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接触网受电弓系统15Apr2007Page1系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU吴积钦13708094949061-60718,028-系统综述电气工程学院接触网研究室接触网受电弓系统15Apr2007Page2系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的发展弓网系统的发展初期采用滑轮作为车辆受流装置初期采用滑轮作为车辆受流装置接触网从接触网从18801880年开始就一直在采用年开始就一直在采用发展到集电发展到集电环作为车辆环作为车辆受流装置受流装置随着列车速度提高，使用受电弓作为车辆受流装置随着列车速度提高，使用受电弓作为车辆受流装置有代表性的高速铁路，毫无例外地采用弓网受流系统有代表性的高速铁路，毫无例外地采用弓网受流系统接触网受电弓系统15Apr2007Page3系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的特性弓网系统的特性弓网系统是在构成弓网系统是在构成电气设备电气设备的同时，在运行中必的同时，在运行中必须保持有一定接触力的须保持有一定接触力的机械装置机械装置对于同一系统而言，列车速度越高，维持弓网间对于同一系统而言，列车速度越高，维持弓网间良好接触越困难，受流质量随之下降良好接触越困难，受流质量随之下降当速度超过系统正常允许范围以上时，受流性能当速度超过系统正常允许范围以上时，受流性能会严重恶化，甚至影响列车正常运行会严重恶化，甚至影响列车正常运行接触网受电弓系统15Apr2007Page4系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的相互作用弓网系统的相互作用受电弓与接触网之间受电弓与接触网之间机械现象机械现象、电现象电现象、热现象热现象及及化学现象化学现象的统称的统称弓网系统的相互作用决定弓网系统的相互作用决定供电可靠性供电可靠性和和供供电质量电质量，与此同时，设备，与此同时，设备运行寿命运行寿命要尽可能长要尽可能长接触网受电弓系统15Apr2007Page5系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU研究弓网系统的最终目的研究弓网系统的最终目的弓网系统通过不间断的弓网系统通过不间断的电气电气、机械接触机械接触向电动列向电动列车供电，在满足一定的车供电，在满足一定的经济经济、技术技术条件下，条件下，供电可靠供电可靠性性、供电供电（受流受流）质量质量及弓网系统的及弓网系统的运行寿命运行寿命依赖于受依赖于受电弓和接触网的电弓和接触网的设计设计、安装（施工）安装（施工）、运行维护方案运行维护方案及其大量及其大量参数的选取参数的选取接触网受电弓系统15Apr2007Page6系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的核心问题弓网系统的核心问题两个振动系统之间的关系两个振动系统之间的关系小接触面大电流小接触面大电流摩擦磨损摩擦磨损接触网受电弓系统15Apr2007Page7系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的核心问题弓网系统的核心问题振动系统之间的关系振动系统之间的关系小接触面大电流小接触面大电流摩擦磨损摩擦磨损供电可靠性供电可靠性供电质量供电质量运行寿命运行寿命接触网受电弓系统15Apr2007Page8系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的研究方法弓网系统的研究方法高速电气化铁路不能沿用现有常速下的各种系统，高速电气化铁路不能沿用现有常速下的各种系统，在高速领域内的不同速度段，要解决的问题也不尽相同在高速领域内的不同速度段，要解决的问题也不尽相同弓网系统是一个整体，研究接触网离不开受电弓，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研究受电弓离不开接触网接触网受电弓系统15Apr2007Page9系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统涉及到的学科弓网系统涉及到的学科振动与波动振动与波动力学力学电接触电接触热传导热传导材料材料摩擦磨损摩擦磨损仿真与测量仿真与测量气象气象接触网受电弓系统15Apr2007Page10系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性弓网系统的振动特性任何一个可以用时间的周期函数来描述的物理量任何一个可以用时间的周期函数来描述的物理量,都称之为都称之为振动振动力学系统能维持力学系统能维持振动振动，必须具有，必须具有弹性弹性和和惯性惯性。

由于。

由于弹性弹性，系统偏，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；由于惯惯性性，系统在返回平衡位置的过程中积累了，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能动能，从而使系统越过平，从而使系统越过平衡位置向另一侧运动。

正是由于衡位置向另一侧运动。

正是由于弹性弹性和和惯性惯性的相互影响，才造成系的相互影响，才造成系统的统的振动振动描述振动的量：

描述振动的量：

位移位移、速度速度、加速度加速度、激振力激振力和和振动频率振动频率等等弓网系统的振动为弓网系统的振动为随机振动随机振动只能用数理统计的方法加以研究只能用数理统计的方法加以研究接触网受电弓系统15Apr2007Page11系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动特性弓网系统的振动特性接触网包括接触线、承力索、吊弦、定位器以及其它接触网包括接触线、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的振动系统当受电弓与接触网接触并高速运行时，受电弓弹簧系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、列车车体的振动以及风力等因素均参与作用，统的振动、列车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受电弓弓头在上下、左右、前后三个方向产生运动接触网受电弓系统15Apr2007Page12系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的耦合弓网系统的耦合弓网接触压力弓网接触压力连接两个机械系统（接触网和受电弓），这两连接两个机械系统（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升力本身随着速度的增加，动态部件对接触压力的影响越来越大，为随着速度的增加，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，接触压力的值必须保持在一定范围，即压力的值必须保持在一定范围，即动态范围动态范围接触网受电弓系统15Apr2007Page13系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU受电弓与接触网之间的接触力受电弓与接触网之间的接触力FAERFDYNFRF0FRFwindF=F0FR+FAERFDYN受电弓设计受电弓设计接触网类型接触网类型接触网、轨道等接触网、轨道等弓网接触压力弓网接触压力FF受电弓受电弓与接触网之间的接触力与接触网之间的接触力静态接触压力静态接触压力FF00驱动驱动机构使滑板与接触线间产生机构使滑板与接触线间产生的接触压力的接触压力磨擦力磨擦力FFRR关节间的磨关节间的磨擦力，与弓头运动方向相反擦力，与弓头运动方向相反空气动力接触压力分力空气动力接触压力分力FFAERAER气流对受电弓的抬升力气流对受电弓的抬升力动态接触压力分力动态接触压力分力FFDYNDYN由垂直振动引起的惯性力由垂直振动引起的惯性力接触网受电弓系统15Apr2007Page14系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动弓网系统的振动与接触网振动有关的因素与接触网振动有关的因素静态因素静态因素接触网的弹性（弹性接触网的弹性（弹性单位垂直作用力引起接触线的抬升，单位垂直作用力引起接触线的抬升，与跨距成正比，与接触网的张力和成反比）与跨距成正比，与接触网的张力和成反比）接触网的弹性不均匀程度（弹性沿跨距的一致性）接触网的弹性不均匀程度（弹性沿跨距的一致性）弹性及弹性不均匀度与弹性及弹性不均匀度与接触线截面接触线截面、接触线、接触线抗拉应力抗拉应力、接触、接触网网跨距跨距、结构高度结构高度、预弛度预弛度及有无及有无弹性吊索弹性吊索有关，与接触网的有关，与接触网的施施工精度工精度有关有关动态因素动态因素受电弓的跟随特性受电弓的跟随特性受电弓的空气动力特性受电弓的空气动力特性与受电弓工作高度有关与受电弓数量及间距有关接触网受电弓系统15Apr2007Page15系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动弓网系统的振动硬点硬点是接触悬挂不均质状态的统称。

接触悬挂在是接触悬挂不均质状态的统称。

接触悬挂在硬点硬点处的弹性处的弹性出现极小值。

出现极小值。

硬点硬点是接触网的固有特征是接触网的固有特征基本知识基本知识列车运行时，弓网在列车运行时，弓网在硬点硬点部位可能会出现有别于其它地方的升部位可能会出现有别于其它地方的升高或降低，弓网间的接触压力、振动速度、振动加速度会出现有高或降低，弓网间的接触压力、振动速度、振动加速度会出现有别于其它地方的变化。

速度越高，变化越明显别于其它地方的变化。

速度越高，变化越明显硬点硬点对受电弓弓头的影响可通过弓头的垂直加速度衡量，对受电弓弓头的影响可通过弓头的垂直加速度衡量，1g=9.8m/s1g=9.8m/s22接触网受电弓系统15Apr2007Page16系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动弓网系统的振动接触网的弹性接触网的弹性弹性曲线弹性曲线平均弹性平均弹性弹性弹性=抬升量抬升量/抬升力抬升力平均弹性平均弹性弹性不均匀系数弹性不均匀系数相对弹性相对弹性接触网受电弓系统15Apr2007Page17系统综述系统综述受电弓受电弓接触网接触网弓网电接触弓网电接触测量与评价测量与评价标准与规范标准与规范接触网研究室SWJTU弓网系统的振动弓网系统的振动接触网的弹性比较接触网的弹性比较反定位反定位装置装置正定位正定