受电弓与接触网系统电接触特性
受电弓与接触网相互作用综述
受电弓与接触网相互作用综述吴积钦，李岚摘要：不同类型的受电弓和接触网组合会产生不同的相互作用性能。
这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面，这些方面相互独立又相互依存。
几何相互作用是弓网系统的基本矛盾，当列车运行到一定速度时，弓网动态相互作用成为弓网系统的主要矛盾。
受电弓与接触网的相互作用性能是弓网系统方案设计及相关标准制订的依据。
关键词：受电弓；接触网；相互作用受电弓与接触网的相互作用（俗称弓网关系），不同类型的受电弓—接触网组合会产生不同的相互作用性能。
这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面。
1几何相互作用接触线是受电弓的滑道，接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使受电弓沿接触网顺利滑行。
接触线在线路上方的几何特征值须与受电弓的几何特征相适应。
1.1受电弓的几何特征受电弓的几何外型越小，对线路的结构限界要求就越低，但接触网的跨距就越小；几何外型越大，接触网可以采用的跨距就越大，但对线路的结构限界要求高。
各国铁路部门根据各自情况确定受电弓的弓头几何外型。
中国铁路受电弓弓头的几何外型遵循UIC608附4a规定，弓头总长度为1950mm。
受电弓的工作范围等于其上部工作位置与下部工作位置之差，通常为2000mm左右。
1.2架空接触网的几何特征接触线在线路上方的几何特征值可用横向与垂向2个方向的参数表征。
垂向特征值主要有接触线高度、接触线坡度、接触线在定位点处的抬升等；横向特征值主要有接触线拉出值、侧风作用下的横向偏移值等。
垂向参数应保证受电弓在工作范围内的正常运行；相对于轨道平面垂直中心线的横方参数应确保任何情况下有一支接触线在弓头工作范围内。
弓网接触压力的测量已经表明，接触线空间位置的不连续性会引起接触压力瞬间的较大变化。
2弓网材料接口接触线和滑板的磨耗以及弓网接触点的允许电流很大程度上依赖于两部件的材料组合。
2.1滑板滑板应满足弓网系统的机械及电气要求，通常要求滑板接触电阻小、熔点高、导热性良好、质量小、机械强度高、弹性好、与铜或铜合金接触线之间的摩擦系数小、便于实现轻量化和标准化等。
轨道交通受流系统受电弓与接触网动态相互作用
轨道交通受流系统受电弓与接触网动态相互作用1 范围本标准规定了受电弓与架空接触线之间动态相互作用时匹配性能参数测量方法的输出功能和准确度要求。
本标准适用于轨道交通受流系统。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 21561.1—2008 轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第1部分：干线机车车辆受电弓（IEC 60494-1：2002，IDT）GB/T 21561.2—2008 轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第2部分：地铁和轻轨车辆受电弓（IEC 60494-2：2002，IDT）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1弓头 collector head受电弓中由框架支承的部件，它包括滑板、弓角并可以有一个悬挂装置。
[GB/T 21561.1—2008，定义3.2.3]3.2接触点 contact point滑板和接触线之间的机械接触点。
3.3弓头工作区域 working area of collector head正常运行时，接触点在滑板上可能的横向和垂向范围。
3.4接触力 contact force受电弓与架空接触网作用的垂直力，是一架受电弓所有接触点的力之和。
3.5平均接触力F m mean force接触力的统计平均值。
3.6静态力 static force在受电弓升弓装置的作用下，弓头向上施加在接触线上的垂直力。
在受电弓升起的同时机车车辆是静止的。
[GB/T 21561.1—2008，定义3.3.5]3.7空气动力 aerodynamic force由于受电弓部件周围的空气流动而作用在受电弓上的附加垂向力。
3.8准静态力 quasi-static force特定速度下静态力和空气动力的总和。
3.9锚段长度 tension length接触网两个下锚固定点之间的距离。
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
Page 7
1. 弓网系统综述
Page 8
SWJTU OCS
2009.06.16
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
Page 37
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)
受电弓与接触网系统电接触特性
果表 明：弓网系统具备固定 、滑动及可分离等方面 的电接触 特性 ；弓网系统 电火花现 象与滑板 和接触线材 料 的 导 电性能密 切相关 ，铜镁接触线与碳滑板 ２ 种较高 电阻率 的材料组 合决定 了两者 的接触 电阻 比较 大 ，使 得滑动 接触过程 中的 电火花现象剧烈 。取流量较大的 电动列 车在起 步或低 速运行 时 ，由接触 电阻引起 的热能有 可能导
小 ，因而 出现局部 的 附加 电阻 ，称 为 “ 收缩 电阻” 。 电流通过 接触 区域 时还会 遇 到准金 属接触 ，电子通 过极 薄 的膜时 还会 遇到 另一 附加 电阻 ，称 为 “ 电 膜
即使 滑板 和接 触线之 问具 有很 大 的接 触力 ，在 接 触区域 也 只有少数 的点 （ 面 ）实 际发 生 了真正 小
势 ，专 家学 者对 弓网 系统 的火花 与燃 弧现象 存在 不
同见解 ＿ ］ １ 。随 着旅 客 列 车 高速 化 及 货 物 列 车 重 载 化 的实 施 ，有必要 依据 电接 触理论 ，对 弓网系统 电 接 触特性 进行 研究 ，对 弓 网系统运 行 中 出现的一 些 现 象做 出 合 理 解 释 ，为 解 决 这 些 问 题 提 供 理 论 依
通过 相对 静止 的 弓 网接 触点 获取 电能 。由于接触 电 阻 的存在 ，当 电流通 过 接 触 点 时必 然 产 生 焦 耳热 ，
触 电阻可 用下 式计算 ：
Ｒ 一 ４ｌ＋ ｐ
以
＋ 尺ｆ
式 中 ：尺 为单个 导 电斑 点 的接 触 电阻 ；Ｒ 为单 个 导 电斑 点 的表 面 膜 电阻 ；ｌ ，１ 分别 为接 触 线 和滑 Ｄ ０ ２ 板材料 的 电阻率 ；以为 单个导 电斑 点 的半径 。 如 果 通 过导 电斑 点 的 电 流 增 大 或 接 触 电 阻增
高速铁路牵引供电系统—高速铁路受电弓
• （1）具有很高的安全性 • （2）具有良好的受流性能 • （3）应采用状态维修，减少维修带来的干扰 • （4）具有较高的可靠性和较长的使用寿命
高速铁路的受流技术及其评价
高速铁路接触网—受电弓受流系统的新特点
• 3、高速受电弓的特性
• （1）小的静态抬升力差 • （2）较小的归算质量 • （3）良好的跟随特性 • （4）大的横向刚度 • （5）良好的气动力外型和气流调整装置 • （6）与接触导线摩擦性能相匹配的滑板材料及钛合金材料 • （7）具有紧急降弓控制系统
综合接地的必要性
• 钢轨铺设于地面上，与地不良绝缘，存在对地漏 泄电阻。对于普速电气化铁路，钢轨对地漏泄电 阻较低，列车牵引电流也不大，正常运行时，钢 轨电位不高，将钢轨作为地线用于某些沿线设备 接地，一般不会引发设备和人身安全问题。必要 时才增设小型地网。
综合接地的必要性
• 高速铁路（与既有线不同）的一些特征： • （1）列车牵引电流大 • （2）牵引网短路电流大 • （3）钢轨对地漏泄电阻高
• 评价弓网受流质量从以下七方面考虑：
• 1、弓网间动态接触压力 • 2、接触导线最大垂直振幅 • 3、接触导线的抬升量 • 4、离线 • 5、硬点 • 6、接触网的静态弹性差异系数 • 7、接触导线弯曲应力
高速铁路的受流技术及其评价
接触网-受电弓系统的受流质量评价
• 接触网—受电弓系统的受流质量与接触网和受电 弓的匹配性能有很大关系。
高速铁路牵引供电系统
高速铁路受电弓
高速铁路受电弓
高速列车电力牵引受流的主要特点
• 1、接触网（与受电弓）的波动特性。 • 2、高速列车在高速运行时所受的空气阻力较常
速列车大得多，空气动态力也是影响高速受流的 一个重要因素。 • 3、受电弓从接触网大功率受流问题。
接触网与受电弓
接触网与受电弓1 概述接触网与受电弓是一个整体，研究接触网不能抛开受电弓；研究受电弓不能抛开接触网。
为保证接触线与受电弓间的相互作用不出现故障、受电弓滑板与接触线匹配、降低弓线间的磨损，接触线的布置必须横向偏移于线路中心线。
为使接触线和受电弓滑板磨损降到最低程度，应对接触线和受电弓滑板提出要求，这些要求应在设计受电弓和接触网时予以考虑。
受电弓的作用是将电能传输到电动牵引装置上。
对于辅助设施、生活设施的固定用电与牵引车辆运行的移动用电两方面来说，电力传输都应安全可靠。
受电弓包括主架、臂、弓头和传动装置。
受电弓和接触网相互作用的基本要求是：由于受电弓在运行中相对于接触网作横向运动，而受电弓弓头必须总是超出接触线最不利的位置，只有在运行中接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使系统顺利运行。
在正常运行时，接触线在滑板上的滑行是最重要的。
受电弓有上、下两个工作位置，这两个位置之间的范围便是工作范围。
1.1 接触网的要求接触网设备必须能可靠地将电流传输给牵引车辆，机械设计尺寸一定要特别适合于运行速度。
接触线是接触网的重要成份。
1.1.1 接触线受电弓沿其行走的预张力线称为接触线，刚性接触网的接触线由于汇流排的作用，几乎无张力。
接触线起到接触滑道的作用，它保证将电能不间断地传输到车辆受电弓上。
为了使受电弓滑板的磨损均匀，接触线与受电弓中心线形成交角，以之字形或S字形布置。
由于铜或铜合金有较高的导电性、硬度及其承受温度变化和抗腐蚀的能力，硬拉电解铜和铜合金已成为全球使用的导线材料。
暴露在空气中的铜的表面形成一层硬的、能导电且不会阻止电流流动的氧化层。
这就是为什么铜比具有较差导电氧化层的铝来说更适合作为滑动接触材料的原因。
银（0.1%）或镁（0.5%）的合金添加剂用来进一步改善铜线的机械和热性能，从而使用较高张力的铜线。
接触线是被滑过的受电弓磨损的。
此外，用于受电弓和接触线接触的材料的组合也对这些部件的磨损率有影响。
受电弓_接触网系统动力学模型及特性_梅桂明
d dt
TL -
TL = QT
( 1)
得到框架的微分方程 f 1 (T)T¨ + f 2 (T)T2 + f 3 (T)T+ f 4 (T) si gn(T) +
f 5 (T,T) = f 6 (T)¨zL
Abstract: Fo r t he civi l C H160-0 sim ple stit ched ca tena ry o n t he high-speed railw ay a nd SS7 pantog raph, the fi nit e elem ent model of the catena ry is sep up. The natural f requency and the cor respo nding mo de are calculat ed and t he equatio n of th e vibratio n is educed. The no nlinea r dynami cal di ff erentia l equati on of the pantog raph is li st. By t he Taylo r series, the no nlinea r model is li nea ri zed and the equiv alent pa ram eters o f the f ram e o f the panto graph a re g ai ned. T he v ertical coupling dy namic m odel of the pant og raph /ca tena ry syst em is establi shed. Based on the linea r m odel and the nonli near model of the pantog raph, the com puta tio n a nd the compari so n of the si mulatio n on the dy namic characteri sti c of the pant og raph /cat enary syst em a re co me out w ith the vibrati ng respo nses of the locomo tive a nd t rack taken i nt o co nsidera tion. Key words: pantog raph; cat enary; coupli ng; dy namics; nonli near; linea ri za tion Author resume: M EI Gui-mi ng ( 1974-) , male, a docto ral st udent of Sout hwest Jiao to ng Univ ersi ty , eng ag ed i n the study o f dy namics o f the pantog raph /cat enary syst em.
受电弓与接触网相互作用综述
受电弓与接触网相互作用综述吴积钦，李岚摘要：不同类型的受电弓和接触网组合会产生不同的相互作用性能。
这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面，这些方面相互独立又相互依存。
几何相互作用是弓网系统的基本矛盾，当列车运行到一定速度时，弓网动态相互作用成为弓网系统的主要矛盾。
受电弓与接触网的相互作用性能是弓网系统方案设计及相关标准制订的依据。
关键词：受电弓；接触网；相互作用受电弓与接触网的相互作用（俗称弓网关系），不同类型的受电弓—接触网组合会产生不同的相互作用性能。
这些性能主要体现在两者之间的几何相互作用、材料接口、弓网电接触及动态相互作用等方面。
1几何相互作用接触线是受电弓的滑道，接触线不离开受电弓弓头的工作范围才能使受电弓沿接触网顺利滑行。
接触线在线路上方的几何特征值须与受电弓的几何特征相适应。
1.1受电弓的几何特征受电弓的几何外型越小，对线路的结构限界要求就越低，但接触网的跨距就越小；几何外型越大，接触网可以采用的跨距就越大，但对线路的结构限界要求高。
各国铁路部门根据各自情况确定受电弓的弓头几何外型。
中国铁路受电弓弓头的几何外型遵循UIC608附4a规定，弓头总长度为1950mm。
受电弓的工作范围等于其上部工作位置与下部工作位置之差，通常为2000mm左右。
1.2架空接触网的几何特征接触线在线路上方的几何特征值可用横向与垂向2个方向的参数表征。
垂向特征值主要有接触线高度、接触线坡度、接触线在定位点处的抬升等；横向特征值主要有接触线拉出值、侧风作用下的横向偏移值等。
垂向参数应保证受电弓在工作范围内的正常运行；相对于轨道平面垂直中心线的横方参数应确保任何情况下有一支接触线在弓头工作范围内。
弓网接触压力的测量已经表明，接触线空间位置的不连续性会引起接触压力瞬间的较大变化。
2弓网材料接口接触线和滑板的磨耗以及弓网接触点的允许电流很大程度上依赖于两部件的材料组合。
2.1滑板滑板应满足弓网系统的机械及电气要求，通常要求滑板接触电阻小、熔点高、导热性良好、质量小、机械强度高、弹性好、与铜或铜合金接触线之间的摩擦系数小、便于实现轻量化和标准化等。
浅析接触网弹性与受电弓相互关系及改进措施
Ｑａ 一受电 弓压力的动力分力 ； Ｑ 一 受电弓压力 的空气动力分力 ； ｋ 受电 弓与接触线 间的接 触压力 成为衡 量 取流质量 的标准 。 可见 ， 保持机车受电弓与接触 线间的正 常工作压力使其变化越小 ，对受 电弓 取流越有利 ，因此运行中的接触 网应具有 良好 的弹性 和稳定性 ， 以便在气象条件变化时 ， 受电 弓沿接触线 滑行不 出现上下振动 ， 保持 受电弓 与接触线间 的正 常工作压力 ，保证受 电弓从接 触线下正常取流 。充分说明了接触 网弹性 和电 力机车 和受 电弓之间 的密切联系是保证 机车安 全、 可靠 、 高速运行 的条件 。 ２受 电弓性能对接触 网的影响 受流器分为 ： 受电弓受流器 、 弓形受 流器 、 杆形受 流器 、 侧面受流器和轨道式受流器。 受电 弓受 流质量最好 ，形状为倒三角形 ，弓可以升 降，广泛应用 于电气化铁路高速干线 大功率电 力 机车上 。如神朔铁路 Ｓ ４ Ｓ Ｂ电力机车上 ， 受电 弓有静态特性 和动态特性 ，受电弓的工 作特点 靠滑动接触受 流，基本要求是滑板与接 触导线 有保持可靠 的电接触 ， 同时磨损要小 。 为此必须 保证 受电弓滑板 与接触导线间有一定 的接触压 力（ 压力 ） 电 弓的受流性 能在很 大程度 上 互 ， 受 决定 于滑板 与接触导线问 的接触压力。接触压 力过大， 将使机械磨损增加 ， 甚至造成滑板局部 拉槽 ，进而造成接触导线跳拉弧。接触 压力过 小， 将引起接触 电阻增 大 ， 使功率损 耗增Ｊ （ ＝ Ｊ Ｐ ｎ ｒ） Ｒ， 同时还 容易产生 离线 和电弧 ， 因此为 了保 证可靠 受流 ， 电弓的结构应能保证其滑板在 受 工作高度范围内具有不变 的、大小合适的接触 压力 。 在静止状态下 ， 接触 压力与受 电弓高度 的 关系 。 为受电弓的静态特性 。 称 受电弓活动关节处有摩擦力存在。因此受 电弓上升下 降时特性 曲线不 同。 电弓上升时 ， 受 摩擦 力 Ｆ 将 阻止其上升 ， ｘ 使接触压力减小 。受 电弓下降时摩擦力 又阻止其下降 。从而使接触 压力 增 大 。两 条 特 性 曲线 间 相 差 约 为 两 倍 的摩 擦力 。为了减少受 电弓在工作过程 中接触压力 的变化， 采取措施减小摩擦力 。机车运行时 ， 受 电弓将 随着接触线高度变化而上下运动 ，其接 触压力不仅 和受电弓性能有关 ，而且和接触 网 结构 、 性能也有很 大关 系。 就受电弓而言 。接触 压力不仅 与静态 压力 有关。而且与受电弓上下运行 时惯性力（ 即受电 弓的动态特性） 也有关 。因此 ， 在保证一定 的机
浅析城市轨道交通弓网配合实际问题
浅析城市轨道交通弓网配合实际问题提要：城市轨道交通运营过程中难免会产生各类故障问题，解决实际问题对城市轨道交通运营工作蓬勃健康发展的重要性不言而喻。
弓网系统配合问题一直是城市轨道交通问题研究分析的重点，面对实际弓网系统配合问题应及时提供相应的解决方法。
关键词：城市轨道交通弓网系统研究分析解决方法一、弓网系统关系背景车辆受电弓与接触网直接接触取流，二者关系密切，相互影响，尤其对于刚性和柔性接触网并存的线路，处理好接触网工程与车辆的接口，对于确保接触网运行品质十分重要[1]。
良好的弓网受流关系取决于两方面因素：一是受电弓和接触网均具备优良的技术性能，二是受电弓和接触网之间具有良好的匹配性，两者缺一不可。
因此要实现弓网间的良好匹配，需要接触网工程设计与车辆制造商之间进行良好的协调。
在满足单弓取流能力下，每列车配置不超过2台受电弓，每台受电弓配置2块碳滑板。
受电弓应采用重量轻、防震性能、弓网追随性、集电稳定性和单弓取流能力更好的气囊式高速受电弓。
由于刚性接触网整体刚度较柔性接触网更大，因此在受电弓选型上建议提高一个等级。
城市轨道交通车辆受电弓的静调抬升力直接决定了弓网之间的压力及其变化范围，是决定车辆受流品质的重要参数，同时也关系到停车取流时弓网间的接触电阻是否造成局部过热或烧蚀接触线。
电气化铁道采用交流25kV电压供电，接触网供电的线路一般采用单根接触线，单弓电流最高只有400A左右，受电弓静态抬升力约为70N，对于单根接触线是适宜的；城市轨道交通架空接触网通常采用直流1500V电压供电，单弓电流高达1500A左右，柔性接触网采用双接触线，受电弓静态抬升力约为120N，大量应用经验表明也是适宜的。
近年来我国地铁大量线路采用了地下线路刚性接触网、地面线路柔性接触网的供电方式，刚性接触网只有单根接触线，接触面上承受的受电弓压力和电流密度相对于双接触线的柔性接触网成倍增加，更大大超过电气化铁路弓网之间压力和电流密度，从弓网之间机械磨耗和电气磨耗的机理分析，接触线磨耗量都会大幅增加，因此合理设置受电弓的抬升力十分重要。
弓网滑动电接触摩擦力特性与建模研究
弓网滑动电接触摩擦力特性与建模研究郭凤仪;陈明阳;陈忠华;时光;回立川【摘要】电气化铁路受电弓与接触网(弓网)系统的载流摩擦性能是影响列车受流和受电弓滑板磨损的关键因素.该文利用销盘式高速载流摩擦磨损实验机,以浸金属碳磨销与纯铜盘为摩擦副,获得与压力载荷、滑动速度、电流密度相关的摩擦力特性规律.摩擦力随着压力载荷的增加而增大,随着电流密度的增加而减小,随着滑动速度的增加而增大.并且随着压力载荷的增加,摩擦力的增大幅度逐渐变缓.在此基础上,采用支持向量机建立弓网系统下与压力载荷、滑动速度、电流密度相关的摩擦力回归模型,采用遗传算法进行参数优化.利用实验数据,验证模型的有效性,为今后弓网系统摩擦力的进一步研究提供参考.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)013【总页数】9页(P2982-2990)【关键词】弓网系统;载流摩擦;摩擦力;支持向量机;回归模型【作者】郭凤仪;陈明阳;陈忠华;时光;回立川【作者单位】辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 125105【正文语种】中文【中图分类】TM5010 引言电气化铁路中，受电弓滑板与接触网导线组成一对特殊摩擦系统，即摩擦接触系统和电接触系统，两者之间彼此影响，共同作用，具有复杂性和交叉性[1]。
受电弓与接触网（弓网）系统的载流摩擦磨损性能直接影响电力机车的动力供应和弓网系统的维护成本[2-5]。
而载流摩擦磨损是滑动电接触的主要特征，其中摩擦力是造成接触磨损的主要因素，因此针对弓网系统摩擦力的研究具有现实意义。
有关弓网滑动电接触载流摩擦力方面的研究，国内外一些文献针对弓网系统摩擦系数、磨损率等特性规律进行了分析研究，但都很少涉及摩擦力特性的研究，也未见进行摩擦力建模方面的研究。
电气化铁道弓网受流性能试验方法和评定标准
电气化铁道弓网受流性能试验方法和评定标准（讨论稿）1、应用范围本标准规定了电力机车（包括动车组）受电弓―接触网系统受流性能试验的方法和评定标准。
本标准适应于速度120km/h以上的单臂受电弓和干线接触网的弓网受流性能试验。
2、评定指标2．1 本标准所列各项试验评定指标均按试验速度等级给出界限值，在界限范围内为“合格”；超出界限值为“不合格”。
2．2弓网受流性能评定项目弓网接触压力、离线率、受电弓滑板振幅、接触导线抬升量、硬点、冲击加速度。
2．3 评定项目定义、术语、符号和指标2．3．1 弓网间动态接触压力定义：指受电弓滑板与接触导线间的垂向接触力。
此接触力包括所有接触点的垂向力总和。
术语和符号：F max――分析区段内实际最大接触压力，单位：NF min――分析区段内实际最小接触压力, 单位：Nσ――分析区段内接触压力标准差，单位：NF m――分析区段内接触压力的平均值，单位：NF maxs――分析区段内接触压力的统计最大值，F maxs=F m+3σ, 单位：NF mins――分析区段内接触压力的统计最小值，F mins=F m-3σ, 单位：N分析区段一般定义为一个跨距。
2．3．2 离线定义：指受电弓滑板脱离接触导线的时间。
术语和符号：T max――分析区段内最大一次离线的时间，单位：msμ――分析区段内的离线率。
区段内离线之和与运行时间的比率，单位：％评定指标：2．3．3 受电弓滑板振动幅度定义：指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围，一般用2倍振幅表示。
术语和符号2A=H max-H min，跨距内滑板振动幅度H max—跨距内受电弓滑板的最大高度H min—跨距内受电弓滑板的最低高度2A 受接触网的安装尺寸影响，2A越小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量越好。
说明：对于单臂受电弓 CLOSE 方向指受电弓拐臂与前进方向一致OPEN 方向指受电弓拐臂与前进方向相反。
2．3．4 接触导线抬升量定义：指受电弓经过时，接触导线的最大抬升量，用∆H 表示。
受电弓—接触网系统动力学研究
受电弓—接触网系统动力学研究随着铁路技术的不断发展，受电弓—接触网系统在列车运行中发挥着越来越重要的作用。
受电弓是列车从接触网获取电能的关键设备之一，其工作性能直接影响列车的运行安全和稳定性。
因此，对受电弓—接触网系统动力学的研究显得尤为重要。
本文将从以下几个方面对受电弓—接触网系统动力学进行深入探讨。
受电弓—接触网系统动力学研究不仅对提高列车运行效率具有重要意义，而且直接影响列车的运行安全。
受电弓与接触网之间的动态相互作用是列车运行过程中的重要研究对象。
通过对其动力学研究，有助于深入了解受电弓—接触网系统的运行规律，为受电弓设备的优化设计和接触网系统的改进提供理论支持。
建立受电弓—接触网系统动力学模型是进行动力学研究的关键步骤。
需要考虑到受电弓和接触网之间的动态摩擦、阻尼以及弹性等因素，采用合适的力学模型进行描述。
还需要结合列车运行过程中的空气动力学效应以及其他外部干扰因素，对模型进行进一步完善。
常用的建模方法包括有限元法、多体动力学和控制系统等，可根据实际需要选择合适的建模方法。
建立好受电弓—接触网系统动力学模型后，需要通过仿真软件对模型进行仿真分析。
通过调整模型中的参数，可以分析不同工况下受电弓—接触网系统的动态响应和稳定性。
例如，可以分析受电弓在不同速度、不同接触压力条件下的动态特性，以及接触网系统的振动和稳定性问题。
通过仿真分析，可以找出系统中的潜在问题，为实际系统的优化设计提供指导。
实验研究是受电弓—接触网系统动力学研究的重要组成部分。
通过实验，可以验证动力学模型的准确性和有效性，同时还可以针对实际运行过程中出现的问题进行深入研究。
实验研究包括实验室模拟试验和现场试验两部分。
实验室模拟试验可以在一定程度上模拟实际运行环境，为研究提供便利。
现场试验则可以直接针对实际列车运行过程中的问题进行研究和验证，结果更加真实可靠。
受电弓—接触网系统动力学研究是一个充满挑战和机遇的领域。
随着列车运行速度的不断提高和新技术的不断应用，未来的研究将面临更多新的挑战和机遇。
高速电气化铁路接触网施工技术要点
高速电气化铁路接触网施工技术要点发布时间：2021-06-15T15:33:00.020Z 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张晓龙[导读] 摘要：接触网是高速铁路供电系统的重要组成部分，列车运行时弓-网系统具有滑动电接触的特性。
中铁电气化局集团第一工程有限公司内蒙古呼和浩特 010000摘要：接触网是高速铁路供电系统的重要组成部分，列车运行时弓-网系统具有滑动电接触的特性。
为实现列车高速运行，必须使受电弓在沿接触线高速滑行的过程中达到稳定的受流状态，二者之间相互作用的行为特性受到机车运行速度、弓网电流、弓网接触力等多个参数的影响。
吊弦是接触网中连接接触线与承力索的部件，除起到缓解弓网间运动冲击作用外，还承担着受电弓取流过程中接触网电流再分配的任务。
一旦吊弦断裂，将直接导致接触线局部几何参数发生变化，破坏受电弓取流质量，从而影响列车的安全运行。
关键词：高速电气化；铁路接触网引言接触网硬点是在高速铁路接触网运行中较为常见的一种病态，电力机车运行速度越高，此种病态爆发的概率就越大，受电弓损害亦越严重，同时还会影响受电弓的取流质量，降低接触网的运行品质。
因此，准确把握接触网硬点成因并采取有效整治和防范措施，对于确保电力机车安全运用质量具有重要意义。
一、我国高速铁路电气化工程中接触网工程的技术应用现状腕臂的安装工作主要分为两个部分，分别为腕臂的预配工作以及腕臂的安装工作，在展开腕臂预配工作的过程中，施工人员首先需要对本次工程中的机具运转情况进行探查，确保机器能够满足腕臂预配工作的需求，在腕臂配置的过程中，工作人员需要对关键的截断线以及其他连接部位进行标记，明确管件的使用区域以及使用数据，按照标记完成预制工作，并对腕臂进行二次校验，开展相应的检验工作。
根据施工的要求以及计划领取施工工具，对预配的腕臂进行清点确认。
安装中，需要精准定位每组腕臂的位置，安装人员按照施工技术交底对腕臂进行安装。
施工结束之后，质检人员需要对腕臂的安装情况进行检测，确保腕臂的安装质量达标，填写安装记录。
受电弓与接触网电接触特性
受电弓与接触网系统电接触特性研究1引言电气化铁路的牵引供电系统中，接触网是电气化铁道的主要供电设备，电力机车通过接触网取得电能。
弓网关系对整个电气化铁路系统的正常运营起着非常重要的作用，保证受电弓与接触网导线的良好接触是弓网关系中亟需解决的关键问题[1]。
近年来，弓网系统不良电接触引起的材料烧损及接触线断线事故占弓网事故的比例呈逐年上升之势，专家学者对弓网系统的火花与燃弧现象存在不同见解。
随着旅客列车高速化及货物列车重载化的实施，有必要依据电接触理论，对弓网系统电接触特性进行研究，对弓网系统运行中出现的一些现象做出合理解释，为解决这些问题提供理论依据[2]。
2弓网系统电接触的特征在弓网的运输系统中，电接触主要指滑板与接触线相互接触并通过接触界面实现电流传输的一种物理、化学现象[3]。
电接触形式包括点接触、线接触和面接触，如图2-1所示。
弓网系统相对静止不动时，受电弓与接触网接触区域表现为滑板平面与接触线圆弧面之间的线接触。
无论接触部分如何加工、打磨及运行过程中的相互磨损，在微观上总是凸凹不平的，如图2-2所示。
即使有很大的接触压力使滑板与接触线相互压紧，也只有少数的点(或小面)实际发生了真正的接触，这些实际接触的点(或小面)承受着全部的弓网接触压力。
由于接触线和滑板表面一般都覆盖着一层导电不良的氧化膜或其它种类的杂质，因而在实际接触点(或小面)内，只有少部分膜被压破的地方才能形成电的直接接触，电流实际上只能从这些更小的接触点中通过，如图2-3所示。
把实际发生机械接触的点(或小面)称为接触斑点，接触斑点中那些形成金属或准金属接触的更小面(实际传导电流的面)称为导电斑点。
（a ）点接触（b ）线接触（c ）面接触图2-1电接触形式图图2-2滑板与接触线接触斑点图2-3电流收缩现象图3 弓网系统静态接触电阻电气列车所需的电流通过导电斑点从接触网流向受电弓，电流线在导电斑点附近发生收缩，使电流流过的路径增长，有效导电面积减小，会出现局部附加电阻，称为收缩电阻。
高速铁路设备系列介绍之十四——如何保持电力接触网与受电弓亲密接触
高速铁路设备系列介绍之十四——如何保持电力接触网与受电弓亲密接触：在列车运行过程中，总希望受电弓与接触线能够始终保持亲密接触。
从原理上来说，弓网关系最好的情况莫过于让电流从接触网可靠稳定的“漏”到受电弓上，所以受电弓升起的时候“电弓与电网的接触位置发生漏电”的担心是不必要的。
而应该避免的是受电弓和机车连接的支撑绝缘子漏电，一般是由于绝缘子污浊导致，俗称车顶“放炮”，会影响机车的正常运用。
受电弓是靠一定的抬升力让滑板与接触线保持接触的。
列车高速运行时受电弓的滑板就像一个小小的飞机机翼似的，受气流的作用也会产生一个动态的抬升力，抬升力随列车运行速度升高而增大。
在列车运行时，接触线在受电弓抬升力的作用下发生上下振动，振动波向前传播，这就给受电弓和接触线保持良好的接触带来了困难。
受电弓前进的速度和接触线波动的传播速度越接近，受电弓和接触线就越容易失去接触。
受电弓与接触线脱离失去接触的现象称作“离线”。
离线是绝对不受欢迎的。
由于高速列车的受电弓从接触线获取的电流值很大，离线时产生的电弧(就像我们在家中拔出电线插头时会产生电火花一样)会加快受电弓滑板和接触线的磨耗，引起电磁干扰，同时还伴随着噪声污染。
离线发生的次数越多，时间越长，表明受流质量越差。
所以，一般用“离线率”来评价列车受流质量的好坏。
离线率用离线时间占列车区间运行时间的百分比来表示。
例如，京津城际铁路要求离线率低于0.14%，离线时间小于100毫秒。
如何才能降低离线率呢？在接触悬挂方式已定的情况下，要从接触线和受电弓两方面进行努力。
接触线的波动传播速度和列车速度越接近就越容易发生离线。
因此，我们可以提高接触线的波动传播速度，尽量让它远远地“躲开”列车速度，就可以大幅度降低离线率了。
波动传播速度要“躲”得多远才好呢？经验表明，列车速度与波动传播速度的比值在0.6～0.7之间，就可以保证良好的受流质量。
例如，京津城际铁路的列车时速为350公里时，接触线波动传播速度为569公里/小时，两者的比值为0.62，满足受流质量的要求。
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析
城市轨道交通接触网打火拉弧原因及影响分析通过分析接触网与受电弓系统之间的接触电阻与压力、电流、速度等的关系，总结了弓网系统滑动电接触特性，结合电气学电弧理论和运营实际测试，分析了接触网打火拉弧现象产生的原因，对其产生的影响做了归纳，并就减轻城市轨道交通接触网打火拉弧现象提出了建议措施。
标签：城市轨道交通；接触网；打火拉弧；受电弓；电接触0 引言随着近年来城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通牵引供电质量越来越受到关注。
在运营管理过程中，常常出现接触网打火拉弧现象，行业内也进行了一些研究，多为针对弓网理论和高速铁路弓网系统的分析[1-8]，缺乏对城市轨道交通中低速、大电流牵引系统的弓网打火拉弧现象的专门研究。
本文主要归纳分析了弓网滑动电接触特性，结合地铁的运营测试和实践，分析总结了接触网打火拉弧的原因和影响，作为研究地铁接触网打火拉弧现象的参考。
1 弓网系统滑动电接触特性分析1.1 弓网系统的电接触方式接触网与受电弓的电接触方式分 3 类：固定接触、滑动接触、可分合接触。
列车静止取流时，弓网系统表现为固定电接触。
文献[2]的研究表明，接触电阻随着接触压力的增加单调递减，在接触压力相同的情况下，接触电阻随着牵引电流的增加而减小。
1.2 接触压力与接触电阻的关系弓网系统的接触压力对接触电阻虽然有重要影响，但接触电阻与导电斑点数目不是线性关系，接触压力减小到一定值后，接触电阻明显上升，但在一定接触压力范围内，只靠加大接触压力并不一定使接触电阻显著减小[3]。
文献[2]关于弓网静态接触电阻的研究表明，随着接触压力的增加接触电阻減小，当接触压力大于70 N后，接触电阻及消耗的功率随接触压力的变化不明显，故运行时较理想的初始接触压力为70 N，且弓网接触压力存在 1 个最优值。
1.3 电流变化与接触电阻的关系文献[4]研究电流变化和接触电阻之间的关系，当列车运行时，随着电流的增加，接触电阻近似线性变化地增大，电流对碳滑板的温升影响随着时间的延长而加大。
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5Leabharlann 结语( 1) 弓网系统电火花现象与滑板和接触线材料 的电阻率密切相关。铜镁接触线与碳滑板材料的电 阻率较高, 两者的接触电阻均比较大。使用碳滑板 的 CRH 系列动车组运行在在 铜镁接触线区段时, 弓网系统产生的电火花现象较运行在银铜线区段剧 烈。 ( 2) 取流量较大的电动列车在启动或速度较低 区段, 由于存在接触电阻, 弓网系统的载流能力、 温升特性应引起重视, 避免滑板和接触线局部过热 引起接触线断线事故的发生 , 必要时应采取措施减 小弓网系统接触电阻。 ( 3) 列车高速运行情况下, 不仅要维持弓网系 统良好的动态关系 , 还应根据需要对接触材料的电 气性能进行匹配。受电弓与接触网的电接触特性说 明 , 应将两者作为一个整体进行研究。 文 献
) , 男 , 河南驻马店人 , 高级工程师 , 博士研究生。
第3期
受电弓与接触网系统电接触特性
107
后的总电阻构成弓网系统的接触电阻。 接触电阻是表征弓网电接触特征的参数 , 对于 弓网系统点状接触的粗糙表面 , 每个导电斑点的接 触电阻可用下式计算 : Rc =
1 2
3
弓网系统电接触稳态热效应
1 2 1
H( 1 + 128
2
)
2
1 I2 nF ( 7)
式中: 为弓网接触点超出接触区的温度 ( 温升 ) ; U 为接触压降, U = I R, I 为通过接触点 的电流; 为滑板与接触线材料的热导率与电阻率乘积的平 均值。 由式 ( 7) 可知 , 通过弓网接触区域的电流越 大 , 或者接触电阻越高 , 则接触点温升亦会相应变 大 ; 另外, 滑板与接触线材料的电阻率也是接触点 温升的主要影响因素。为保证高速及重载情况下弓 网系统的正常运行 , 滑板与接触线材料必须具备良 好的电气性能。 典型的受电弓滑板电阻率与硬度值见表 1 。
2 2 = U = ( IR ) = 8 8
式中 : R c 为单个导电斑点的接触电阻 ; R f 为单个 导电斑点的表面膜电阻; 1 , 2 分别为接触线和滑 板材料的电阻率 ; a 为单个导电斑点的半径。 如果通过导电斑点的电流增大或接触 电阻增 高, 则接触点的电压降必然增大, 导电斑点和收缩 区内的温度亦会相应增高 , 当温度达到接触线或滑 板材料的软化点和熔化点时, 导电斑点及其附近的 接触线或滑板就会发生软化和熔化。 实际上, 新开通的电气化铁路或受电弓滑动次 数较少的接触线表面均有 1 层 导电率较差的 表面 膜, 弓网滑动接触过程中 , 电火花现象较明显。随 着受电弓滑动次数的增加 , 接触线的表面膜逐渐被 破坏 , 也可能被较高的电场破坏, 此时的接触电阻 只有收缩电阻部分, 即 Rc =
由表 2 可知, 铜银、铜锡、铜镁几种接触线的 抗拉强度及电阻率依次递增。
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中
国
铁
道
科
学
第 29 卷
上述滑板与接触线各有特点, 应根据具体情况 选用。 目前 , CRH 系列动车组使用的 DSA 型受电弓 为电阻率较高的纯碳材料滑板。当弓网接触力一定 时, 这种碳滑板分别运行在铜银、铜锡和铜镁接触 线区段时的弓网接触电阻依次变大 , 动车组取流通 过接触电阻时产生的热量对弓网接触区域的加热所 引起的电火花强度也不同。显然, 动车组分别运行 在铜银、铜锡、铜镁合金的接触线区段时, 其弓网 系统的电火花现象依次呈剧烈递增状。 另外 , 由于在取流量较大的电动列车启动或速 度较低区段存在接触电阻 , 应重视弓网系统的载流 能力和温升特性 , 避免滑板和接触线局部因热能积 聚, 导致接触点过热引起接触线抗拉强度下降, 甚 至发生接触线断线事故, 必要时应采取措施减小弓 网系统的接触电阻。
近年来, 弓网系统不良电接触引起的材料烧损 及接触线断线事故占弓网事故的比例呈逐年上升之 势, 专家学者对弓网系统的火花与燃弧现象存在不 同见解[ 1- 3] 。随着旅客列车高速化及货物列车重载 化的实施 , 有必要依据电接触理论 , 对弓网系统电 接触特性进行研究, 对弓网系统运行中出现的一些 现象做出合理解释 , 为解决这 些问题提供理 论依 据。
电动列车停车时, 其内部附属设备的运转仍需
4a
+
4a
+ Rf
( 1)
通过相对静止的弓网接触点获取电能。由于接触电 阻的存在, 当电流通过接触点时必然产生焦耳热, 使弓网系统接触点局部区域温度升高 , 严重时温升 可达到滑板和接触线材料的软化点、熔化点, 甚至 发生接触线断线事故。 根据电位 温度理论, 弓网接触点的温升与通 过接触点的电流、接触电阻成以下函数关系[ 6] :
触是指滑板与接触线相互接触并通过接触界面实现 电流传输的一种 物理、化学现 象。列车静止 不动 时, 弓网系统表现为固定电接触, 出现的主要现象 和问题是接触电阻、接触温升和接触熔焊。列车运 行时 , 弓网系统具有滑动电接触的特点 , 除了固定 电接触的问题外, 还有滑板与接触线之间的摩擦、 润滑及磨损等问题。 弓网系统接触区域无论如何加工、打磨以及运 行过程中的相互磨损 , 接触区域在微观上总是呈现 凸凹不平 , 如图 1 所示。 即使滑板和接触线之间具有很大的接触力, 在 接触区域也只有少数的点 ( 小面) 实际发生了真正
型号 CT120 CTA H 120 CTS 120 CTM H 120 抗拉强度 / M Pa 360 360 420 490 /( 电阻率 ( 20 ) m m2 m- 1) 0 017 77 0 017 77 0 023 95 0 027 78
及接触线材料的 电阻率、导电 斑点数目、接 触硬 度、接触力大小有关。准确计算弓网系统的接触电 阻比较困难, 通常进行估算或通过试验得到。
[ 9]
4
弓网系统的电火花和电弧现象
弓网系统在一定情况下产生电火花或燃弧的情 况有以下几种。 ( 1) 弓网滑动接触过程中 , 当滑板和接触线实 际导电面的面积较小、接触电阻较高及列车的取流 量较大时 , 电流通过导电斑点产生的热量使导电斑 点的温度迅速上升到一定程度而形成电火花 , 或因 弓网相对滑动导致导电斑点断裂, 滑板与接触线凸 部脱离接触时也会形成电火花。上述 2 种情况在弓 网滑动接触中比较常见, 甚至在列车低速运行情况 下也能见到。需要说明的是: 此时弓网系统并未出 现机械脱离或接触力不足的现象。电火花的能量较 弱, 对弓网系统的影响有限。 ( 2) 在电动列车高速运行过程中, 因各种原因 导致滑板与接触线整体分离或部分分离 , 在两者接 触区域最后分离前的瞬间 , 列车电流通过接触电阻 引起的热能集中加热最后分离的导电斑点, 使其温 度迅速上升到材料沸点而引起爆炸式气化。在滑板 和接触线之间充满高温导电气体的条件下, 可能在 参
第 2 9卷 , 第 3期 20 08 年 5月
文章编号 : 1001 - 4632 ( 2008) 03 - 0106 - 04
中 国 铁 道 科 学 CH INA RAIL WAY SCIEN CE
Vo l 29 No 3
M ay, 2008
受电弓与接触网系统电接触特性
吴积钦, 钱清泉
( 西南交通大学 电气工程学院 , 四川 成都 摘 610031)
要 : 依据电接触理论对弓网系统电接触 特点、接 触电阻、稳 态热效 应及电 弧的产 生进行分 析研究。 结
果表明 : 弓网系统具备固定、滑动及可分离等方面的 电接触 特性 ; 弓网 系统电 火花现 象与滑板 和接触 线材料 的 导电性能密切相关 , 铜镁接触线与碳滑板 2 种较高电 阻率的 材料组合 决定了 两者的 接触电 阻比较 大 , 使得滑 动 接触过程中的电火花现象剧烈。取流量较大的电动列 车在起 步或低速 运行时 , 由接触 电阻引起 的热能 有可能 导 致滑板和接触线局部过热 , 必要时应采 取措 施减小 弓网 接触 电阻。弓 网系统 电弧 对周 围环境 虽产 生电磁 干扰 , 但却能保证电动列车正常取流的连续性。 关键词 : 弓网系统 ; 电接触特性 ; 受流 ; 受电弓 ; 接触网 中图分类号 : U 225 1 文献标识码 : A
表1
国别 欧美
[ 7]
4a
+
4a
=
+ 4a
2
( 2)
式 ( 2) 为 1 个导电斑点的接触电阻, 假设滑 板和接触线之间的导电斑点有 n 个, 导电斑点与导 电斑点间的距离比 a 值大得多, 多斑点间的收缩电 阻为并联关系, 弓网系统的接触电阻 R 为 1 + 2 R= ( 3) 4na 在考虑材料的硬度定义时 , 认为接触硬度为 [ 5] H = F2 n a ( 4)
10- 3 s 以内就形成电火花, 大量的电火花汇集成电 弧 , 电弧电压约为 10~ 20 V 。弓网恢复接触后, 电弧熄灭。弓网之间的电弧拉长到一定距离后也会 熄灭。 高速运行的列车, 其弓网系统的电弧弧根要么 与弓网一起快速移动, 要么在很短的时间内熄灭, 尽管电弧温度很高 , 但其热流对弓网系统的侵蚀却 有限, 对弓网系统的影响也有限。 高速运行中的电弧对环境产生影响, 但却能保 证电动列车取流的连续性, 这对滑动接触下的能量 传输非常重要。当然, 如果空气间隙增大 , 电流中 断 , 列车会因为电源切断而失去牵引动力。 ( 3) 受电弓的升或降一般为无负载或小负载操 作 , 弓网接触或脱离瞬间会产生电火花现象, 但不 会带来严重后果。而带大负载操作受电弓升降或电 动列车带负载进出无电区均能导致弓网间产生强烈 的燃弧现象 , 此种情况下电弧根部在滑板和接触线 的固定部件上长时间燃烧, 电弧热流会对弓网系统 带来严重后果, 这种情况是不允许的。
收稿日期 : 2007 -05 -20; 修订日期 : 2008 - 03 -05 作者简介 : 吴积钦 ( 1966
点 , 接触斑点中那些形成金属或准金属接触的更 小面 ( 实际传导电流的面) 称为 导电斑点 。
2
弓网系统的接触电阻
由接触线流向滑板的电流在导电斑点附近发生 收缩, 使电流流过的路 径增加, 有效 导电面积减 小 , 因而出现局部的附加电阻, 称为 收缩电阻 。 电流通过接触区域时还会遇到准金属接触 , 电子通 过极薄的膜时还会遇到另一附加电阻 , 称为 膜电 阻 。这两部分附加电阻在电路上是串联的, 相加