接触网动态检测.doc

湖南铁路科技职业技术学院毕业设计（论文）任务书课 题 接触网动态检测 设计(论文)任务与要求:任务: 所谓接触网动态检测,即接触网在送电开通后以开通速度用接触网专用试验检测车在接触网带电情况下对接触网质量状况进行检测,以找出事故隐患和质量缺陷进行克服,保证安全运行。 要求：受流值、拉出值、硬点、高差值、坡度、接触导线及承力索张力、受电弓抬升力、水平及垂直冲击加速度、受电弓上下晃动量及左右摆动量、弓网动态接触压力、电力牵引机车的震动、铁路线路钢轨和路基的稳定性与相应速度的标准值相符，就具备相应的速度开通。 设计(论文)依据的原始资料: 德国接触网动态检测技术， 刚性接触网动态检测技术， 德国高速铁路接触网检测系统， 接触网导线高度动态检测系统， 1 周平，铁道概论M.北京：中国铁道出版社，2009. 2丁书文，变电站综合自动化现场技术 M.郑州:中国电力出版社，2008. 3马玲,牵引供电桂城与规则 M北京：中国铁道出版社 2012. 4陈海军，电力牵引供变电技术 M北京：中国铁道出版社，2012. 5 铁道部人才服务中心，接触网工M北京.中国铁道出版社，2012. 6 彭开宙，接触网工M.北京:中国铁道出版社，2012. 设计(论文)文件的组成及要求:论文首先是对接触网的整体进行介绍包括，接触网，受电弓，热滑与冷滑，及第二章的中国铁路发展现状及电气化现状，特别是第三章的接触网动态检测让我们知道接触网动态检测的方法和原理，接触网热滑动态数据分析，200km/h动态检测数据中缺陷出现部位概率分析，动态弓网关系综合分析，接触网缺陷克服措施，让我们知道接触网动态检测数据分析的重要性和进行接触网动态检测的重要性。 参考资料:1 周平，铁道概论M.北京：中国铁道出版社，2009. 2丁书文，变电站综合自动化现场技术 M.郑州:中国电力出版社，2008. 3马玲,牵引供电桂城与规则 M北京：中国铁道出版社 2012. 4陈海军，电力牵引供变电技术 M北京：中国铁道出版社，2012. 5 铁道部人才服务中心，接触网工M北京.中国铁道出版社，2012. 6 彭开宙，接触网工M.北京:中国铁道出版社，2012. 任务下达时间:2012年3月5日毕业设计开始与完成任务日期:2012年3月6日至2012年5月25日系部专业教学指导委员会 该毕业设计（论文）选题符合本专业人才培养目标要求，同意下达任务 系部主任审批意见 同意按计划执行 签字 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日湖南铁路科技职业技术学院电子电气系毕业设计（论文）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录第一章 绪论.,.1 1.1 接触网.1 1.2 受电弓.1第二章 接触网动态检测.3 2.1 动态检测系统说明.3 2.2 接触网参数的测量.3 2.3 检测缺陷的判定.3 2.4 检测组织.4 2.5 动态特性检测.4 2.6 缺陷易造成的后果分析.4 2.7 发生接触力不一的原因.4第三章 接触网冷滑动态检测.5 3.1冷滑行前的检查.5 3.2接触网动态检测.7第四章 接触网热滑动态数据分析.8 4.1180km/h动态检测与200km/h动态检测数据缺陷数量对照分析.8 4.2 200km/h动态检测数据中缺陷出现部位概率分析.9 4.3动态弓网关系综合分析.10 4.4接触网缺陷克服措施.11第五章 电气化铁路接触网动态检测管理体系探讨.13第六章 高速铁路接触网检测.16 6.1动态解除压力检测.18 6.2接触网光学检测.18总结.20展望.19致 谢.21参考文献.22摘 要 铁路速度的发展经历了从蒸汽时代、内燃时代到电气时代的过程,提速离不开电气化铁路。影响列车运行速度的主要因素除线路曲线半径、无缝钢轨、牵引机车、列车车辆等外,接触网与电力牵引机车之间的动态弓网关系也是影响列车运行速度的重要因素。如何提高接触网的稳定性、平滑度,减少接触网硬点、火花、碰弓、脱弓,消除接触网事故及行车事故隐患,延长接触网使用寿命,减少接触网维护工作量,降低接触网维护成本,是铁路提速中必须解决的问题。本文试对时速200km客货共线改造工程接触网竣工后不同速度试验检测车的热滑动态数据,通过比较分析法,从定量到定质进行分析研究,做出步步研判,为给以后200km/h接触网施工克服缺点提供参考依据,提出一些不成熟的看法,供同行参考。【关键词】： 接触网检测车，动态检测， 受电弓滑板 第一章 绪论1.1接触网 接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触网主要包含以下几项内容：1.基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础；2.基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件；3.接触网导线，这部分作用就是传输电流给电力机车；4.其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。接触网、钢轨与大地、回流线统称为牵引网。如图1-1所示。图1-1 铁道干线悬挂式接触网示意图1.2受电弓 电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓（如图1-2）。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。 图1-2单臂受电弓结构图弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况，它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动。如果太小，会增加离线率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量 ，增加接触悬挂的弹性均匀性。 第二章 接触网动态检测2.1动态检测系统说明 1、德国的接触网动态检测系统主要检测弓网间的接触压力以及接触网的导线高度、拉出值、网压、冲击加速度、车体振动等参数。 2、检测时将检测受电弓安装在牵引机车上，替换原有的机车受电弓取流，所以该检测系统能真实地反映接触网在机车受电弓运行时的实际状态。 3、在检测受电弓弓头上，距两滑块中心500mm两端4点各安装有垂直于线路方向、水平方向接触压力传感器以及垂直方向冲击加速度传感器；在距两滑块中心500mm两端装有光感式定位器坡度传感器；在距两滑块中心600，700mm处两端各装有光感接触式导线接近传感器，在两滑块间引线导杆的距中心750、800mm处两端各装有相同的光感接触式导线接近传感器；受电弓底座装有测量接触线高度的滑动电阻式传感器及车体振动加速度传感器；在走行部装有光电速度传感器；上部观察窗装有摄像系统。2.2接触网参数的测量1、在德国的这套检测系统中，接触线数据采集点的长度是可调的，软件允许有3种采集方式：10cm，20cm，50mm。目前，沈局采用每隔20cm设定一个数据采集点。2、接触压力及加速度测量：垂直方向的接触压力（N），水平方向的接触压力（N），冲击加速度（N）。3、拉出值测量：a（cm）。4、接触线高度测量5、导线接近（障碍物）测量：由于线岔或锚段关节等处的拉出值、导线高度调整不当，造成非工作支导线在滑块非工作区域接触。为解决此缺陷，在距前滑块中心600，700mm处两端各装有光感接触式导线接近传感器，在两滑块间引线导杆的距中心750、800mm处两端各装有相同的光感接触式导线接近传感器。当传感器在导线上接触滑过时，传感器产生一个电脉冲信号。例如：动态检测缺陷清单上显示“测量段 1，1 ；接触点600-，600+”。6、运行速度及缺陷点定位（线路公里）测量7、其他参数测量：网压；定位器坡度；在检测受电弓底座装有车辆振动传感器，用以消除线路三角坑等造成的接触力虚假缺陷。2.3检测缺陷的判定1、检测数据的自动评估该检测系统有两套检测数据自动分析系统。一套是接触压力和线岔缺陷自动分析系统，能提供接触压力及线岔群处的缺陷清单。另一套分析系统可以通过人工输入检测参数（导高、导高变化率、拉出值、冲击加速度、接触压力、定位管坡度、网压、导线接近等）的阀门值，对超出阀门值上、下限的缺陷点进行自动分析统计。2、检测数据的图形分析通过数模转换，能够实时打印彩色的接触网参数曲线图。根据图形中显示的接触压力、导高、拉出值、网压等重要参数曲线的异常，可分析判断出锚段关节、中心锚节、电分相、吊弦、线岔、定位点等处的调整不当，并能够以线路公里标或杆号形式精确定位，极大地方便了各供电段对缺陷的克服。2.4检测组织1、由局机务试验中心接触网动态检测中心负责。2、采用型号为DSA 350 CR的德国检测受电弓弓头。3、由国产韶山型牵引机车SS9 0117牵引。4、受电弓运行方向分为正方向和反方向两种形式。2.5动态特性检测1、德国弹性链形悬挂的弓网间动态接触力评价标准速度v/kmh-1最大值（F/mmN-1）最小值（F/mmN-1）平均值（F/mmN-1）Re200Re250型20040120Re330型250501502、动态检测时，当车速为80，140和200km/h时，接触力上限分别为117，127和200N。2.6缺陷易造成的后果分析1、如果受电弓离线，或者接触力过小时，受电弓与接触线间的电阻增大，将产生拉弧或电火花以至引起受电弓滑板和接触线烧蚀，产生噪声以及高频电磁波干扰。2、如果接触线存在硬点或者接触力过大，受电弓与接触线之间的机械磨耗加剧，这样缩短受电弓和接触线的使用寿命。3、由于无线夹区域内（600mm1050mm）有非交叉吊弦线夹，对于电力机车过低驶入的线岔链形悬挂，会存在着穿弓的危险并能由此破坏接触网链形悬挂，这种故障总是导致运营受阻。2.7发生接触力不一的原因1、弹性吊索张力不正确会导致支持点附近的接触线高度超标，吊弦长度不合适将引起接触线高度变化过大，正是接触线规定的剧烈变化造成接触力超过允许值。2、接触线硬弯，定位器坡度超标和分段绝缘器调整不正确等处也会使动态接触力超标。2.8Re200C接触网系统简要说明1、Re200c型接触网采用德国DSA200.05型单臂碳滑板受电弓。受电弓总宽度1950mm。受电弓的水平工作范围1450mm。受电弓的碳滑板宽度1030mm。2、接触线厚度在额定截面为100mm2时分为三类：类别 12.011.0类别 10.910.2类别 10.19.2 为确保持续供电，接触线横截面减少不能超过20。3、接触线在直线地段布置成之字形（标准拉出值是200mm），曲线地段布置成受拉状态（标准拉出值为400mm），其之字值、拉出值和跨中偏移要符合要求（指设计值），允许误差 30mm。4、悬挂点处接触线距轨面的高度应符合要求（指设计值），允许误差 30 mm，相邻定位点接触线距轨面的高度允许误差20mm。接触线距轨面的高度变化时，其工作支的坡度不超过1，困难情况下不超过2。哈大线接触网标准高度为6000mm。5、弹性吊索安装于R1200m的线路区段。当弹性吊索为18m，额定张力为2.3KN；当弹性吊索为14m额定张力为1.7KN。6、道岔无线夹区确定：道岔的直股或侧股上方的接触线在距受电弓中心6001050mm范围内为无线夹区，该区域内不得安装吊弦线夹、电连接线夹。无线夹区的确定，为保证受电弓高速驶入始触区消除了线夹打弓的因素。7、静态抬升力最小/最大：50/90N8、动态力最小/最大：40/200N第三章 接触网冷滑动态检测接触网全部竣工后，应利用接触网检测车进行冷滑试验检测。 冷滑试验应在接触悬挂调整完毕，全面检查合格后进行。是接触网不受电的条件下，进行动态检查试验，即通过电力机车受电弓的正常运行状态，检验接触网机械性能状态是否满足运行需要。3.1冷滑行前的检查冷滑前的全面检查由工程队长组织工程技术人员，安全质量检查以及施工区段工班长等人员进行，工程段派人员参加。检查人员应备平面图、记录本、梯车导线高度及拉出值测定工具。 检查的问题及缺陷应详细记录，并提供处理意见，书写一式二份，一份交施工班组，一份存档备查。全面检查应逐杆、逐锚段沿线路观测。检查的主要项目有：第一节 各种零配件装配符合设计图纸（包括变更设计），且安装牢固、安全可靠。第二节 各种空气绝缘间隙符合设计要求。第三节 接触线高度及拉出值符合设计。第四节 接触悬挂驰度、结构高度符合设计。第五节 补偿装置灵活、补偿器坠砣数量及位置正确。第六节 吊弦、定位器偏斜值符合设计要求。第七节 接触线平直、无扭斜。第八节 接触线接头及导线面平整，线夹过渡平滑，无扭斜。第九节 电连接位置和驰度符合要求，电连接线夹安装正直、牢靠、无扭斜、楔子打紧、接触紧密。第十节 分相、分段绝缘器安装位置正确，接触面与导线等高，且平滑过渡。第十一节 确认与邻接带电区段接触网的安全措施正确可靠。第十二节 未处理的交叉跨越，应有详细的处所说明。第十三节 调查清楚不具备冷滑条件的线路及存在的问题、列处明细表，抄知冷滑列车。冷滑检测分三次进行：第一次以10N弓网静态压力，20km/h速度，对接触线高度、拉出值进行检测；第二次以70N弓网静态压力，3040km/h速度，对接触线高度、拉出值和硬点及接触线进行检测；第三次，以70N弓网静态接触压力，80100km/h速度，对接触线高度，拉出值和硬点及接触压力进行检测。 接触线高度、拉出值三次检测均应符合设计要求，其偏差应在30mm以内；且不应有撞弓现象；第二次检测的硬点值不应大于6g，接触线坡度不应大于1；第三次检测的硬点值不应大于15g，最大接触力不应大于120N，最小接触压力不应小于40N。每次检测缺陷应在下次检测前全部克服达标，第三次检测缺陷应在动态检测前全部克服达标。如表3-1所示。表3-1冷滑检测对照表行车速度（km/h）硬点（g）弓网动态接触压力（N）受电弓滑板振幅（mm）悬挂点接触线上抬量（mm）垂直水平最大最小平均标准偏差16050301604010022CLOSE150OPEN1001002006030200401202412025070302004013026140300703025040130261503.2接触网动态检测冷滑完成后，应利用接触网动态检测车进行动态检测，评价接触网的动态参数是否符合设计和高速受取流要求。接触网动态检测按速度160km/h、200km/h、250km/h和300km/h分四次进行，分别对接触线高度、拉出值、硬点、动态接触压力和悬挂点接触线上抬量及受电弓滑板振幅等进行检测。四次检测均不应有碰弓现象，且接触线高度、拉出值均应符合设计要求，施工偏差为30mm。动态检测的硬点、接触力和受电弓滑板振幅及接触线上抬量应符合表4中的规定。 第四章 接触网热滑动态数据分析200km/h客货共线铁路,接触网工程竣工后,除做冷滑试验检测外,还必 做热滑试验检测,合格后方能正常运行。所谓冷滑试验检测,即接触网在竣工后送电开通前用接触网专用试验检测车在接触网不带电情况下对接触网质量状况进行检测,以找出事故隐患和质量缺陷进行克服,保证安全运行。所谓热滑试验检测,即接触网在送电开通后以开通速度用接触网专用试验检测车在接触网带电情况下对接触网质量状况进行检测,以找出事故隐患和质量缺陷进行克服,保证安全运行。接触网从设计规范、施工规范到验标讲的都是静态参数、静态数据,而列车实际运行时接触网与电力牵引机车之间的弓网关系实际上是一种动态关系,接触网允许列车运行速度不仅与接触网的硬点、坡度、相邻吊弦点的导高差、悬挂点导高误差、接触导线及承力索张力、拉出值等有直接关系,还与受电弓抬升力、水平及垂直冲击加速度、受电弓上下晃动量及左右摆动量、弓网动态接触压力、电力牵引机车的震动、铁路线路钢轨和路基的稳定性及坡度等有密切的关系。下面对某200km/h客货共线铁路热滑动态试验检测数据进行介绍并分析。4.1180km/h动态检测与200km/h动态检测数据缺陷数量对照分析动态检测前提条件:接触网静态数据相同。X年X月X日180km/h动态检测与X年X月X日200km/h动态检测数据对照,见表4-1。表4-1 180km/h与200km/h速度检测数据缺陷分析表站区名 称时速（km/h）悬挂点接触线抬升量大于150mm垂直冲击加速度水平冲击加速度合计一级二级三级一级二级三级xx-xx区间18011200015225915201xx站1801120002417610158xx-xx区间180011215200311144141583198xx站18011220024102137xx-xx区间18010120028421237xx站18011200221312139xx-xx区间180211632242002692491511121上表中,垂直冲击加速度和水平冲击加速度在实际检测时分为三级:一级为30G以下;二级为3050G;三级为50G以上。垂直冲击加速度和水平冲击加速度较大的地方,称为“硬点”,其等级越高,越会慢性损坏受电弓和接触网,引起弓网事故。“硬点”是一个相对的概念,是相对于导线平滑度而言,也是相对列车运行速度而言,不同列车运行速度下硬点的数量和等级程度是变化的。分析结论:1、总体数量上比较在接触网静态数据相同的情况下,速度越高接触网硬点(垂直冲击加速度和水平冲击加速度在同一等级的数量上呈增长趋势,原来施工工艺部分已不适应高速运行的要求,由静态观念转动态观念意识要加强。2、个性数量上比较在接触网静态数据相同的情况下,速度越高接触网缺陷会升级,由1级变2级,2级变3级,对坡度要求更高。4.2 200km/h动态检测数据中缺陷出现部位概率分析 表4-2 XX年X月X日200km/h动态检测弓网受流检测参数统计数据报表（上行）序号区间速度垂直区间加速度三级（处）水平冲击加速度三级（处）悬挂点接触线抬升量大于150mm（处）硬点（垂直冲击加速度）出现部位水平冲击加速度出现部位悬挂点接触线抬升量大于150mm出现1XX站100Km/h31中锚柱（1）中间柱（1）转换关节转换柱（1）中心柱（1）中间柱（1）2XXXX区间3XX站中间柱（1）4XXXX区间100Km/h15XX站100Km/h1中间柱（1）转换关节中心柱（1）6XXXX区间150Km/h13中间柱（3）分析结论:根据主要缺点总量及出现部位概率,看出:在中间柱区域出现缺陷所占比例较大,但易出现硬点的地方则是锚段关节中心柱、转换柱、道岔柱等部位。4.3动态弓网关系综合分析 对200km/h实验检测车垂直冲击加速度3级、水平冲击加速度3级、悬挂点接触线抬升量大于150mm进行不同时速对比,并在现场进行有针对性的查找、比对,易出现缺陷有如下情况:1、导线坡度(悬挂点处,吊弦处):吊弦的制作、安装存在误差,导线悬挂有波浪曲线造成受电弓在高速惯性状态下形成冲击。尤其是相邻悬挂点和吊弦点“”、“”形悬挂,既是硬点产生的地方,也是瞬间脱弓和火花(拉弧、燃弧)产生的地方,也是悬挂点接触线抬升量大于150mm的地方。2、导线垂直硬弯或漫弯:竖直方向易形成受电弓高速惯性冲击。