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1、高速电气化铁道接触网无交叉线岔的分析与研究 接触网技术课程设计报告 班 级： 电气084 学 号：20080 姓 名： 指导教师： 年 月 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 1.基本题目 1.1 题目 1.2 题目分析 高速电气化铁路接触网广泛地使用交叉布置的线岔，这种线岔能较好地确保高速列车在通过线岔时无障碍通过。 无交叉线岔就是在道岔处，正线和侧线两组接触悬挂无相交点。无交叉线岔的优点是正线和侧线两组接触线既不想交、不接触，也没有线岔设施，故既不会产生挂弓事故也没有因线岔形成的硬点，提高了接触悬挂的弹性均匀性，从而保证在高速行车时，消除打弓、钻弓及刮弓的可能性。 无交叉线岔应能保证正
2、线高速通过时不受侧线接触悬挂的影响，同时在机车从正线驶向侧线或从侧线驶入正线时都能平稳顺利地过渡。 当电力机车从正线上通过道岔时，其受电弓在任何情况下均不与侧线的接触线相接触（这在高速情况下尤为重要），避免了普通线岔的不足（即产生打弓现象）；而电力机车从侧线进入正线或从正线进入侧线时，受电弓能从侧线与正线接触线之间实现平稳过渡，不发生刮弓现象。对于接触悬挂的结构而言，无交叉线岔主要表现为：道岔处两支悬挂线在空间是分开的，不像普通线岔那样有交叉点。相对于有交叉线岔，无交叉线岔的安装调整比较麻烦，但它能够满足高速电气化铁路的要求，机车通过线岔时平稳良好的受流优越性是其他结构无法取代的。 本文将通过
3、无交叉线岔与交叉线岔的对比，找出两者之间的优缺点，进行进一步的研究探讨，并对无交叉线岔的设置原则、平面布置、工作原理及始触区的确定方法等各个方面进行分析与研究，从而达到对无交叉线岔的全面掌握。 2.1 高速受流对线岔的技术要求及无交叉线岔存在的必要性 高速受流对线岔的技术要求如下： (1) 合理设计线岔结构和技术参数，使受电弓过岔时处于最佳受流状态。 (2) 合理选择两线交叉点（无交叉线岔为接近点）以及定位支柱位置，尽量减少线岔结构对高速受流的影响。 (3) 对于高速线路，正线接触网不因线岔而改变接触悬挂的技术条件，受电弓正线通过时不受侧线影响。 (4) 受电弓能按预设最大速度平稳安全的实现正
4、线和侧线的转换。 - 1 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 由于限制管的存在，当列车高速通过正线时，由于接触线抬升量较大，受电弓必然要接触两支接触线，在交叉点附近形成相对硬点是难免的，弓网间将产生较大的冲击，从而加剧线岔处接触线的局部磨耗，另外还存在钻弓、打弓的危险。另外，线岔处正线接触线的高度要求非常严格（比正常高度高出10mm），施工精度实难保证；当道岔号码较大时，限制管的长度将变得很长，否则两支接触线无法自由伸缩。 相对于两支无交叉线岔而言，如果侧线行车速度不高，则其侧线行车较为有利，因为受电弓的转换过渡较为平缓；但如果侧线行车速度也较高，仍然存在正线行车的上述不利因素。 2.
5、2 无交叉线岔的设置原则 无交叉线岔的道岔支柱位于正线和侧线的两线间距的660mm处，正线拉出值约为330mm，侧线相对于正线的线路中心999mm，距侧线线路中心333mm，侧线接触线在过线岔后抬高下锚，如图1所示。 图1为线岔的平面布置图，o点为道岔岔心，o?点为理论岔心，D点为道岔柱的位置，侧线距正线线路中心最近距离为999mm；图2为立面图，它表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。图中虚线为接触线正常高度水平线，正线接触新在理论岔心方向，比定位点处低，在撤岔方向以4/1000的坡度升高。而侧线相反，在理论岔心方向抬高后去下锚，在其撤岔方向以-3/1000的坡度降低
6、。 图1 无交叉线岔平面布置图 正线4/1000 侧线-3/1000 图2 无交叉线岔立面布置图 - 2 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 2.3 无交叉线岔的工作原理 图3为机车通过无交叉线岔时的过渡状态示意图。无交叉线岔的最大优点是保证机车能从正线告诉通过，在平面布置时，应使侧线接触线位于正线线路中心以外999mm。因为，机车受电弓一半宽度为673mm，考虑受电弓摆动200mm，富余量100mm，即运行机车受电弓在侧线侧最外端课触及到的尺寸限界为973mm，其值小于999mm，如果受电弓向侧线反向摆动200mm，则673-200=473mm，其值大于定位点处拉出值333mm，因而
7、机车从正线过速通通过岔区时，与区间接触线一样正常受流由于在悬挂布置时，已充分考虑了受电弓工作长度和摆动量，因为在正线通过时，可以保证侧线接触线在接触线与正线线路中心间的距离适中大于受电弓的工作宽度之半加上受电弓的横向摆动量，因而正线高速行车时，受电弓滑板不可能接触到侧线接触线，从而保证了正线高速行车时的绝对安全性，并且在道岔外不存在相对硬点。 当机车从正线进入侧线时，在线间距126526mm之间为受电弓与侧线接触线的始触区，如图3（b）所示。此时，因侧线接触悬挂被抬高下锚，侧线接触线高于争先接触线，过岔时，侧线接触线比正线接触线高度以-3/1000坡度降低，因而，受电弓可以顺利过渡到侧线接触悬
8、挂，而与侧线接触悬挂无关系，如图3（a）所示。 由于在悬挂布置时，已充分考虑了受电弓工作长度和摆动量，因为在正线通过时，可以保证侧线接触线在接触线与正线线路中心间的距离适中大于受电弓的工作宽度之半加上受电弓的横向摆动量，因而正线高速行车时，受电弓滑板不可能接触到侧线接触线，从而保证了正线高速行车时的绝对安全性，并且在道岔外不存在相对硬点。 由于在悬挂布置时，已充分考虑了受电弓工作长度和摆动量，因为在正线通过时，可以保证侧线接触线在接触线与正线线路中心间的距离适中大于受电弓的工作宽度之半加上受电弓的横向摆动量，因而正线高速行车时，受电弓滑板不可能接触到侧线接触线，从而保证了正线高速行车时的绝对安
9、全性，并且在道岔外不存在相对硬点。 当机车从正线进入侧线时，在线间距126526mm之间为受电弓与侧线接触线的始触区，如图3（b）所示。此时，因侧线接触悬挂被抬高下锚，侧线接触线高于争先接触线，过岔时，侧线接触线比正线接触线高度以-3/1000坡度降低，因而，受电弓可以顺利过渡到侧线接触悬挂。 在机车由正线向侧线过渡时，由于侧线接触线比争先接触线有较大的抬高，因此，受电弓不会接触侧线接触线而从侧线接触线上受流。随着机车的前进，由于在定位点处受电弓中心与正线接触线之间的距离较小，受电弓经过等高区后逐渐滑离正线接触线，而此时侧线接触线逐渐降低至正常高度。因而，受电弓可以顺利过渡到侧线接触悬挂。 当
10、机车从侧线进入正线时，在线间距8061306mm之间为受电弓与争先接触线的始触区，如图3(c)所示。此时，因正线接触线比侧线接触线高4/1000的坡度，过岔后，渡线被抬高下锚，正线接触线高度又低于侧线，因而，受电弓可以顺利过渡到正 - 3 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 线接触悬挂。 站线接触悬挂 正线接触悬挂 （a）由正线高速通过 （b）由正线进入侧线 （c）由侧线进入正线 图3 机车通过无交叉线岔时的过渡状态示意图 2.4 无交叉线岔始触区的确定方法 不同型号的道岔，其线间距相同的?点理论岔心的距离是不同的。确定始触区，除了研究线间距的范围以外，还要确定所研究点距岔心的里程坐标
11、点。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，受电弓的工作宽度的一半为673mm，加上机车横向摆动量左右各为200mm，再考虑100mm富余量，计为b/2=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4所示。 - 4 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 图4 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R?tan?,令某点线间距为P,其值为 P?R?R2?x2 （1） 若道岔的理论岔心为A，道岔圆曲线的终点为B，则有 ?xA?R?tan?2?
12、 （2） xB?R?sin? 1) 确定从正线进入侧线的始触区 从正线进入侧线时，如图5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 sin? （3） by?cos?R?R2?(xA1?x)2?2xA1?xR 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126526mm。 - 5 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 图5 机车从正线进入侧线 2) 确定从侧线进入正线的
13、始触区 当从侧线进入正线时，如图6所示。设受电弓从侧线运行到某点处，并且以定位点位置为基点，则始触区计算公式为： 如果在道岔导曲线内与正线接触线接触，则计算公式为 ?lb? （4） 0.33?(?x?sin?)b22?cos?R?R?(xA1?x)2?2 如果在线岔导曲线以外与正线接触，则计算公式为 b(?x)?0.333bcos?(xA1?xA?x)?tan? （5） l2 2 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sin?xA1?xR 8061306mm。 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
14、，始触区范围应为线间距的126526mm区域内；在由侧线进入正线时，始触区范围应为线间距的8061306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526806mm区域内。 - 6 - 自动化与电气工程学院接触网技术课程设计 图6 机车由侧线进入正线 2.5 无交叉线岔的平面布置 无交叉线岔的特点是对侧线的接触线高度要求很严格，在交叉区除了要求两接触线处在受电弓的同一侧以外，还要求侧线接触线在该区段的高度应相应变化，具有高差的设置，英雌在施工安装中，要严格按照定位及各吊弦点要求的数据抬高，并根据运行速度、受电弓的横向摆动量等计算条件确定受电弓与战线接触悬挂的始触区，正确调整接触线的抬高量。在应用中要符合以下几点要求： （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
