新技術(shù)講座報告之高速受電技術(shù)

1、 高鐵新技術(shù)講座報告題目：高速受電技術(shù)（4組）院 系： 電氣工程系 專 業(yè)： 鐵道電氣化 年 級： 2012級 姓 名：指導(dǎo)教師： 劉老師 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 2015年12月10日目錄第1章路與高速列車的的定義21.1高速鐵路的定義21.2高速鐵路主要形式21.3高速列車的定義21.4世界高速鐵路發(fā)展?fàn)顩r31.4.1日本新干線31.4.2法國高速鐵路41.4.3德國高速鐵路51.5運行速度等級7第2章高速受電的特點7第3章高速受電對高速接觸網(wǎng)的要求8第4章高速弓-網(wǎng)關(guān)系主要表現(xiàn)形式84.1弓線間的接觸壓力的形成和變化84.1.1壓力變化的后果84.2接觸導(dǎo)線的波動和噪聲94.3離線問題9第

2、5章提高接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的主要措施9第6章受電弓106.1接觸壓力恒定106.2減小受電弓的重量降低運動慣性力106.3良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計106.4滑板狀態(tài)良好材質(zhì)耐磨116.5不同形狀的接觸滑板116.6受電弓結(jié)構(gòu)126.7 高速受電弓外形12第1章 高速鐵路與高速列車的的定義1.1 高速鐵路的定義1、1970年日本政府第71號令的定義為：凡在一條鐵路的主要區(qū)段上，列車的最高運行速度達到200km/h及以上的干線鐵路。2、1985年歐洲經(jīng)濟委員會在日內(nèi)瓦簽署國際鐵路干線協(xié)議規(guī)定：列車最高運行速度達到300km/h及以上的客運專線或最高速度達到250km/h及以上的客貨混用線。3、19

3、96年國際鐵路聯(lián)盟(UIC)的定義是：最高速度至少達到250kmh的專用線或最高速度達到200km/h的既有線。4、目前對高速鐵路比較一致的定義是：最高行駛速度在200km/h以上、旅行速度超過150km/h的鐵路系統(tǒng)。國際上根據(jù)鐵路線路允許運行的最高時速作以下劃分：普通鐵路（常速、中速）： 100160km/h快速鐵路（準高速或快速） 160200km/h高速鐵路： 200km/h(既有線改造) 250km/h(新建線)1.2 高速鐵路主要形式輪軌鐵路常用 磁懸浮鐵路德國、上海管道磁浮處于研究中1.3 高速列車的定義高速列車以最高速度200kmh以上運行的列車。高速列車可以是由機車牽引客車組

4、成的列車，也可以是動車組組成的列車，稱為高速動車組。嚴格地說，高速列車涵義更廣泛，它不但包括輪軌式列車，還應(yīng)包括磁懸浮列車等。動車組由兩輛或兩輛以上帶動力的車輛（動車）和不帶動力的客車（拖車）固定編組在一起的列車。（拖車可有可無）高速鐵路的優(yōu)勢高速鐵路與公路、航空相比，其主要技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢表現(xiàn)在：1、速度快、旅行時間短；2、列車密度高、運量大；3、乘座舒適性好；4、土地占用面積小；5、能耗低；6、環(huán)境污染??；7、外部運輸成本低；8、列車運行正點率高；安全可靠；10、不受氣候影響，全天候運行；11、社會、經(jīng)濟效益好。1.4 世界高速鐵路發(fā)展?fàn)顩r1.4.1 日本新干線日本0系高速動車組日本500系高

5、速動車組日本100系高速動車組日本700系高速動車組1.4.2 法國高速鐵路法國TGV-A高速動車組法國TGV PBAK高速動車組法國TGV-R高速動車組法國TGV-2N高速動車組1.4.3 德國高速鐵路德國ICE-1高速動車組德國ICE-2高速動車組德國ICE-3高速動車組德國ICT高速動車組1.5 運行速度等級從速度看，己開行的高速列車的最高運行速度可以劃分為三個等級： 1第一速度級 最高運行速度為200-250公里小時 2第二速度級 最高運行速度為250-300公里小時 3第三速度級 最高運行速度為300公里小時因此對機車的牽引力提出了更高的要求（1）要實現(xiàn)比現(xiàn)有機車更大的牽引功率及牽引

6、力的新型動力裝置和傳動裝（2）牽引動力的配置己不能局限于傳統(tǒng)的機車牽引方式，而要采用分散的或相對集中的動車組方式；（3）高速條件下新的制動技術(shù)；（4）高速電力牽引時的受電技術(shù)；（5）適應(yīng)高速行車要求的車體及走行部的結(jié)構(gòu)以及減少空氣阻力的新的外形設(shè)計等等。這些都是發(fā)展高速牽引動力必需解決的具體技術(shù)問題。第2章 高速受電的特點目前世界各國最高運行速度在200公里小時以上的高速列車，除英國的HST高速列車由內(nèi)燃動車牽引外，其余均采用電力牽引。 與常速列車的電力牽引相比較，高速列車電力牽引的受電有一些特點（1）高速列車的行車速度較普速列車高得多，因此受電弓沿接觸線運動的速度大大加快。就使接觸網(wǎng)與受電的

7、波動特性發(fā)生變化，從而對受電產(chǎn)生影響（2）高速列車在高速運行時所受的空氣阻力遠較常速列車大得多，空氣動力也是影響高速受電的一個重要因素。（3）高速列車所需的牽引功率較常速列車大得多，若采用多弓受電必然會增加阻力、加大噪聲，并引起接觸網(wǎng)的波動干擾，因而受電弓的數(shù)量不能太多，這就需要解決受電弓從接觸網(wǎng)大功率受電的問題。第3章 高速受電對高速接觸網(wǎng)的要求接觸網(wǎng)的基本功能是通過與受電弓的直接接觸將電能供給動力車。對高速受電用的接觸網(wǎng)應(yīng)有更高的要求：(1)在最高行車速度和更大的速度變化范圍內(nèi)應(yīng)能保證正常供電；(2)應(yīng)有更高的耐磨性和抗腐蝕(包括抗電蝕)能力；(3)對接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和布置應(yīng)有更高的要求；(4

8、)在接觸網(wǎng)的懸掛方面，目前在普速列車供電中采用的彈性半補償鏈形懸掛和彈性全補償鏈形懸掛已不能適應(yīng)高速的要求，應(yīng)有更為先進的接觸懸掛裝置。第4章 高速弓-網(wǎng)關(guān)系主要表現(xiàn)形式在高速運行條件下，接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)的工作對受電產(chǎn)生的影響，表現(xiàn)在以下幾個方面4.1 弓線間的接觸壓力的形成和變化受電過程中，弓線相互接觸，受電弓對接觸導(dǎo)線有一個抬升力，并使導(dǎo)線產(chǎn)生抬升量。在兩者不接觸的地方，接觸導(dǎo)線由于自重而有一個下垂力，產(chǎn)生下垂量。靜態(tài)時，抬升力就等于接觸壓力。當(dāng)受電弓沿接觸導(dǎo)線移動時，受電弓的高度就開始迅遞變化再加上受電弓還受到高速空氣動力的作用，從而將引起接觸壓力的變化4.1.1 壓力變化的后果壓力變

9、小會造成受電弓離線，出現(xiàn)電弧，使弓、線燒傷；壓力變大會使接觸導(dǎo)線過分升高，同時使受電弓滑板和接觸導(dǎo)線的磨損加??；4.2 接觸導(dǎo)線的波動和噪聲高速列車投入運用后，即暴露出由于接觸導(dǎo)線波動而產(chǎn)生嚴重的電弧放電以及強烈的噪聲問題。多弓的情況更為嚴重。如日本100系列高速列車，有6個相距很近的受電弓同時工作(0系列高速列車升弓更多)。高速運行時，接觸導(dǎo)線會產(chǎn)生復(fù)雜的多層橫波，其后果是：受電弓無法追隨處于波動中的接觸導(dǎo)線以保持緊密、連續(xù)接觸，導(dǎo)致受電弓頻繁離線。 此外，6個受電弓同時升起與接觸導(dǎo)線接觸，猶如6把高速拉動的“琴弓”在一根“琴弦”上同時“奏樂”，產(chǎn)生極大的噪聲。因此，如何解決接觸導(dǎo)線的波動對

10、接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)工作的影響，以及解決多弓受電而引起的強烈噪聲也是一個重要的研究課題。4.3 離線問題高速運行時，受電弓的向上推力指使接觸導(dǎo)線的位置急速變化，這一變化以橫波的形式沿接觸導(dǎo)線前后傳播，使導(dǎo)線產(chǎn)生波動；如果其傳播速度趕不上高速列車的運行速度就會產(chǎn)生離線現(xiàn)象。離線的危害（1）造成供電時斷時續(xù)，引起列車嚴重沖動；（2）會使弓、線間出現(xiàn)電弧放電、引起電蝕； （3）使兩者的工作表面嚴重粗糙，進一步使弓、線磨損加速，工作壽命縮短；（4）會造成牽引電流的急劇變化，有損于牽引電機的技術(shù)狀態(tài)；（5）會對通信線路產(chǎn)生干擾。第5章 提高接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的主要措施（1）采用新型復(fù)合材料制成的

11、接觸導(dǎo)線，以提高其抗拉強度；（2）增大接觸導(dǎo)線和承力索的截面，以增加接觸導(dǎo)線和承力索的張力；（3）減少接觸網(wǎng)的跨度，并采用更為合理的懸掛方式，確定受電弓同時升弓工作條件下兩個受電弓之間的最小間隔距離；（4）改進受電弓的結(jié)構(gòu)設(shè)計第6章 受電弓受電弓作為一種從接觸網(wǎng)取用電能的裝置是接觸網(wǎng)-受電弓系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其工作是否正常將直接影響受電質(zhì)量。用于高速受電的受電弓應(yīng)滿足以下基本要求6.1 接觸壓力恒定受電弓的滑板與接觸導(dǎo)線之間要保持恒定的接觸壓力，以實現(xiàn)比常規(guī)受電弓更為可靠的連續(xù)電接觸。受電弓的滑板與接觸導(dǎo)線之間的接觸壓力不能過大或過小。因此，受電弓的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證滑板與接觸導(dǎo)線在規(guī)定的受電弓工作高

12、度范圍內(nèi)保持恒定不變的、大小合適的接觸壓力。接觸壓力除與接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、性能有關(guān)外，還與受電弓的靜態(tài)持性(靜止?fàn)顟B(tài)下接觸壓力與受電弓高度的關(guān)系)和動態(tài)特性(運行狀態(tài)下受電弓上下運動的慣性力)有關(guān)6.2 減小受電弓的重量降低運動慣性力與與常規(guī)受電弓相比要盡可能減輕受電弓運動部分的重量，運行中，受電弓將隨著接觸導(dǎo)線高度變化而上下運動，在高速條件下，這種運動更為頻繁，從而直接影響滑板與接觸導(dǎo)線之間接觸壓力的恒定。對于高速受電弓，除必須保證的機械強度和剛度外，應(yīng)盡可能降低受電弓運動部分的重量，從而減小運動慣性力。這樣才能使受電弓滑板迅速跟上接觸導(dǎo)線高度的變化，以保證良好的電接觸。6.3 良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于高速運