DQZHAN訊：講解！特殊輸電線路
接觸網(wǎng)的組成
接觸網(wǎng)是沿鐵路上空架設(shè)的一條特殊形式的輸電線路，它由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎(chǔ)等幾部分組成，如圖1-1-1所示。
1.支持裝置
支持裝置是接觸網(wǎng)中支持接觸懸掛，并將其機(jī)械負(fù)荷傳給支柱固定的部分。支持裝置包括腕臂、平腕臂(或水平拉桿、懸式絕緣子串)、棒式絕緣子及接觸懸掛的懸吊零件。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場(chǎng)和大型建筑物需要的不同，支持裝置表現(xiàn)為不同的形式，如：腕臂結(jié)構(gòu)(圖1—1—1所示為區(qū)間腕臂裝配形式)、軟橫跨、硬橫跨(多股道站場(chǎng)使用)及隧道、橋梁和其它大型建筑物上的特殊支持結(jié)構(gòu)。
2.定位裝置
定位裝置包括定位管、定位器、定位線夾及其連接零件。其作用是固定接觸線的橫向位置，使接觸線水平定位在受電弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，使受電弓磨耗均勻，同時(shí)將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。
3.支柱與基礎(chǔ)
支柱與基礎(chǔ)用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負(fù)荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。我國(guó)接觸網(wǎng)中主要采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱和鋼柱?；A(chǔ)用來(lái)承載支柱負(fù)荷，即將支柱固定在地下用鋼筋混凝土制成的基礎(chǔ)上，由基礎(chǔ)承受支柱傳給的全部負(fù)荷，并保證支柱的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱可不設(shè)單獨(dú)的基礎(chǔ)，支柱直接埋入地下，起到基礎(chǔ)的作用。
接觸懸掛的類(lèi)型
接觸網(wǎng)的分類(lèi)大多以接觸懸掛的類(lèi)型來(lái)區(qū)分。在一條接觸網(wǎng)線路上，接觸線和承力索在延伸一定長(zhǎng)度后，為了滿足供電和機(jī)械方面的要求，總是將接觸網(wǎng)分成若干一定長(zhǎng)度且相互獨(dú)立的分段，這就是接觸網(wǎng)的錨段。我們所講的接觸懸掛分類(lèi)是針對(duì)架空式接觸網(wǎng)中的每個(gè)錨段而言。根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同分成簡(jiǎn)單接觸懸掛和鏈形接觸懸掛兩大類(lèi)。
1.簡(jiǎn)單接觸懸掛
簡(jiǎn)單接觸懸掛(以下簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)單懸掛)系由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。它在發(fā)展中經(jīng)歷了未補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛、季節(jié)調(diào)整式簡(jiǎn)單懸掛和目前采用的帶補(bǔ)償裝置及彈性吊索式簡(jiǎn)單懸掛。其結(jié)構(gòu)分別如圖1—2—1和圖1—2—2所示。
接觸線(或承力索)端頭同支柱的連接稱為線索的下錨。下錨分兩種方法，一是將線索端頭同支柱直接固定連接，稱為硬錨或者未補(bǔ)償下錨。另一種是加裝補(bǔ)償裝置，以調(diào)整線索的弛度和張力稱為補(bǔ)償下錨。未補(bǔ)償?shù)暮?jiǎn)單懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求支柱高度較低，因此建設(shè)投資低，施工和檢修方便。其缺點(diǎn)是導(dǎo)線的張力和弛度隨氣溫的變化較大，接觸線在懸掛點(diǎn)受力集中，形成硬點(diǎn)，彈性不均勻，不利于電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行時(shí)取流。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)簡(jiǎn)單懸掛做了不少研究和改進(jìn)。我國(guó)現(xiàn)采用的帶補(bǔ)償裝置及彈性吊索的簡(jiǎn)單懸掛系在接觸線下錨處裝設(shè)了張力補(bǔ)償裝置，以調(diào)節(jié)張力和弛度的變化。在懸掛處加裝8～16m長(zhǎng)的彈性吊索，通過(guò)彈性吊索懸掛接觸線，增加了懸掛點(diǎn)減小了懸掛點(diǎn)處產(chǎn)生的硬點(diǎn)，改善了取流條件。另外跨距適當(dāng)縮小，增大接觸線張力的同時(shí)改善弛度對(duì)取流的影響。根據(jù)我國(guó)的試驗(yàn)，這種彈性簡(jiǎn)單懸掛在行車(chē)速度90kM/h時(shí)，弓線接觸良好，取流正常，所以在多隧道的山區(qū)和行車(chē)速度不高的線路上可采用。我國(guó)在部分線路上采用了這種懸掛形式。
2.鏈形懸掛
鏈形懸掛是一種運(yùn)行性能較好的懸掛形式。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是接觸線通過(guò)吊弦懸掛在承力索上，承力索通過(guò)鉤頭鞍子、承力索座或懸吊滑輪懸掛在支持裝置的腕臂上。使接觸線在不增加支柱的情況下增加了懸掛點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)吊弦長(zhǎng)度使接觸線在整個(gè)跨距中對(duì)軌面的高度基本保持一致。減小了接觸線在跨中的弛度，改善了接觸線彈性，增加了接觸懸掛的重量，提高了穩(wěn)定性?？蓾M足電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行時(shí)取流的要求。
鏈形懸掛分類(lèi)方法較多，按懸掛鏈數(shù)的多少可分為單鏈形和雙鏈形(又稱復(fù)鏈形)。目前我國(guó)主要采用單鏈形懸掛。
單鏈形根據(jù)懸掛點(diǎn)處吊弦的形式不同分為簡(jiǎn)單鏈形懸掛和彈性鏈形懸掛兩種。如圖1—2—3所示。彈性鏈形懸掛在支柱懸掛點(diǎn)處增設(shè)了一根彈性吊弦。彈性吊弦由長(zhǎng)15m的輔助繩和一根(或二根)短吊弦構(gòu)成。安裝時(shí)，輔助繩兩端分別固定在承力索上，短吊弦上端用U形滑動(dòng)夾板同輔助繩連接，下端與接觸線定位器相連，當(dāng)溫度變化時(shí)，可避免短吊弦產(chǎn)生過(guò)大偏斜。
彈性吊弦的作用是增加支柱處接觸線固定點(diǎn)(又稱定位點(diǎn))的彈性，使其彈性均勻，有利于機(jī)車(chē)受電弓取流。
簡(jiǎn)單鏈形懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較便宜，運(yùn)行、檢修經(jīng)驗(yàn)豐富。目前，簡(jiǎn)單鏈形懸掛是我國(guó)電氣化鐵道使用的主要懸掛類(lèi)型。彈性鏈形懸掛在高速(>200kM/h)時(shí)受流性能較為優(yōu)越，是世界上普遍認(rèn)可的高速接觸網(wǎng)懸掛類(lèi)型，我國(guó)在哈(爾濱)-大(連)線、秦(皇島)-沈(陽(yáng))高速客運(yùn)專(zhuān)線上使用了這種懸掛類(lèi)型。
雙鏈形懸掛的接觸線經(jīng)短吊弦懸掛在輔助吊索上，輔助吊索又通過(guò)吊弦懸掛在承力索上，如圖1—2—4所示。
雙鏈形懸掛接觸線弛度小，受流穩(wěn)定性和風(fēng)穩(wěn)定性都比較優(yōu)越，彈性均勻度好，有利于電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行取流。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，投資及維修費(fèi)用高，我國(guó)僅在個(gè)別地段試用。
鏈形懸掛根據(jù)線索的錨定方式(即線索兩端下錨的方式)，可分為下列幾種形式：
1)未補(bǔ)償鏈形懸掛
這種懸掛方式的承力索和接觸線兩端無(wú)補(bǔ)償裝置，均為硬錨。在大氣溫度變化時(shí)，因?yàn)槌辛λ骱徒佑|線的熱脹冷縮，承力索和接觸線的張力、弛度變化較大，造成受流狀態(tài)惡化，一般不采用。其結(jié)構(gòu)形式如圖1—2—5所示。
半補(bǔ)償鏈形懸掛比未補(bǔ)償鏈形懸掛在性能上得到了很大改善，但由于承力索為硬錨，當(dāng)溫度變化時(shí)，承力索的張力和弛度隨之發(fā)生變化，對(duì)接觸線產(chǎn)生一定影響。同時(shí)，在溫度變化時(shí)，承力索的弛度變化使吊弦上端產(chǎn)生上、下位移，而吊弦下端隨接觸線發(fā)生順線路方向偏斜。由于各吊弦的偏斜，造成接觸線縱向張力不均勻，特別是在極限溫度下，使接觸線在錨段中部和下錨端之間出現(xiàn)較大張力差。接觸線張力和彈性不均勻，在支柱懸掛點(diǎn)處產(chǎn)生明顯的硬點(diǎn)，不利于電力機(jī)車(chē)高速運(yùn)行取流。因此，這種懸掛只用于行車(chē)速度不高的車(chē)站側(cè)線和支線上。
根據(jù)鏈形懸掛結(jié)構(gòu)不同，半補(bǔ)償鏈形懸掛又有半補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛和半補(bǔ)償彈性鏈形懸掛之分。
2)全補(bǔ)償鏈形懸掛全補(bǔ)償鏈形懸掛，即承力索和接觸線兩端下錨處均裝設(shè)補(bǔ)償裝置，如圖1—2—7所示全補(bǔ)償鏈形懸掛在溫度變化時(shí)由于補(bǔ)償裝置的作用，承力索和接觸線的張力基本不發(fā)生變化，彈性比較均勻，承力索和接觸線均產(chǎn)生同方向縱向位移，因而吊弦偏斜大大減小(接觸線和承力索為相同材質(zhì)時(shí)，偏斜更小，幾乎可以忽略)，有利于機(jī)車(chē)高速取流。因此，得到廣泛使用。
全補(bǔ)償鏈形懸掛也分為全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈形懸掛和全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛兩種形式。區(qū)別這兩種懸掛形式的方法同半補(bǔ)償鏈形懸掛一樣。全補(bǔ)償鏈形懸掛是目前我國(guó)電氣化鐵道使用的主要懸掛類(lèi)型。
鏈形懸掛按其承力索和接觸線的相對(duì)位置不同，可分為下列幾種形式：
1)直鏈形懸掛
直鏈形懸掛是承力索和接觸線布置在同一垂直平面內(nèi)，它們?cè)谒矫嫔系耐队笆且粭l直線。
直鏈形懸掛的風(fēng)穩(wěn)定性較差(和半斜鏈形懸掛相比)，在大風(fēng)作用下接觸線易產(chǎn)生橫向擺動(dòng)，造成接觸線與受電弓脫離而發(fā)生事故(簡(jiǎn)稱脫弓事故)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)電氣化鐵道只在曲線區(qū)段采用這種懸掛形式，即只在曲線處承力索布置在接觸線的正上方(需要說(shuō)明的是，對(duì)于直鏈型懸掛，接觸線和承力索在曲線上有垂直與軌面和垂直與水平面兩種布置方式，不同線路都有所采用)。如圖1-2-8所示。
近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用直鏈型懸掛時(shí)，可使接觸線、承力索在水平面投影重合，便于吊弦長(zhǎng)度計(jì)算(采用整體吊弦后，吊弦長(zhǎng)度計(jì)算非常重要)，并可以提高施工精度，避免接觸線在吊弦存在縱向傾斜時(shí)出現(xiàn)的接觸線偏磨甚至是線夾與受電弓的碰撞。因此，新建電氣化鐵道和提速改造線路應(yīng)采用直鏈形懸掛。
2)半斜鏈形懸掛在半斜鏈形懸掛中，承力索沿線路中心線布置，接觸線在每一支柱定位點(diǎn)處，通過(guò)定位裝置被布置成“之”字形，承力索與接觸線不在同一垂直平面內(nèi)，它們?cè)谒矫嫔系耐队坝幸粋€(gè)較小的偏移如圖1—2—9所示。
半斜鏈形懸掛風(fēng)穩(wěn)定性好，我國(guó)在直線區(qū)段大量采用這種懸掛方式。
3)斜鏈形懸掛
斜鏈形懸掛是指接觸線和承力索均布置成方向相反“之”字形，接觸線和承力索在水平面上的投影有一個(gè)較大的偏移。在直線區(qū)段如圖1—2—10所示。
在曲線區(qū)段，承力索對(duì)線路中心線向外側(cè)有一個(gè)較大的偏移，吊弦的傾斜角較大。這種懸掛的優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)穩(wěn)定性好，可增大兩支柱之間的距離(簡(jiǎn)稱跨距)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣，施工和檢修困難，造價(jià)較高，我國(guó)尚未采用。
