用工具进行校正。（2）设备结构参数不达标，主要表现在接触网线岔、锚段关节、中心锚结、电连接等处所，接触网整体结构复杂，负荷集中，容易形成硬点。原因主要是线岔、锚段关节、中心锚结、电连接等设备，吊弦布置均匀程度、拉出值布置结构、导线高度等。

2、接触线高差

其主要形成原因为接触线的高度、坡度不符合标准。经现场测量分析接触线高差表现在吊弦与吊弦间、吊弦与定位点间、定位点与定位点间高差。其中定位点与定位点间高差属于跨间高差，主要集中在区间、站场导高变化较大的处所；而吊弦与定位点、吊弦与吊弦间高差属于吊弦高差，在区间、站场各处均有可能出现，吊弦高差更能直接反映接触线的平顺度，更有实际意义。

（1）吊弦高差，主要是吊弦与定位点、吊弦与吊弦高差不符合标准。定位点两侧第一根吊弦处接触线高度相等，相对该定位点的接触线高度允许误差±10mm，但不得出现 V字形。调整定位点两端相邻吊弦等高或高差在允许的范围内均可以解决。而吊弦与吊弦间高差按照速度在 250km/h（含）以下区段，接触线坡度为1‰，坡度变化率不大于1‰；速度在 250km/h 以上区段，坡度 0 的标准进行调整。

（2）跨间高差，主要原因是定位点与定位点间高度变化较大。结合现场测量数据，以站场最外端线岔或锚段关节为起点，按照速度在250km/h（含）以下区段，接触线坡度为1‰，坡度变化率不大于1‰；速度在 250km/h 以上区段，坡度 0。调整吊弦与吊弦、吊弦与定位点

之间的高度使之过渡平滑，尽量以抛物线形式过渡，避免出现明显的折拐点。其主要存在设备位置关节式电分相、锚段关节处在过渡区段及低净空桥处所。

3、接触压力

3.1 接触压力分为静态作用力与动态作用力两种。检测装置主要检测接触网动态下的弓网作用力，表现为运行中的受电弓对接触线的瞬时压力，反映了接触网的动态特性。弓网动态作用力大到超过一定范围后，必然造成接触网和受电弓的不合理的磨耗，降低其合理使用年限；弓网动态作用力低到超过一定范围后，其取流效果又会下降，产生离线拉弧烧弓，也会降低其合理使用年限。主要形成原因为吊弦、定位点高差过大、导线坡度过大、关节处过渡区不平滑。处理方法：一跨内导线高差超过 150mm 时，就产生了接触压力缺陷，通过调整吊弦高度消除缺陷。

3.2 导线坡度过大导致接触压力缺陷，在支柱两侧吊弦间导线高度下降近 100 mm，坡度明显超差，应通过调整导线高度，减少坡度消除缺陷。支柱定位点导线高差超过 150mm时，产生了接触压力缺陷。原因是弹性吊索张力不符合要求或弹性吊弦长度不当，可通过调整弹性吊索张力或弹性吊弦长度消除接触压力缺陷。

结束语

高速电气化铁路与普通铁路相比较，其最大的特点就是要运输量大、运营速度快、安全可靠。接触网和受电弓的安全可靠和经济高效运行，将是制约世界各国铁路发展的最大话题。随着我国高速电气化铁道及客运专线的建设，对接触网相关技术提出了更高的要求。只有妥善解决好高速列车受电弓在与接触网滑行中的各种问题，高速铁路才可以有更大的发展。

参考文献

[1]. 鲁强.浅谈接触网动态硬点形成原因分析及处理[J].科技信息.2011（16）

[2]. 鲁开金.高速铁路接触线张力优化方案[J].黑龙江科技信息.2011（17）