接触网工程课程设计——高速电气化铁路接触网无交叉线岔设计

1 基本题目 1.1 题目 高速电气化铁路接触网无交叉线岔设计。 1.2 题目 根据高速电气化铁路道岔的要求，进行高速接触网无交叉线岔设计，并说明其工作原理，计算始触区位置。 2 高速线岔的基本要求 (1) 保证行车安全、无硬点、接触网弹性满足受电弓高速通过； (2) 无论是正线行车或侧线行车，工作支接触线均应在受电弓的工作范围之内； (3) 高速列车受电弓的横向摆动量、侧向偏转和垂直抬升量比普速有所加大所以应保证无论受电弓从正线高速进渡线或从渡线高速进正线两支接触线在动态条件下均保证受电弓平稳过渡； (4) 道岔处接触网的布置应满足列车最高通过速度的要求； (5) 线岔结构简单，便于检调，维护工作量小。 3 设计 3.1 无交叉线岔的平面布置 标准定位时接触网支柱位于两线间距600mm处，正线支拉出值为400mm，站线支拉出值为350mm，站线接触线距正线线路中心为950mm,两接触线水平距为550mm。 交叉线岔与无交叉线岔平面布置上的一个明显区别便是两支接触悬挂是否相交。由于交叉线岔两支接触悬挂相互交叉，平面布置相对复杂，施工难度大，事故状态下不易  恢复，但无明显效果。 无交叉线的布置规则： (1) 侧线接触悬挂应尽量远离正线线路中心，使其处于从正线高速通过的受电弓的动态包络线之外，保证受电弓以最大允许抬升量和最大允许摆动量高速通过正线接触线时碰触不到侧线接触线。 (2) 正线接触悬挂应尽量靠近侧线线路中心，使受电弓能顺利地在正线接触线与侧线接触线间相互转换。 (3) 道岔区域上空的正线接触悬挂的技术参数和结构形式尽量与道岔区域外的悬挂一致，以保证受电弓在正线上的受流环境不产生变化。 (4) 为便于受电弓在正线接触线与侧线接触线间相互转换，侧线接触悬挂应按一定坡度布置，使侧线悬挂在道岔前端高于正线接触线，道岔后端低于正线接触线，保证受电弓无论从正线进侧线或从侧线进正线都是由低向高运行。 (5) 为降低外界因素对无交叉线岔的影响，正线接触悬挂和侧线接触悬挂的悬挂类型、线索和零部件型号、技术参数应尽量一致。 (6) 对于350km/h的正线，接触线的变化坡度为0。侧线由于速度较低，其坡度的变化应考虑受电弓在正线和侧线转换运行时，任何方向都应满足始触区范围内无线夹。 (7) 将正线或侧线线路中心线两侧600-1050mm的区域内设置为无线夹区，以保证在受电弓限界范围内无接触网零部件。 图3.1为线岔的平面布置图；图3.2为立面图，它明不相交的正线和侧线两支接触线在线岔过渡区不在同一水平面上。 图3.1 无交叉线岔平面布置示意图 图3.2 无交叉线岔立面布置图 3.2 无交叉线岔的技术特征 3.2.1 无交叉线岔的技术特征 与传统的两线交叉式(机车正或反位通过线岔时均需接触两支接触线)线岔相比，为保证受电弓正常高速通过正线，采用侧线接触线与正线接触线无交叉式的平面布置结构，即在铁路线路道岔上方的侧线接触线,始终保持与在正线线路上运行的机车受电弓(受电弓横线路方向左右水平摆动不超过200mm,抬高不超过100mm的国内机车受电弓运行标准)不接触的状况。 以标准定位设计图为例（如图3.1所示），在定位点处（两钢轨中心线间距600mm）:接触线的正线拉出值400mm，方向位于站线侧；侧线拉出值350mm，方向位于非正线侧；相对正线抬高90-130mm；两接触线间距550-600mm。道岔开口侧站线接触线竖向呈抛物线布置，其距定位点4米的第一吊弦、4米以远的第二吊弦、第三吊弦处抬高量依次55-75mm、8-15mm、0mm。道岔闭口侧站线接触线竖向呈抛物线布置，其第一吊弦、第二吊弦处抬高量200mm、250mm，后为非工作支下锚固定。 3.2.2 无交叉线岔的弓网运行技术特征 一般机车受电弓在直股往返通过道岔的两个方向称为正位方向（简称正位）；反之，在曲股往返通过的称为反位方向（简称反位）。 3.2.3 受电弓过正位的弓网运行特征 在无交叉线岔岔后第三吊弦以外，侧线上方的接触线虽与正线的等高，但侧线接触线不在受电弓的动态包络线范围之内，因而受电弓滑板上顶面碰（两者接触时，存在接触作用力与反接触的反作用力的作用）不到侧线接触线；在无交叉线岔岔后第三吊弦以内范围（侧线接触线进入正线受电弓的包络线范围），侧线接触线高于正线90mm～100mm，按100mm的铁道部标准考虑，根据受电弓动态抬升量与其接触力的客观规律，能保证受电弓不会碰到侧线接触线，或在理论极限情况下，受电弓也只能以零接触力（不会产生碰撞）正常接触站接触线；其弓网关系与区间正线完全一致。 3.3 无交叉线岔工作原理 列车沿正线通过时，由于侧线接触线相对正线拉出值为950mm，侧线支接触线在受电弓运动范围以外，受电弓只与正线导线接触，与侧线接触悬挂没有任何关系。列车沿侧线进入正线时，当机车受电弓进入始触区范围内(两接触线间距1025mm前后各1m)，电弓的侧面与正线接触线开始接触，由于侧线接触线较正线接触线略高，因此正线接触线位于受电弓导角下方。随着机车前进，正线支接触线由于拉出值的不断变小，将顺着受电弓导角逐步上滑到工作面，侧线支由于越抬越高而终于在某一点脱弓成为非工作支。这样，受电弓就由侧线支顺利地过渡到正线支接触悬挂。列车沿正线进入侧线时，在定位点处正线接触线的拉出值为200mm(600mm～400mm)，侧线接触线的拉出值为350mm，二者都位于受电弓上方，此时由于侧线接触线比正线接触线有较大的抬高，机车不会接触侧线而从正线取流。随着机车的前进，正线接触线将慢慢滑离受电弓，同时侧线接触线高度逐渐降低与受电弓接触，受电弓顺利地过渡到站线接触悬挂。 图3.3 无交叉线岔工作原理示意图 3.4 无交叉线岔的分析与计算 3.4.1 无交叉线岔的三个工作区 图3.4为无交叉线岔进出正线时受电弓始触区范围示意图，无交叉线岔有两个始触区和一个等高区。 在两线路中心线线间距126mm至526mm之间为第一始触区，在此区内渡线接触线比正线接触线高；在两线路中心线线间距526mm至806mm之间为等高区，在此区内两接触线等高；在两线路中心线线间距806mm至1306mm之间为第二始触区，在此区内正线接触线比渡线接触线高。抬高值与道岔型号和行车速度有关。 图3.4 始触区两线间距范围示意图 3.4.2 无交叉线岔始触区的确定 确定受电弓始触区的位置取决于两个方面的因素：其一是受电弓的工作宽度，在直线上考虑受电弓中心与线路中心相重合，受电弓的工作宽度一半为673mm，加上机车横向摆动量左右各为200mm，再考虑100mm富余量，计为 =673+200+100=973(mm)，其二是道岔相关参数，不同型号的道岔，岔心角不同。如图3.5所示。 图3.5 道岔参数计算示意图 设定已知侧线的圆曲线半径为R，岔心角为 ，其道岔参数为 ，令某点线间距为P，其值为 (3.1) 若道岔的理论岔心为A，道岔圆曲线的终点为B，则有 (3.2) (1) 确定从正线进入侧线的始触区 从正线进入侧线时，如图3.6所示。假设受电弓中心与侧线导曲线线路中心重合，受电弓半宽为b/2，则受电弓和侧线线路中心的运行轨迹方程为 (3.3) 当侧线位置与正线线路中心的距离为999mm时，即可看成是始触区的起始点，当受电弓中心的行迹距正线线路中心的距离大于333+673+200=1206（mm）时，即为始触区的结束点，据此计算出时触区的线间距离为126~526mm。 图3.6 机车从正线进入侧线 (2) 确定从侧线进入正线的始触区 当从侧线进入正线时，如图3.7所示。设受电弓从侧线运行到某点Ⅱ处，并且以定位点位置为基点，则始触区计算公式为： 1　如果在道岔导曲线内与正线接触线接触，则计算公式为 (3.4) 2　如果在线岔导曲线以外与正线接触，则计算公式为 (3.5) 通过上述公式可计算出，从侧线进入正线始触区线间距范围为806~1306mm。 3　根据上述原则和方法所设计的无交叉线岔，在进行无交叉线岔平面布置及装配调整时，原则上应按三个区域确定：在由正线进入侧线时，始触区范围应为线间距的126~526mm区域内；在由侧线进入正线时，始触区范围应为线间距的806~1306区域内；在安装调整时，应注意到正线和侧线两组接触线有一段等高区，等高区范围约在两线间距的526~806mm区域内。 图3.7 机车由侧线进入正线 以京沪线上海安亭段250km/h提速工程18号道岔无交叉线岔布置为例，R=1100717.5mm,岔心角 ，PC至PS距离为31.729m，PE至PS距离为69m，岔前定位距PC点16m，岔后定位距PC点25m，先假设受电弓中心与道岔导曲线线路中心线是重合的，受电弓半宽为 ，受电弓标准宽度为1950mm。 从图3.8中，可以得知： 岔前定位柱F1距PS的距离为 =31.729-16=15.729m,岔后定位柱F2距PS距离为， =31.729+25=56.729，将 带入公式(1)中，可得岔前定位柱处的线间距，此线间距即为机车从正线进入侧线的始触点，由式(3.1)得： = 112.39mm 则，18号道岔无交叉线岔，当机车从正线进入侧线时的始触点为，线间距112.39mm处。 图3.8 18号道岔机车从正线进入侧线 4 结论 结合高速高速网对线岔的要求，综合以上分析可以得出：无交叉线岔平面布置简单，对侧线没有特殊要求，列车正线通过时不与侧线接触，弹性好，没有硬点，更适合高速列车运行时的要求；无交叉线岔侧线与正线没有联系，互相独立，更方便运营维修和事故抢修。因此，在高速电气化铁道中应优先采用无交叉线岔。 参考文献 [1] 于万聚.高速电气化铁路接触网[M].成都:西南交通大学出版社,2002. [2] 李爱敏.接触网生产实习指导[M].北京:中国铁道出版社,2000. [3] 李伟.接触网[M].北京:中国铁道出版社,2000. [4] 于万聚.接触网设计及检测原理[M].北京:中国铁道出版社,1993.