接触网系统

接触网系统（共12篇）

接触网系统 篇1

随着我国铁路事业的蓬勃发展, 城际铁路、客运专线相继开工建设, 从此告别了以前的铁路以货运为主或客货混跑的模式, 出现了新的纯客运的铁路运营模式。因其功能的特殊性, 对铁路运输的舒适、安全、准时、服务有了更高的要求, 同时, 对于一些旅游城市、重要城市, 要求铁路车站设计, 一站一景。作为电气化铁路不可分割的接触网系统, 对其美观性、景观性的要求也大大提高。以往的接触网设计, 一般以满足功能需求为主, 虽然近年来慢慢从大、笨、粗的模式逐渐走出, 但对于美学工程的要求, 还相差甚远。

北京南站在接触网系统优化前采用的支柱及悬挂型式种类繁多, 支柱包括角钢格构式软横跨钢柱 (底盘尺寸800mm×1 2 0 0 m m、高1 5 m;底盘尺寸1 0 0 0 m m×1800mm、高20m) 、角钢格构式硬横跨钢柱 (底盘尺寸800mm×800mm、高9.7m) 、双线路腕臂柱H型钢柱 (2×300mm、高13～13.9m) 、单腕臂柱H型钢柱 (240mm、高7.75m或8m;280mm、高7.75m;2×300mm、高7.75m) 等约10种类型, 支持悬挂型式包括腕臂、软横跨、硬横跨吊柱等多种型式。支柱断面尺寸、高度和接触悬挂安装形式等差异较大, 导致接触网整体结构布局比较凌乱, 与北京南站的整体景观环境极不协调。

北京南站是首都北京的标志性建筑之一, 其造型美观、气势宏伟, 建设时又逢奥运会开幕前期, 北京南站整体设计的美观性显的尤为重要和必需, 2007年11月, 针对北京南的情况, 开展了接触网外观结构优化设计, 最后北京南景观化设计的成功, 不仅向世界展示了我国铁路发展的先进技术, 还向世人呈现了一个良好视觉效果的美学工程。

下面从北京南站接触网系统优化设计的原则及优化设计的具体内容, 进行简单介绍, 希望对以后的设计工作能起到借鉴作用。

1 接触网系统优化设计原则

经过技术、经济的多方面综合比较, 最终选择了与北京南站环境结构相协调的灰白色环形钢管柱、定位索式三角形断面钢管结构硬横跨, 支柱高度也主要有轨面以上7.1m、8.9m两种类型。另外配套优化无拉线锚柱、恒张力弹簧补偿装置、竖排数字超强型塑膜式接触网支柱号码牌。

因其工期及供货情况的限制, 优化设计存在很大制约, 仅按以下原则对接触网进行了优化。

(1) 保证原设计功能要求。

(2) 尽量使用单腕臂支柱。

(3) 尽量统一支柱结构型式、统一支柱高度。

(4) 维持或减少接触网设计锚段长度。

(5) 与北京南站环境及站房结构相协调。

2 接触网平面布置优化

因原设计支柱类型及悬挂型式较多, 很多软横跨、单支柱、双线路腕臂支柱之间相互交错, 且尺寸大小、高低各不相同, 使得平面布局显得比较凌乱。优化时, 对其进行了整合, 尽量较少支柱数量, 合理加大支柱间距, 使得原来水平交错的软横跨优化为了连续硬横跨、站内成排支柱有条件的尽量对齐。如凉水河桥上原来有7组双线路腕臂支柱及几个单支柱, 跨距约12m、15m, 优化后剩余三组硬横跨, 跨距为28m左右, 简洁了许多。另外如原E017～E018附近原设计为20m和15m的格构式钢柱软横跨几组, 优化后为支柱高度统一的连续硬横跨美观很多。站房两侧对齐后的无拉线锚柱见图1。

3 单支柱优化

为增加整体结构的通透性, 不至于接触网给人一种压抑的感觉, 在部分区段有条件的情况下, 取消原支持结构悬挂型式改为直径350mm环形钢管单腕臂支柱。北京南站为客运车站, 其站内不考虑进入超限列车, 亦不考虑进行大机养护, 故站内直线区域支柱侧面限界可按不小于2.15m (曲线处适当加宽) 设计。原设计中很多硬横跨、软横跨、双线路腕臂柱的形式, 在此条件下即可改为单支柱。如凉水河桥与地铁4号线涵洞之间原B136号为双线路腕臂支柱, 优化后改为单腕臂支柱。

4 钢管硬横跨优化

原设计的软横跨、硬横跨及其支柱均为格构角钢型式、双线路腕臂支柱为H型钢柱, 支柱高度、尺寸类型较多, 给施工安装、运营维护均带来较多不便。通过对国内有应用实践的几种硬横跨结构型式 (三角形断面钢管结构硬横跨、双H型钢结构硬横跨、双槽钢结构硬横跨、单钢管结构硬横跨) 进行技术经济比选, 并结合北京南站站房景观, 采用了倒三角形断面钢管结构硬横跨 (硬横跨支柱采用外径350mm的环形等径钢管柱) 。接触悬挂统一采用定位索安装方式。钢管硬横跨安装形式见图2。

5 恒张力弹簧补偿装置优化

原设计接触网下锚补偿装置为棘轮加铁坠砣的形式, 坠砣串的长度较长, 坠砣直径亦有410mm, 为了防止坠砣串横向摆动, 还需配坠砣限制架, 整套补偿装置占用空间较大, 显得比较笨重。

北京南站作为京津城际和京沪高速的起始和终点站, 机车运行速度较低, 接触网张力不大且平面布置锚段长度不长, 有条件采用恒张力弹簧补偿装置。取消了坠砣串及坠砣限制架等一套设备, 使得接触网下锚柱显得简洁、美观。恒张力弹簧补偿装置的安装形式见图1。

棘轮或滑轮加坠砣的补偿装置是电气化铁路传统的补偿方式, 其补偿效率高, 精度灵敏、受环境影响小, 寿命长, 造价便宜。但缺点是显得笨重, 要求空间大, 根据环境变化需要维护调整。恒张力弹簧补偿装置是一项新技术, 以前由于技术原因, 没有得到大范围的应用。但这些年随着技术的进步, 其补偿精度有较大提高, 寿命也大幅延长, 完全能适应低速区段小张力的接触网补偿要求。其优点是结构小, 安装方便, 少维护、简洁美观。

6 无拉线锚柱优化

北京南站站房两侧原设计各有两排双拉线的H型接触网锚柱, 为了进一步改善站台附近的景观, 取消了下锚拉线。

以往电气化铁路设计中, 下锚支柱一般采用打拉线下锚方式。特殊情况下如受地形等限制无法打拉线时, 采用特殊设计的支持结构。目前已应用的无拉线下锚结构主要有方形断面的格构式钢柱、门形钢管结构下锚硬横跨、双H型钢支柱。为了与硬横跨支柱相协调, 经过详细的结构计算及经济比较, 确定了无拉线锚柱采用双钢管柱结构形式, 其中一根支柱用于下锚, 一根支柱可用于安装接触悬挂。两根支柱的间距为700mm, 外径为300mm, 安装方便, 接触悬挂腕臂与下锚可分别安装于两根主杆上, 互不影响。其安装效果见图1。

7 支柱号码牌优化

以往的接触网支柱号码牌通常采用螺栓固定方式或油漆喷涂方式。螺栓固定方式运营一段时间后, 由于风及其他外力震动, 螺栓容易松脱, 如维护不及时, 可能缺失, 或大风将号码牌吹向线路, 甚至影响行车安全。油漆喷涂方式夜间反光效果不好时间久后, 油漆易脱落。随着对铁路安全的重视度不断提高, 对支柱号码牌夜间反光效果要求也渐渐提高, 现用的支柱号码牌字体及底衬部分均具有在外部光源照射下能够反光的性能。

原设计中, 因支柱类型较多, 尺寸差别较大, 很难选择一种支柱号码牌的尺寸及安装方式来适用所有支柱。这样给提料加工将增加较大难度, 且形式多样, 观感效果较差。在对支柱优化设计的基础上, 选择了超强型塑膜式的反光号码牌, 数字竖向排列, 统一了形式及尺寸大小, 无螺栓松脱问题, 免维护, 且安装方便, 夜间反光效果好, 价格适当, 美观性好。

8 结语

通过对北京南站接触网系统优化设计, 从几个方面着手, 初步摸索出接触网景观化设计的原则和方法, 使接触网系统在保证功能要求的条件下, 能与环境协调, 给人观感上一种美的享受。

接触网景观化设计主要应考虑环境的协调性, 包括相关设施的结构形状、断面尺寸、材料颜色等。对于接触网系统本身, 应尽量使其整齐、简洁、统一化, 零部件形状大小适中, 造型美观。同时, 还应考虑生产加工、施工安装、运营维护、经济合理等多方因素。

北京南站接触网系统优化设计中几个方面, 仅仅给以后的接触网景观化设计提供了一些思路, 不能生搬硬套, 应结合工程实际情况, 针对性的认真研究, 力保每个接触网工程不仅系统功能稳定, 还是一个美学工程。

摘要：结合北京南站接触网系统优化设计, 探索接触网景观化设计中应遵循的原则、考虑的因素及采取的方法, 使接触网系统既保证功能稳定又达到景观化效果。北京南站的成功实施, 效果良好, 受到广泛赞誉, 给以后的设计提供了一些思路, 具有借鉴意义。

关键词：接触网景观化,钢管支柱,钢管硬横跨,恒张力弹簧补偿装置,无拉线锚柱

参考文献

[1]铁集成函[2007]1214号, 北京南站及京津城际工程接触网外观结构优化设计协调会会议纪要.

[2]北京南站及京津城际工程接触网外观结构优化设计方案审查会议纪要.

接触网系统 篇2

0 引言

在高速铁路发达的欧洲中部地区，每 100 km接触网在 1 年内可能遭受 1 次雷击。基于这样的雷击概率数据，德国采用的方法是在雷电较多的地段安装避雷器，而在其他雷电较少的区段，一般不考虑安装避雷器等防雷装置。而与德国相比，日本的地理环境、气象环境完全不同，因此对电气化接触网的保护措施也截然不同。日本根据雷击频度及线路重要程度，将防雷等级划分为 A、B、C 三级区域。A 级区域雷害严重且线路重要，全线接触网均架设避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头连接处、架空避雷线接地线终端等重要部位设置避雷器；B 级区域雷害较重且线路重要，对部分特别地段的接触网架设避雷线，同时在与 A 级区域相同的重要位置安装避雷器；对于 C级区域，一般只在一些重要位置安置避雷器。

从雷电的形成来分析，我国很多地区（比如西南地区、东南沿海地区）有类似于日本的地理和气象环境，但铁路接触网的防雷保护却没有吸取日本高铁的经验，反而机械地学习了德国经验，所以在高速铁路刚发展的几年内，不可避免的由于雷电影响而造成多起事故，给人们的生产、生活带来了深刻的负面影响。

避雷器性能优劣检测原理与监测方法仍然沿用电力系统中的常用的研究方法。但铁路牵引系统与电力系统相比具有负荷移动、方式多变等特点，加之接触网与电网不同的拓扑结构，导致对接触网用避雷器进行状态性能检测的时候面临谐波电流复杂、频繁操作过电压等诸多新的问题。

1 铁路接触网特性分析

本文针对避雷器运行的背景环境是牵引供电系统，它是指三相电力系统接受电能向单相交流电气化铁道行驶的列车输送电能的电气网络，主要构成部分如图 1 所示。牵引变电所控制及变换电能，转换接触网与电力系统之间的电压，接触网则负责向列车供给电能，国内干线电气化铁道的供电制式是工频单相交流制，接触网的额定电压是25 kV。

负荷的特殊性决定了接触网的特征不同于一般三相输配电网络，主要原因有以下几点：

（1）电力机车是大功率单相负荷。

（2）电力机车是移动性负荷，由于电气化铁道线路的条件多变，机车在行进过程中阻力也不断的变化，频繁地在起动、加速、惰行、制动等工况之间转换，机车负荷的剧烈波动容易使接触网电压异常波动，产生操作过电压。

（3）电力机车是非线性负荷，国内大量采用的交直流型电力机车，主电路一般都为相控整流电路，网侧电流含有较大谐波成分，且含所有奇数次谐波，包括 3 次及 3 的倍数次。

本文主要针对接触网用避雷器的工作条件及背景环境，其他的有关牵引供电系统及接触网的内容不作为研究的对象，而能够给避雷器性能状态带来危害的谐波电流和电压波动也是本文分析的重点之一。

1.1 接触网谐波特性分析

在避雷器性能检测过程中，阻性电流值因其能够很好地反映避雷器的状态性能而常被用作判断避雷器性能优劣的重要依据。但是在谐波污染严重的情况下，阻性电流中含有较大分量的谐波含量，严重影响了性能分析的精确性。而在电气化铁路系统中，电力机车多采用 PWM 控制电路，容易给接触网带来严重的谐波污染，谐波在接触网传播的过程中，当接触网参数与机车匹配时会发生谐振和严重的谐波放大。根据 CRH2 动车组的模型仿真分析，当机车在运行工况之间切换时，对应的输出功率会发生变化，由于基波与各谐波电流的变化不同步，导致不同输出功率下谐波电流含量的变化较大。由谐振引起的电压畸变会进一步使机车谐波电流增大，形成一个类似于正反馈的相互激励过程，导致接触网形成谐振过电压，烧损避雷器等设备。

因此，在避雷器性能监测分析中，谐波含量的检测对避雷器工作状态的分析具有重要作用。本系统也将基于场强法的谐波检测方法运用其中。

1.2 接触网电压波动分析

电气化铁路牵引负荷表现为移动且运行工况切换频繁的特点，是一种十分典型的日波动负荷符合短时冲击的特点。接触网的电压波动与线路条件、机车类型、运行工况、机车速度、牵引重量等因素有关，且这些影响因素具有随机的特点。根据数据统计，接触网电压波动范围最大可达 30%，同时电压峰值最高达到 460 V，波峰系数达到 1.92，电压峰值的大范围变化对设备的安全构成了较大的隐患，这其中也包含避雷器。因此在对避雷器性能在线监测的过程中，频繁的操作过电压将是一个值得深究的问题。

为此，在本系统中额外添加了避雷器运行过电压监测功能，设定运行过电压的阈值，并记录下运行过电压的时间和次数，有助于对避雷器性能状态和故障原因进行分析研究。

2 氧化锌避雷器在线监测系统的结构设计

氧化锌避雷器在线监测系统主要由传感器、监测点装置、数据采集节点及上位机数据管理平台组成，其结构设计如图 2 所示，分别利用感应式电压传感器和电流互感器采集避雷器运行的电压信号和电流信号，每只避雷器有其固定的`监测点装置，采集处理监测到的状态数据；一只数据采集节点可以处理多个监测点装置的监测数据，利用 RS485实现多个数据采集节点与上位机之间的数据通信。

主控 PC 向下位机数据采集节点发出索要数据的控制指令后，节点根据接收的指令要求向监测点装置索要当前的监测数据，该装置在收到指令后就按要求将监测数据回传给数据采集节点，节点确定收到监测数据之后，再将这些数据有次序地回传给主控 PC，上下位机之间采用 ModBus 通信协议，并通过 CRC 校验，以保证数据传输的准确性。

2.1 监测点电路结构设计

避雷器性能在线监测点主要完成避雷器运行电压及泄漏电流的采集、计算及其信号处理和组网通信等功能。整体结构由电流采集模块、电压采集模块、90E36 信号处理模块，单片机控制模块、电源模块、RS485 通信模块、雷击计数模块及 LCD显示模块组成。

2.2 RS485 串行组网通信结构设计

在数据通信、计算机网络应用中，RS485 是一种常用的串口通信标准，它是在 RS232 标准基础上发展起来的一种平衡传输标准，能够克服 RS232通信距离短，速度低等缺点，其最高传输速率达到10 Mbit/s，最远传输距离可达 1 200 m；具备多点、双向通信功能，即可允许同一条总线上连接多达32 个数据节点，而且节点驱动能力强、冲突保护特性好。由于 RS485 标准对接口要求的特殊性，用户亦可建立自己需要的通信协议。因此，该系统采用 RS485 标准组网通信。

3 结语

接触网系统 篇3

(上海海事大学 科学研究院，上海 201306)

0 引 言

非接触电能传输(Contactless Power Transfer，CPT)是一项新的电能传输技术，其发送和接收机构可以自由分开，用电设备以非接触方式从固定电网中获取电能.耦合模理论(Coupled-Mode Theory, CMT)是研究两个或多个电磁波模式间耦合的一般规律的理论，近年来麻省理工学院的物理学家将CMT用于CPT系统的计算，以降低多线圈耦合电路计算的复杂性.KURS等[1]在磁共振系统中用CMT分析距离与效率的关系.刘志军等[2]从电路方面分析多负载系统的效率和补偿电容的选择方法，提高传输效率.夏晨阳[3]给出适用于 CPT系统谐振耦合机构效率计算的一般公式，简化CPT系统效率的求解过程.赵彪等[4]和傅文珍等[5]也从电路方面指出在谐振频率下CPT系统传输效率最大.杨明生等[6]和谢卫等[7]对主电路拓扑结构进行深入研究，用电路理论(Circuit Theory, CT)推导出不同漏感补偿拓扑下的补偿参数.IMURA等[8]和KARALIS等[9]用电路方法分析CPT系统在不同距离下传输效率和耦合系数的变化，得出在不同距离下传输效率的变化规律.

以上学者仅仅用一种方法对CPT系统进行分析，接下来介绍用CMT和CT两种方法分析的工作.刘宿城等[10]在磁共振中用两种方法分析得出最佳的工作频率就是谐振点，另外还表明CMT更适合描述谐振耦合状态下系统能量的变化，并将两种方法进行对比.牛王强等[11-12]用CMT和CT对比分析频率的分裂现象，给出分裂频率公式.KIANI等[13]用两种理论分析在同一轴线上n个线圈中继系统的效率问题，得到中继无线电能传输系统CMT下的效率计算公式与CT下的计算公式完全等效.本文将美国学者的工作推进到多负载系统，指出在系统的谐振频率处，多负载CPT系统CMT下的效率计算公式与CT下的计算公式完全等效，并进一步对单负载和双负载的结论进行物理验证.

本文仅分析稳态特性.首先用CT的思想解决两个线圈的能量传输效率问题，然后通过CMT得出两个线圈感应连接的能量传输效率方程，将两个方程对比后发现可以变换为一套相同的公式.随后分析3个线圈、4个线圈、一直到n-1个线圈都可以变换为同一套公式，最后给出两个线圈和3个线圈的物理实验结果，结果表明CT和CMT在估算能量传输效率方面的一致性.

图1 单负载线圈的CPT拓扑结构

1 单负载的电路分析

1.1 电路分析

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

1.2 CMT分析

CPT系统分析中，常常只涉及稳态分析，在此也仅分析稳态特性.主线圈的幅值在正弦时为一个常数；同理，次线圈的幅值也是一个常数，两个时间域线圈a1(t)，a2(t)的原始储能可分别表示为|a1(t)|2，|a2(t)|2.由CMT[8-9]可得

(6)

(7)

在上述两式中，Γ1，Γ2，ΓL分别为原线圈的损耗、负载线圈的损耗和负载的吸收功率，K12为两个线圈的耦合率，Fs(t)为励磁损耗(忽略不计).CMT中，a1(t)=A1e-jωt，a2(t)=A2e-jωt都是正弦信号；P1=2Γ1|A1|2，P2=2Γ2A2|2和PL=2ΓL|A2|2分别为原线圈、副线圈和负载的功率.由能量守恒定律可得

(8)

(9)

与式(5)对比可知，两种方法求出的传输效率的表达式相同.

2 两个负载电路的传输效率分析

2.1 电路分析

图2 两个负载线圈的CPT拓扑结构

对于图2电路，M2和M3为L1分别与L2和L3的互感，RL2为线圈2所带的负载，RL3为线圈3所带的负载，K2和K3分别为两个负载线圈的耦合系数.同理可得

(10)

(11)

(12)

在谐振状态下的传输效率为

(13)

2.2 CMT分析

3个线圈的CMT分析和两个线圈的CMT分析方法类似，如下所示：

jK13a3(t)+Fs(t)

(14)

(15)

(16)

(17)

3 3个负载电路的传输效率分析

图3 3个负载线圈的CPT拓扑结构

对于图3中3个负载电路的拓扑结构，用同样的方法能够证明用集总参数分析方法和CMT求传输效率是相同的.

(18)

(19)

求得传输效率公式为

(20)

4 n-1个负载电路的传输效率分析

用集总参数分析图4拓扑结构，图4有n-1个负载线圈，有n个方程，分别为

…-jωMnIn

(21)

jωMiI1(i=2,…,n)

(22)

图4 n-1个负载线圈的CPT拓扑结构

解上述n个方程，并将I1，I2，…，In代入

(23)

用CMT方法分析图4 的拓扑结构图，同样忽略励磁效应，由前面的方法可得

jK12a2(t)+…+jK1nan(t)+Fs(t)

(24)

jK1ia1(t) (i=2,…,n)

(25)

将以上各变量代换，得到

(26)

5 实验分析

表1 实验参数

(a)单负载 (b)两个负载

图5传输效率曲线

由图中可以看出，由CMT和CT得到的效率值与测量值大致吻合.出现的小偏差可能是由于测量误差、系统的分布电容、分布电感以及线圈在移动过程中会出现不同轴现象引起的.值得注意的是，此方法仅适合于谐振状态.在谐振频率点，多负载CPT系统CMT下的效率计算公式与CT下的计算公式也完全等效.

物理学中常用的CMT用于同一平面的n个负载线圈的传输效率，从另一个角度阐述能量传递.接下来的工作就是进一步分析它的传输功率、系统品质因数和传输距离对系统的影响.

6 结束语

通过以上推导和实验可知，在谐振频率点上，用CMT的方法对谐振系统传输效率进行分析，结果与CT相同，CMT的提出让我们从另一个角度去分析CPT系统的效率问题，并考虑到CMT的计算阶次比CT的计算阶次降低一半，大大减少计算中的工作量，此方法可以推广到在同一平面的n个负载线圈的效率求解.

参考文献：

[1] KURS A, KARALIS A, MOFFATT R,etal. Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances[J]. Sci, 2007, 317(5834): 83-86.

[2] 刘志军, 苏玉刚, 夏晨阳. 多负载感应耦合电能传输系统的传输效率研究[J]. 电子技术应用, 2011, 37(2): 64-70.

[3] 夏晨阳. 感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2010.

[4] 赵彪, 陈希有, 于庆广. 用于非接触电能传输的自适应谐振技术原理[J]. 电工电能新技术, 2010, 29(2): 33-37.

[5] 傅文珍, 张波, 丘东元, 等.自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29(18): 21-26.

[6] 杨民生, 王耀南, 欧阳红林. 新型无接触电能传输系统多负载解耦控制研究[J]. 湖南大学学报, 2007, 34(10): 53-56.

[7] 谢卫, 汪晓燕, 赵冰洁. 基于无功补偿的滑动变压器建模与仿真[J]. 上海海事大学学报, 2008, 29(2): 26-29.

[8] IMURA T, HORI Y. Maxing air gap and efficiency of magnetic resonant coupling for wireless power transfer using equivalent circuit and neumann formula[J]. IEEE Trans on Ind Electron, 2011, 58(10): 4746-4752.

[9] KARALIS A, JOANNOPOULOS J D, SOLJACIC M. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer[J]. Ann Physics, 2008, 323(1): 34-48.

[10] 刘宿城, 周雒维. 近场磁谐振耦合能量传输系统的建模与分析[J]. 电源学报, 2011(1): 51-56.

[11] NIU Wangqiang, GU Wei, CHU Jianxin,etal. Coupled-mode analysis of frequency splitting phenomena in CPT systems[J]. Electronic Letter, 2012, 48(12): 723-724.

[12] 牛王强, 沈爱弟, 顾伟, 等. 可变负载非接触电能传输系统的无功功率补偿[J]. 上海海事大学学报, 2011, 32(1): 49-53.

[13] KIANI M, GHOVANOLOO M.The circuit theory behind coupled-mode magnetic resonance-based wireless power transmission[J]. IEEE Trans Circuits & Systems, 2012, 59(8): 1-10.

接触网辅助设计系统开发 篇4

利用Auto Lisp和Object Arx编程技术, 实现Auto CAD R2009版的接触网辅助系统的设计开发, 实现接触网线路设计的计算和绘图功能;实现杆塔选型及绘制, 自动生成工程材料表和接触网支柱, 碗臂明细表, 甲供物质清单等, 并能提供预算接口。

2 数据库

功能:接触网线路设计数据库, 为接触网线路、供电线, 地线, 回流线, 支柱, 碗臂安装等选型提供数据库。

接触网辅助系统软件为用户提供数据库信息查询, 添加﹑修改﹑删除数据。

接触网数据可查看接触线, 承力索, 回流线型号﹑截面积﹑直径﹑最大使用张力﹑单位重量﹑最大载流量, 单位公里电阻率, 弹性及温度系数等数据信息, 并可直接修改添加自定义或者特点型号的相关参数。

架空地线供电线数据可查看地线、供电线的型号﹑截面积﹑直径﹑破坏张力﹑电阻率, 单位重量﹑弹性及温度系数等数据信息, 并可直接录入数据修改某一型号地线的所有数据。

气象信息可查看各气象区相应气象条件下的气温﹑风速﹑覆冰等数据信息。

基础数据可查看基础的目录名称、埋深、挡板﹑基础底宽﹑基础底长、钢材、基础混泥土等数据信息。

锚段参数可查看拉线锚段的目录名称、埋深﹑基础底宽﹑基础底长、钢材、基础混泥土等数据信息。

碗臂柱安装参数可查看碗臂柱, 硬横跨, 软横跨的目录名称、材料。

支柱数据可查看支柱的型号﹑杆名﹑类型﹑支柱直径、杆高、单重、基础混泥土、基础底宽﹑基础底长等数据信息。

电缆数据可查看电缆的型号名称﹑芯数﹑标称截面﹑单位重量﹑电缆套管等数据信息, 并可直接双击修改某型号电缆的相关数据信息。

3 布置杆柱

功能:在平断面图中插入﹑编辑支柱。

布置支柱包括:支柱简图图库、任意点插入支柱﹑连续排列支柱﹑移动﹑替换﹑删除, 中间插入。所有支柱插入或编辑操作中软件均动态显示支柱插入点的里程。

3.1 支柱简图

提供开放式支柱图库, 可根据需要选择绘制支柱的样式, 如橫腹式预应力混凝土支柱, 环形等径预应力支柱, 圆钢支柱, 角钢铁塔。并能根据特点要求区分既有支柱, 删除支柱, 新立支柱。

3.2 排杆

在此功能下可手动或者按特点要求自动连续插入支柱, 并且能在插入支柱的过程中随意切换支柱类型、选择支柱样式进入支柱图库变换支柱简图的选择、更具具体情况选择不同型号的支柱, 插入到图中相应支柱位置, 并能在快捷选择窗口能显示已选择的支柱类型及简图, 便于快速选择绘制排列接触网支柱。

3.3 移动, 替换, 中间插入

可以根据特点要求进行支柱编辑, 实现对支柱线路的编辑和修改。此命令可对已绘制的支柱进行移动, 替换和插入。

3.4 结果校验

选择要校验的锚段, 软件自动显示校验部分的初始里程和结束里程。

校验内容, 软件可进行档距﹑对铁轨隙最低点等内容的校验, 并生成详细的TXT格式或EXCEL格式的校验结果计算书

4 接触网线路杆塔标注

执行此命令, 自动完成工程图中杆塔位标注;标注内容包括杆塔里程标注, 杆塔编号, 档距标注, 锚段标注, 碗臂标注。

5 设备赋值

在常用材料选择对话框中, 可以在线杆材料标签中添加设计要用到的所有型号接触网杆柱;在碗臂材料标签中添加设计要用到的各种碗臂的组合;在线路材料标签中添加设计用到的接触网, 承力索, 钢绞线型号;在开关材料标签中添加设计用到的手动隔离开关, 电动隔离开关, 负荷开关型号;在地下电缆标签中添加设计要用到的所有型号地下电缆。

标注方式有单个标注和整体标注两种方式, 整体标注能实现一次框选或点选实现设备信息的标准。

6 输出支柱明细表

自动统计图面支柱信息, 生成Excel格式支柱明细表文档。

7 碗臂安装明细表

自动统计图面碗臂安装信息, 生成Excel格式明细表文档。

8 材料统计

执行此命令, 框选要输出材料的对象, 弹出线路长度系数对话框, 输入线路长度系数, 点击[确定]按钮, 材料统计输出到Excel电子表格里。

9 标准图集

“武化网标准设计”提供丰富的武汉院和铁道部的接触网标准图集, 可根据需要打开、插入图中, 方便查看、调用、编辑。

10 其他辅助插件

图框:选择图符规格﹑加长级数, 软件自动计算显示图框长度, 点击[自动]按钮, 软件自动选择加长级数, 在标题栏选择框选择标题类型, 点击[预览]可在右侧预览选择的标题栏样式;在标题栏数据框里可以设置工程名称﹑图纸名称﹑图纸编号﹑设计阶段﹑绘图时间、绘图比例和出图比例, 可勾选是否以当前图号为文件名保存;点击[确定]后即可根据设置在平面中插入图框。

会签:提供对不同项目走不同的校、审流程。校、审、会签人员收到待校、审的成果后, 可以直接通过浏览器打开图纸查看, 如果需要批注, 可以直接在相应的校审、会签单中填写后提交。

添加日期:提供不同日期格式, 时间格式。自动添加到会签栏时间框内。

坐标标准:能实现手动标准图上某一点坐标, 或者自动标准全局特定点的坐标。

文字统计:能实现对选定区域或者整张图纸内的相同文字进行统计, 统计结果以EXCEL表格输出, 也可以文本输出。

11 结论

接触网辅助设计系统是我公司总结多年接触网设计经验, 结合当前国内天正等辅助设计软件的各自优点, 收集大量中铁二院, 中铁四院的设计图纸而开发的接触网辅助设计软件。

摘要：在我国铁路建设过程中, 铁路里程越来越长, 设计任务也越来越大, 接触网零部件繁多, 每一个零部件规格参数也有很大差异。手工统计的甲供物质清单上很难保证与实际的工程量和材料清单达到精确的统一, 校对工作使接触网设计工作越来越繁重, 为了便于快速高效的设计铁路接触网, 本系统利用AUTOLISP等技术对CAD进行二次开发。

接触网系统 篇5

献给所有和我一样刚接触FreeBSD的小鸟们！[转贴]

FreeBSD Command Tools

论坛看到的，就转过来了

FreeBSD Command Tools

第一步

我如何离线?(exit)

我如何停止电脑?(shutdown -h now)

我如何重新激活计算机? (shutdown -r now)

我如何在单使用者模式下停止系统? (shutdown now)

我如何切换终端机? (ALT-F*)

文件

我如何阅读 manual page? (man)

使用者管理 (1)

我该如何增加一个使用者? (adduser)

我如何移除使用者? (rmuser)

我如何改变我的密码? (passwd)

“su” 指令

我如何 “su” 至 root 帐号? (su)

我如何 “su” 至其它使用者的帐号? (su username)

四处观察

我在哪? (pwd)

我如何观察目录下有什么? (ls)

我如何看到以点开始的隐藏档? (ls -a)

我如何看到更多的讯息 (存取许可，拥有者，群组，大小，日期)? (ls -l)

我如何看出那些档是什么? (ls -F)

这些是什么档: “..” 与 “.”? (ls -aF)

四处移动

我该如何改变工作目录? (cd)

如何回到上一层目录? (cd ..)

我如何回到自己的工作目录? (cd, cd ~/)

屏幕控制

我如何卷回 (在终端机中，非 X)? (The Scroll Lock Key)

我该如何清除屏幕? (clear)

文章

我如何不使用文书编辑器就可以观看小的档案? (more)

最普遍的文书编辑器是? (vi)

“vi” 看起来有点难，我可以从 “ee” 开始吗? (ee)

“visual” 编辑器

学习“vi” 最有效的方法为何? (vilearn)

“vi” 是如何工作的? (man vi)

什么是储存指命? (:w)

什么是离开指令? (:q)

什么是可以储存与离开的命令? (:wq)

如何离开而不使用储存指令? (:q!)

我如何移动? (h, j, k, and l)

Esc 键有什么用途? (The Esc Key)

我如何加入新的文字? (a and i)

我如何建立新的一行? (o and O)

我如何删除文字? (x and dd)

我如何拷贝文章内容? (yy and p)

我如何替代文章? (r)

我如何使用数个指令? (nCommand)

我如何搜寻文章? (/text)

我如何起动 “vi” 于只读模式? (view)

使用者管理 (2)

我如何新增使用者至群组? (vi /etc/group)

计算机信息

我如何能观看开机记录文件? (dmesg)

有什么方法可以让我慢慢地观看开机记录文件吗? (dmesg |more)

谁

显示谁在系统上? (who)

他们正在做什么?? (w)

“w” 可以显示出所有的处理吗? (w)

何时

我如何显示或设定日期时间? (date)

我如何显示月历? (cal)

有什么方法可以让我慢慢地观看月历吗? (cal | more)

Communications

我如何显示 (或不显示) 其它使用者送来的讯息? (mesg y, mesg n)

我如何传送讯息到其使用者的屏幕? (write)

我如何送讯息到每一个人的屏幕? (wall)

我如何与他人交谈 (chat)? (talk)

档案管理

我如何建立一个空档案? (touch)

我如何删除档案? (rm)

我如何建立一个目录? (mkdir)

我如何移除一个空的目录? (rmdir)

我如何移除一个目录包括里面所有的东西 (包括子目录)? (rm -r)

我如何移除以 “-” 起头的档案? (rm -- -filename)

我如何拷贝档案? (cp)

我如何拷贝整个目录包括它所有的内容? (cp -R)

我该如何搬移档案与目录? (mv)

我如何改变档案/目录名称? (mv)

我如何执行 rm、cp 与 mv 时，须要我的许可? (-i)

我如何执行 rm、cp 与 mv 时，不须要我的确认? (-f)

档案连结

我如何连结一个档案或目录? (ln -s)

我如何 hard link 一个档案? (ln)

档案拥有权/存取许可

我如何观察谁是档案拥有者? (ls -l)

我如何观察档案/目录的存取许可? (ls -l)

我如何改变档案/目录的使用者拥有人? (chown)

我如何改变档案/目录的群组拥有人?s group owner? (chgrp)

我如何改变档案/目录的使用者与群组拥有人? (chown user:group)

我如何改变存取许可? (chmod)

如果我拥有这个目录，我可否修改不是我的档案? (yes)

软盘机装置

我如何挂上我的软盘? (mount)

我如何挂上 MS-DOS 格式的软盘机? (mount -t msdos)

我如何卸下我的软盘? (umount)

应用程序

我如何起动应用程序? (./)

我如何由文件名称来起动应用程序? (PATH)

我如何在背景起动应用程序? (&)

我如何知道我的 PATH 是? (echo $PATH)

所有的应用程序在那? (The FreeBSD Ports Collection)

我如何安装一个 port? (make install clean)

那里有编辑好的二进制文件? (The FreeBSD Packages Collection)

我如何移除应用程序? (pkg_delete)

使用者环境

使用者的 profile 档案在那? (vi ~/.profile)

我如何改变我的 shell? (chsh)

处理管理

我如何列出处理? (ps)

我如何列找到处理? (ps -waux | grep “name of the process”)

我如何砍掉处理? (kill)

磁盘管理

我如何检查可用的磁盘空间? (df)

我如何检查每个目录下用了多少磁盘空间? (du)

工具

哪里有计算器? (bc)

论刚性接触网状态修 篇6

摘要：随着轨道交通刚性接触网设备的制造、安装等技术工艺的不断发展，对其维护策略和维护组织都产生了重大的影响，全世界轨道交通的运营单位也已经逐渐的意识到并开始着手，在不断的摸索探求维护策略和维护组织的新型式，特别是设备的经济效益和使用寿命周期。

关键词：刚性接触网；状态修；风险

Abstract：The equipment and installations making up the electrical systems of metro rigid overhead contactor are undergoing rapid Technological development，which in turn is having a direct impact on maintenance trategies and organisation. Transport operators all over the world are therefore increasingly looking into new forms ofmaintenance strategy，policy and organisation；

improving economic efficiency and Life Cycle Cost（LCC）in particular

Key Words：Rigid conductor system、condition based maintenance、risk

一、刚性接触网简介及状态修概念

作为运行管理人员应该在尊重客观事实的前提下及时对原有的规章制度进行修改补充，不要因循守旧，要敢于创新、敢为人先。近年刚性接触网成为国内轨道交通牵引供电的主流模式，笔者结合十多年的刚性接触网工作经验浅显的分析刚性接触网状态修的可行性，希望得到同行指导指正的同时，能够有效的推动状态修在轨道交通牵引供电领域的试点或实施。

提及刚性接触网状态修，我们首先需要对刚性接触网进行简单的介绍，刚性悬挂接触网相比较柔性悬挂接触网而言，其出现的历史较晚，刚性悬挂接触网一般应用于隧道当中，国外也有车辆段露天应用刚性接触网的先例，但是较少。传统柔性接触网各部分悬挂点处需承受悬挂的自重负荷及由补偿装置张力产生的负荷。而刚性接触网在悬挂点处除了组成设备自身的重量外，再无其它任何附加静态负荷，就内部的关联度而言，传统柔性接触网大多为连接件，且90%以上的零部件为受力件，相互之间关联密切，如个别零件“失效”，就会影响到其它零件，进而可能会使整个系统“失效”。刚性接触网除在支撑悬挂点处的零部件为受力件之外，大部分零部件无张力作用，而且其本身的零部件就少且耐用性强，只有极少的几个零部件是可移动的，且移动量微小，接触导线沿汇流排全长加牢，不承受机械应力。所以，刚性悬挂的可靠性较高，失效破坏范围小。国内外多年以来的运营经验已经证明，采用刚性悬挂接触网可以避免因接触网各种线索断线而发生的人身伤亡或设备损失，即使在短路电流作用下致使接触线部分烧损时，刚性悬挂接触网仍能保持正常的工况，而无断线之虞。因此采用刚性悬挂将大大提高隧道内接触网设备的安全性、可靠性。多年来的运营实践证明其具有占用空间少、安装简单、稳定性好、安全可靠等特点。瑞士联邦铁路网（SBB），曾经做过数据统计，比较柔性接触网和刚性接触网设备的故障，在使用刚性悬挂后故障率约减少70%。

了解刚性接触网基本特点之后，我们分析国内轨道交通行业接触网设备的维护策略，现阶段设备的维护策略基本以预防性计划修为主，故障修作为补充的维修模式。预防性计划修简单以固定的时间周期对设备进行维修，不可避免地会产生“过剩维修”，造成设备有效利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，甚至会引发维修故障；而故障维修显然是种应急维修，是一种运营人员都不希望启动的维修模式，是被动情况下的一种维修补充模式。“定期检测、状态维修、限值管理、寿命管理”原则下的“状态修”作为一种新的维修管理方式，越来越受到各方面的注意。随着科学发展，技术进步，以及生产组织结构的不断变化，维修方式也应适应科学发展的需要，尝试采用“不维修”、“周期修”、“状态修”等多种维修管理方式，建立一种针对具体设备运行特点的创新维修体系。

二、刚性接触网状态修条件

状态修是建立在完善接触网检测设备，提高检测手段，并科学的分析数据的基础上，下面简单对广州地铁刚性接触网状态修对应条件进行分析：

1、确定接触网各项设备的标准状态值，安全状态值和状态限界值；标准状态值是指设计或运行要求规定的技术标准值，这是设备运行的最佳状态值。安全状态值包括技术标准允许的偏差范围，设备在安全状态值内运行是绝对不应发生故障，状态限界值是指运行状态的极限偏差范围。一旦运行状态值超过限界值，将导致可靠性下降，可能导致设备发生故障。广州地铁刚性接触网从2002年投入运营以来，安全高效运营已经将近9年，投运初期，维修规程及相关参数、工艺均沿袭设计文件以及验收标准等文本，运营后根据出现设备运行状态、出现故障的情况以及日常维护维修经验，可以说积累了大量的一线现场数据和经验，维修规程以及相关参数也在不断的修正和完善。可以很有把握的确定标准值、安全值以及限界值。

2、对刚性接触网设备开展全面整治，使其各项参数符合安全運行状态值的标准；

广州地铁接触网设备的运行维护一直维持高标准严要求，确保接触网的设备参数严格符合设计初衷以及验收规范。在验收阶段接触网专业人员按照图纸和设计文件对每个点、线、面进行检查测量，严把第一道关的同时，接触网专业人员会结合实际设备运行情况，不断的归纳总结，有针对性的在设计标准和验收规范的基础上对一些设备参数进行更为严格的论证，实验和实施。对于刚性接触网设备的安全值这个前提条件，应该说比较容易实现。根据广州地铁近10年的刚性接触网运营维修经验，真正因为刚性接触网自身设备故障，造成运营停运的事件为零，造成晚点事件也是很少，基本均为瞬间故障，数秒之后重合闸成功，恢复正常供电，这点经验也是我们推行刚性接触网状态修的底气和勇气所在。

3、加强监察，制定合理的检测周期，准确掌握设备运行状态，使设备状态始终处于受控状态；广州地铁在国内首次应用刚性接触网，对于设备的状态检测方式也是不断的进行改进和完善，步巡巡检，梯车巡检以及工程车的巡视维修都是一贯的常规手段，随着科学技术的进步和仪器仪表的功能完善，后续采用电客车登程、接触网检测车以及电客车实况热滑作为刚性接触网设备的观测手段和措施，都取得了一定的效果，并且逐步建立相应的操作细则和规范。为实施周期检测打下了坚实和强大的技术基础。“状态修”关键在做好修前调查和日常巡视检查，必须做仔细。我们需要对刚性接触网设备随机资料、安装调试记录、出厂试验报告、各种状态参数、维修记录、运行记录、故障记录和异常现象记录等建立规范台账，加强巡视检查，加强观测，积累数据，摸索设备及零部件的失效规律，研究失效机理，采取预防性措施，开展维修性研究。当然也并不是说积累的这些年经验和数据就已经大功告成，深入研究设备失效机理是我们的短板。

4、建立与状态修相配套的维修工艺，购买应用可靠性高的维修机具，采用科学合理的检测手段，灵活多样的维修方法。我们以占用刚性接触网维护工作量最大比重的绝缘子为例，一直以来我们的预防性计划修都是要求每个绝缘子都必须仔细认真的观察，并且擦拭干净，隧道内污染严重，清扫工作量大。对于直流1500V牵引供电绝缘子的附盐密度一直没有权威性的规范，所以我们只能采用最原始的方法，不检测而是全部纳入维修清扫范围。这样的维护方式极大的增加了工作量，不可避免的存在过剩维修的现象。如果推行状态修，需要我们认真研究总结刚性接触网绝缘子最科学合理的附盐密度，甚至需要和科研院所合作，给出极具说服力参照力的标准，有了参数标准之后还需要我们引进先进的测量工具以及判断方式方法。如此只需要将隧道内根据实际情况划分为几种类型，对其范围内的绝缘子附盐密度进行抽样和分析即可，根据抽测结果采取相应的手段和措施。

5、建立健全与之相适应的维修体制。建章立制是推行状态修的政策基础，如何制定行之有效的管理机制和相配套的生产管理规范是确保状态修能够深入开展并且开花结果的沃土，新维修策略的推行必然会带来新的风险，我们需要结合工作经验以及数据分析，同时按照规章制度的要求尽量将风险控制在可控范围内。所以作为决策者敢于创新，敢为人先，能够给予执行者一定范围的免责条款甚至正面激励，激发执行者的承担力，使其愿意执行、推行新的维护模式。当然作为执行者也必须要对推行期间的安全运营高度负责，一切重大决策都要深思熟虑，谨慎做出，而不是贸然行事。所有上述条件都是对人的要求，制定与状态修相适应的规章制度，决策与执行都需要我们对刚性接触网有深入的认知和掌控，不是凭空创造出来的，而是全体专业人员的经验总结和智慧结晶。

三、刚性接触网状态修需注意的问题

铁路系统从1986年到2001年就已经开始试验并逐步推进柔性接触网设备的状态维修试点工作。“周期检测、状态维修、限值管理、寿命管理”的维修模式在部分铁路局管内全面推行。轨道交通和铁路系統大同小异，而且轨道交通刚性接触网的外部环境更优，当然对于新事物的产生到应用推广毕竟是一个曲折的过程，我们在充分认识到其复杂性、长期性、艰巨性及其蕴藏的巨大潜力的同时需要本着“积极、慎重、稳妥”的方针。凡是有条件开展的就积极进行；凡是涉及与行车安全关系重大的项目，检测手段尚不齐全的应慎重对待，力求稳妥。实际操作开展时可以采取试点应用，循序渐进，总结推广的思路进行，力争全面体现状态维修的准确性、及时性、适度性、经济性、安全性，保证设备的运行安全，且不降低设备的使用寿命。

推行状态修需要注意或解决的问题：

3.1、新的维修模式要制定与之配套的管理体制，如技术、计划、物资等部门的管理。尤其是涉及到考评指标，资金奖惩相关内容事项。新模式需要被允许一定的豁免权，当然不能超越安全的底线。

3.2、检测仪器仪表以及与之配套的软件，专业人员的惯性思维以及处理事务的方式方法需要不断的更新完善。

3.3、积极、慎重、稳妥地研究带电作业的可行性，这点面临的现实压力较大，因为毕竟事关人身安全，而且从来未曾尝试过，遇到的阻力可以想象。

3.4、“状态修”、“故障修”以及“预防性计划修”之间的关联关系，如何调整安排才能确保安全的前提下创造更大的社会效益和经济效益。

3.5、工程设计、设备采购以及工程施工应该尽量采用新技术、新工艺、新材料，提高可靠性和工作效率，力争做到少维修和免维修。在前期建设阶段就为状态修做好铺垫。这需要运营和其他相关接口关系单位做好沟通交流工作。同事各设计单位、设备制造商以及施工单位也需要建立一切为运营的大观念，毕竟后续的运营才是整个工程最为长久和经受考验的阶段。

四、结论

随着轨道交通的蓬勃发展以及科学技术的不断进步，牵引供电的生产组织以及人力结构必随之变革，维修方式和制度，作业方法和手段也会随之而变动，这是事物发展的客观规律，我们必须作好思想准备，未雨绸缪，才能取得运行管理的主动权，在确保接触网安全供电和经济运行的前提下，充分发挥刚性接触网设备质量的内在潜力，即利用其本身固有的可靠性，充分满足其使用寿命，力图把维修工作量减少到最低限度，做到不失修，不提前修，不过剩修，力求做到少投入，多产出。

参考文献：

[1] 吴良治、邹德裕、张锡昆《纪念电气化铁路30周年学术论文集》

[2] 林彦凯《城市轨道交通供电设备状态维修》建筑电气 2009年02期

[3] 何江海、谭冬华等《接触网维修工》中国劳动社会保障出版社

上接第474页

Q溢流=mbH3/2

35.84714=0.4198*0.5412*b*13/2

b=35.62（m）

因为在原有莲花干渠位置做淹没式矩形堰设计，现状考虑到的不确定因素较多，同时还有结构处理该井需要在堰壁上设计立柱的影响等因素，本次设计堰长采用1.2的安全系数，则取b=43m，一侧堰长b1=19.25米，取20米。

6）、截流井宽度B计算：

因堰上水头为1.0m，因此设计截流井内有效水深采用H=1.0m，水力坡度按原有莲华干渠设计坡度取i=0.0014，当水量达到溢流量时，堰上断面与下流断面连成一体，可将截流井堰上部分看作一小段渠道简化计算，根据矩形断面暗沟（非满流）水力计算截流井宽度B，采用如下公式进行计算；

Q=A*V

V=1/n*R2/3*i1/2

A=BH

X=B+2*H

R=A/X

Q----流量（m3/s）采用上述Q溢流量为35847.14（l/s）

V---流速（m/s）

A—水流断面m2，

n---粗糙系数；取0.013

R---水力半径（m）

i---水力坡度；

X—湿周（m）

将上述数据带入上述公式，最终结果如下：

算出渠道宽度B=13.65m，取B=14m

堰两侧宽分别为B1=B2=4.75m。

4、结论

本实例计算采用了《给水排水设计手册》中淹没式矩形堰及非满流暗渠相结合进行综合计算，计算过程中采用流态近似分析及经验估算。本工程截流井的设置基本没有改变上游原有的水流状态，不会致使上游因堰的设置而产生雍水现象。截污井设置后避免了污水直排入江对水环境造成的影响，达到了污水截流，雨水溢流的效果。本项目的设计也得到了有关专家的认可，对于其他大型截流井的设计具有一定的指导作用和参考价值。

上接第475页

放电率=电池组的实际最大放电电流/电池组的标称容量得出应该配置的电池组的容量（Ah）。

图1

例如，有一台UPS，其输出功率为1OOkVA，选择电池后各备时间为2Omin。若UPS逆变器（半桥）的工作电压是384V*2，蓄电池为两组12V（32块）电池串联而成，假定单块电池临界放电电压定为10.5V，则蓄电池组的临界放电电压为32*10.5V*2=672 V，假定负载功率因数为0.8，逆變器效率为0.8，电池放电效率为0.95，根据上述公式，最大放电电流

I=（100*1000VA*0.8）/（0.8*0.95*672）=156A

从图1可知，在要求电池后备时间为2Omin时，放电率为1.5C左右，于是电池选用容量应为100Ah，这里得到的是计算值，具体选用时应选用厂商提供的电池规格中接近100Ah的电池。

2.6 其他功能选择

从目标发展情况看来，我国UPS未来会向着模块化以及高频化的方向发展，对此，在条件满足要求的情况下，可以对该类型的UPS进行选择。同时，在对UPS进行选择时也需要其能够具有良好的通信以及智能管理功能。智能管理方面，需要保证UPS自身具有智能管理接口，以此对电池同设备的检测、运行参数以及现时等功能进行实现。网络通信方面，则支持现今网络信息传送以及公用网通信。这部分功能的配备，都对石化企业对UPS的网络化管理实现具有十分积极的意义。

参考文献：

[1] 王勇.UPS电源的选型原则[J].黑龙江科技信息.2009（29）：79-79.

[2] 朱松然 铅蓄电池技术[M].北京；机械出版社2002

一种新型的接触网检测系统研究 篇7

地铁列车运行时, 由于弓网机械分离时会引起燃弧现象, 燃弧瞬时产生的高温会严重侵蚀接触线及受电弓滑板[2], 同时由此引起的电压波动也会影响弓网受流质量, 造成电力机车运行不稳定[3]。

针对此, 本文提出一套基于特征紫外光检测[4]的弓网燃弧检测系统, 并通过对实际运营路线现场试验, 采集弓网燃弧有效信息和其他弓网参数。通过对所得数据进行处理和分析, 验证了设备的可靠性, 并统计出能评价受流性能的关键指标, ⓪为运行线路的弓网受流质量评估及维护提供了参考。

1 非接触式弓网紫外燃弧检测系统

检测系统的总体思路为:利用光学透镜和滤光片组合的光学采集系统, 有效地采集燃弧特征量-日盲区紫外光信号, 并将其高效耦合进入石英光纤传输系统, 最终特征量进入紫外光电转换模块输出电信号, 利用嵌入式开发平台及上位机数据处理系统对检测信号进行分析, 将燃弧量化表示, 得到燃弧指标。系统框图1如下所示:

检测系统主要由四个部分组成, 光学采集及传输系统、紫外光电传感系统、嵌入式处理平台、弓网状态监控系统以及上位机显示系统。

2 弓网燃弧信息研究

非接触式弓网紫外燃弧检测系统采用光子计数技术对燃弧进行定量表征, 光子计数技术是一种微弱光检测技术, 可以利用检测到的脉冲数多少, 衡量弓网燃弧强度大小。

由于光子计数对微弱光信号特别灵敏[7], 在实际检测中, 正常情况下 (即没有发生燃弧的情况下) 由于环境中自然光等因素影响, 脉冲数也呈一定值, 因此需要设定一阈值来区分环境对有效信号的干扰, 通过对燃弧数据进行统计分析, 得到如图3所示结果。

表征区段燃弧状态指标-燃弧率定义为:在测量区段内, 弓网燃弧的总持续时间对测量总时间的比例, 即:

NQ:燃弧率;ttotal:检测区段检测总时间;tarc:燃弧时间。

3 试验分析

对广州地铁三号线北延段的弓网燃弧情况现场实测, 得到以下结果:

(1) 弓网燃弧状态信息

首先将所测区段按照距离等分, 并分别计算每个等分区段的燃弧率, 得到如下表1所示结果:

(2) 其他弓网运行参数

a燃弧与速度

提取所测区段不同速度下燃弧数据对燃弧率进行分析, 得到表2。

b燃弧与电流

统计所测区段每次燃弧发生时所对应的电流值, 如下图4所示:

备注:图中横坐标代表区段内统计的各次燃弧, 纵坐标代表燃弧产生时对应的牵引电流值

c弓网燃弧与接触压力

结合接触压力数据域和弓网燃弧数据对比如表4所示。

4 结论

本论文简介了非接触式弓网紫外燃弧检测系统, 并通过实测得到弓网燃弧以及其他弓网参数的数据, 对数据进行分析验证了检测系统的可行性, 同时得到以下结论:

(1) 列车速度提高5km/h, 燃弧率增加一倍。

(2) 地铁受流大于200A时, 已发生燃弧。

(3) 证明弓网接触压力与弓网燃弧两种受流评价指标具有较大的相关性, 说明弓网燃弧信息可以有效评价检测区段的受流质量, 而且采用弓网燃弧状态来评价检测指标更为详尽。

参考文献

[1]金光.城市轨道交通弓网燃弧检测系统的研制及试验研究[D].成都:西南交通大学硕士学位论文, 2012.

[2]高宗宝, 吴广宁, 吕玮, 何常红, 周立军.高速电气化铁路中的弓网电弧现象研究综述[J].高压电器.2009, 45 (3) :104-108.

接触网系统 篇8

地铁车辆段库内接触网电压检测系统架构如图1所示。

1) 每条存车线安装一台接触网网压采集设备, 完成对应存车线接触网电压采集, 电压数据进行本地显示和远方传输。

2) 各存车线接触网的网压信息通过信息通道向终端汇集, 信息通道使用WIFI网络, 同时铺设工业485总线网络线缆。

3) 计算机终端设备将获取的网压等信息进行存储, 为车辆段车辆控制中心 (DCC) 调度人员提供监测数据。

二、系统功能

1) 接触网网压实时安全采集功能。采用瑞士LEM公司高精度、高隔离直流1500V专用型电压监测模块, 作为采集设备的接触网电压采集接口;采用高压采集专用型保险, 串联接入采集设备监测模块初级和接触网电压之间, 保证在采集设备接口初级出现短路故障时, 断开采集设备与接触网电压的连接。

2) 信息传输功能。采集设备可主动或根据上位机请求将接触网电压值、设备自检状态向计算机终端传送。使用双绞线作为连接通道 (RS485) , 根据终端查询请求上报数据;或直接接入库内WIFI无线网络, 秒报数据。

3) 状态指示功能。指示接触网网压状态, 采用红色表示灯, 灯亮表示接触网网压正常;灯闪表示网压异常。指示采集设备工作状态, 采用绿色表示灯, 灯秒闪, 表示采集设备工作正常;灯灭或常亮, 表示采集设备工作异常或无供电电源。

4) 电压值本地显示功能。使用LED网压显示终端进行接触网电压值本地显示。通过库外指示灯显示, 网压有无。

5) 计算机终端显示、报警、查询和记录功能。通过终端显示可在站场图上实时显示检修库各存车线接触网电压功能;接触网电压超限报警;可查询接触网电压历史数据;保存不少于7天的接触网电压数据。

三、系统特点

1) 采集设备采用模块化、标准化设计方案。

2) 按照电气隔离、通信隔离和故障导向安全原则设计, 采用符合安全标准的电压防护型RS485光电隔离接口模块, 并具有接口短路 (过流) 安全防护措施, 电压数据和状态可以本地显示。

3) 计算机终端人机交互友好, 可在站场图上实时显示检修库各存车线接触网电压, 并在网压异常时报警, 并具有网压历史数据记录和查询功能。

四、项目实施方案

4.1网压监测设备安装设计方案。由于接触网电压采集设备需接入高电压, 采集设备使用阻燃、高绝缘壁挂式机箱, 就近安装于接触网电压隔离开关附件的墙壁上。LED网压显示终端和状态显示灯在采集设备附近合适位置安装。

4.2关键技术及解决方案。接触网网压不应受到外界接入设备的影响, 因此, 如何安全采集接触网网压技术为系统的关键技术。接触网网压采集设备的实现架构如图3所示。

接触网网压采集设备使用瑞士LEM公司的DC1500V电压专用监测模块 (LEM-1500系列霍尔传感器, 精度±1%) 进行电压隔离转换, 该模块的初/次级隔离电压达到8.5KV (50Hz, 1min) , 该LEM传感器的高压侧能够承受浪涌波形为1.2/50us, 电压高达12KV的雷击浪涌电压的冲击;和接触网直接相连的电压传感器的安全性能非常高。

接触网网压采集设备具备库外接触网供电状态本地显示功能和库内接触网电压值本地显示功能。

4.3接触网网压采集设备技术指标

4.3.1环境指标:设备供电电源:AC 220V±20%;功率小于25W。环境温度:-40至70℃。相对湿度:温度25℃时, 相对湿度不超过95%。大气压力:海拔2500M以下86至106k Pa。绝缘电阻:相对湿度95%时, 不小于20MΩ。

4.3.2信息响应时间:485总线信息访问周期:小于200ms。

4.3.3电压采集范围和精度:网压监测范围:-2250V~+2250V;网压最大允许误差:±1.5%

4.3.4信息传输延时:WIFI不超过3秒, RS485不超过1秒

4.3.5终端设备时间性能:终端界面响应时间:不超过1秒。

五、结束语

关于地面车辆段单单对耦合开关状态进行显示而不显示接触网电压状态和网压提出了系统解决方案, 为地铁车辆段电客车入库提供指导, 防止耦合开关处于闭合状态下, 而无接触网电压或接触网电压较低时, 车辆进入无电区, 提高了调度和检修的效率防止安全发生。同时也为存在如此问题的地铁车辆段提供解决方案。

摘要：结合地铁车辆段存车线网压情况, 研究并设计一套存车线电压的实时检测系统, 对存车线电压进行检测和管控, 提高了调度和检修的效率, 减少事故发生。

关键词：地铁,车辆段,接触网,电压检测

参考文献

[1]谢珺耀, 于海波.LEM电流传感器的应用探讨[J].电子工业专用设备, 2010 (01) :50-54.

[2]姜一真, 杨德伟, 张芳杰.用于测量工频高电压的直波导电压传感器[J].激光与光电子学进展, 2014 (02) .

接触网系统 篇9

研究接触网的振动规律,是更好地研究弓网关系,提高机车受流质量和寿命的重要途径,在电气化铁道,特别是在高速电气化铁道中具有很重要的意义[1]。而接触网振动试验的特殊环境,有线的组网方式难以较好满足。

而无线网络具有通信范围不受环境条件的限制,易于实现网络规划和调整、无线局域网的组建、配置和维护比较容易等优点。通常应用于不宜或不便布线的场所、频繁变更办公场所的人员、建筑物之间的局域连接等[2,3,4]。目前,IEEE 802.11所规范的WLAN技术,定义了物理层和媒体访问控制MAC协议的规范,允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备,可以为移动用户提供以太网的网络性能(包括吞吐量和可用性),并可与以太网几乎无障碍地连接和融合[2,3,4]。

在此背景下结合接触网振动试验系统的实际应用环境和条件,设计并提出了两种应用于接触网振动试验系统的组网方案及安全解决措施,试验结果证明是可行的。

1 IEEE 802.11网络的协议体系及其存在问题

1.1 IEEE 802.11网络的拓扑结构

IEEE 802.11网络的拓扑结构分为两种:点对点模式和基本模式。其中,点对点模式(peer to peer模式)又称Ad Hoc模式,是指无线网卡之间的通信方式,一般应用于小型网络,理论上最多连接256台PC;基本模式又称infrastructure模式,指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,这是IEEE 802.11最常用的方式。在基本模式中,接入点负责频段管理及漫游等指挥工作,一个接入点理论上最多可连接1 024台PC(无线网卡),当无线网络节点扩增时,网络访问速度会随着范围扩大和接点的增加而变慢,此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段,并可以作为无线网和有线网之间连接的桥梁[2,3]。

1.2 IEEE 802.11协议标准物理层及相应规范[4,5,6]

1.2.1 物理子层

IEEE 802.11对WLAN物理层进行了分层,它们是PLCP(物理层会聚协议)、PMD(物理介质相关协议)和物理层管理子层。PLCP子层主要进行载波侦听的分析和针对不同的物理层形成相应格式的分组。PMD子层用于识别相关介质传输的信号所使用的调制和编码技术。物理层管理子层进行信道选择和调谐,如图1所示。

用于PMD的传输有FHSS(调频扩频技术),DSSS(直接序列扩频技术)和DFIR(扩散红外线)。MAC层协议数据单元(MPDU)到达PLCP层时,在MPDU前加上帧头,用来明确传输要使用的PMD层,3种方式的帧头格式不尽相同。然后,PLCP进行分组,并根据这3种信号传送技术的规范要求由PMD层传送。如图2所示。

1.2.2 FHSS,DSSS,DFIR的规范

(1) FHSS

IEEE 802.11 FHSS WLAN规定了以2.44 GHz为中心,间隔为1 MHz的78个跳频信道,这些跳频信道被分成3组,每组有26个,分别对应的信道编号为(0,3,6,9,…,75),(1,4,7,10,…,76)和(2,5,8,11,…,77)。具体选择哪一组由物理层管理子层决定。最大跳跃速率为2.5跳/s。采用两级和四级GFSK(高斯频移键控)分别实现速率1 Mb/s和2 Mb/s。

(2) DSSS

IEEE 802.11 DSSS WLAN将2.4 GHz频段分成11个相互覆盖的信道,每2个信道之间的中心频率间隔是5 MHz。使用长度为11 b的Barker编码。采用DBPSK(差分二进制相移键控)和DQPSK(四相差分相移键控)分别实现速率1 Mb/s和2 Mb/s。

(3) DFIR

IEEE 802.11标准中规定的波长范围为850～950 nm。采用4PPM(位置脉冲调制)和16 PPM分别实现速率1 Mb/s,2 Mb/s。

1.3 IEEE 802.11协议存在的问题及解决办法[4,5,6]

1.3.1 存在“Near/Far”现象及解决办法

这是由于在802.11无线局域网协议中要检测冲突,设备必须能够一边接收数据信号一边传送数据信号,而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个问题,在802.11中的 MAC中,对CDMA/CD进行了一些调整,采用了 CDMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)或者DCF(Distributed Coordination Function)。CDMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生,即只有当客户端收到网络上往返的ACK信号后才确认送出的数据已经正确达到目的。CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问,这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效,不过这种方式显然增加了额外的负担,所以802.11网络在性能上和类似的Ethernet网相比较在性能上总是稍逊一筹。

1.3.2 存在“hidden node”问题及解决办法

当两个相反的工作站利用一个中心接入点进行连接,这两个工作站都能“听”到中心接入点的存在,而相互之间则可能由于障碍或者距离原因无法感知对方的存在。为了解决这个问题,802.11在MAC层引入了一个新的Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS)选项,当这个选项打开后,一个发送工作站发送一个RTS信号,随后等待接入点回送RTS信号,由于所有的网络中的工作站都能“听”到接入点发出的信号,所以CTS能够让它们停止传送数据,这样发送端就可以发送数据和接收ACK信号而不会造成数据的冲突,这就解决了“hidden node”问题。由于RTS/CTS需要占用网络资源而增加了额外的网络负担,一般只用于那些大数据报上(重传大数据报会耗费较大)。

2IEEE 802.11局域网在接触网振动试验系统中的应用

2.1 接触网振动试验系统的应用环境和条件限制

在铁路沿线不能拉扯很多线路,不能改变机车既定运行条件、高频电磁环境、封闭线路(不经允许不能擅入)等[7]。以上条件,决定了以无线方式进行组网是明智之举。

2.2 网络设计

目前,802.11无线组网技术已经相当成熟,相应无线组网设备型号齐全,功能日益完善,因此,在接触网振动试验系统中采用“有线+无线”的组网方案是较好和可行的。

2.3 组网方案及分析

鉴于试验线路环境及安装条件限制,各台主机和无线路由器之间采用无线方式进行连接,同时考虑无线连接的不稳定性和易干扰性,摄像机和主机之间采用有线方式进行连接,数据采集也采用有线的方式。具体方案如图3所示。

(1) 所用机子数量较少时,具体方案如图3所示。

这一种方案,关键是摄像机和PC机是采用有线方式连接的,因为当弓网分离时,所造成的干扰本质上是一种高压脉冲干扰(离散型),其特点是瞬间的能量过大,足以扰乱敷设在铁路沿线的通信信息系统中的编码信号脉冲(3 V左右),对本属于开放电磁场的无线列调系统更是不利,同时也足以干扰掉摄像机和PC机之间的无线连接,致使采集的数据有可能丢失和出错。另外,为了增大相互连接的信号强度和稳定性,最好将无线AP上的全向天线换成发射功率更大的全向或定向天线[1]。另外考虑现场试验条件,每台PC机上的无线网卡应事先设置好自动固定接入指定的SSID,这样可避免不必要的干扰和错误。

(2) 所用机子较多时,具体方案如图4所示。

采用这种方案时,在第一种方案的基础上,需另外考虑各无线AP覆盖区之间的干扰问题。因为邻近相同频道间不能相互覆盖,否则会造成相互之间的干扰。而无线AP的可用信道一般为11个,分别为1～11号频道。所以,具体解决办法可以是:各无线AP之间相互设置为桥接,各AP各选一个互不相同的频道,比如,方案中的Test WR 1选择1号频道;Test WR 2选择6号频道;Test WR 3选择11号频道;并且,务必保证自动固定接入相应无线AP的SSID的PC机的无线网卡所用的频道和所接入的无线AP的频道一致。

2.4 安全机制

现在,大多无线产品的加密安全认证机制都相当成熟和完善,具有智能防护功能,采用128 b WEP加密、MAC地址过滤、支援VPN透传等。

该试验用的是128 b WEP加密。用此加密算法,请务必确保WEP加密设置,否则,无法从无线终端ping到无线AP。不同厂商的无线网卡和AP需要指定不同的 WEP密钥。要让WEP正常工作,所有的无线客户端和接入点都必须正确匹配。很多时候,虽然无线客户端看上去已经正确地配置了WEP,但是依然无法与无线AP通信。在面对这种情况时,一般可以将无线AP恢复到出厂状态,然后重新输入WEP 配置信息,并启动WEP功能。

2.5 试验结果

第一种方案,即机子较少时的方案,通过作为服务器的机子,可以访问到连接的所有PC,信号强度两格或两格以上,SNR在30 dB左右,且连接速率达到实用要求,服务器与离无线AP最远的PC之间的无线连接速率可达24 Mb/s及其以上(当时用的是300 Mb/s的无线网卡和无线路由器,无线路由器用的是大发射功率的外置式全向天线,各无线网卡用的是外置式定向天线,服务器和路由器之间的网线是千兆网线,用作服务器的机子的网卡是千兆网卡)。

第二种方案,通过作为服务器的机子,可以访问到连接的所有PC,但连接速率变化及相差较大,在连接速度没有严格要求的条件下,是可行的。

3 结 语

无线组网技术以其灵活、方便,适应性更强,覆盖面广,操作简单等特点,正在日益成为网络技术的重要组成部分和人们应用的热宠。强大的应用需求作为动力,无线组网技术及其组网产品也正飞速发展、日趋成熟和完善。这里结合接触网振动试验的现场环境和条件限制,以现有无线组网技术和产品为基础,提出了两种情况下的试验方案,并通过试验结果验证,两种方案都具有较好的可行性。

参考文献

[1][德]Kie Bling,Puschmann,Schmieder.电气化铁道接触网规划设计施工[M].中铁电气化局集团有限公司,译.北京:中国电力出版社,2004.

[2][美]Peter T Davis,Craig R MCGuffin.无线局域网[M].刘的贵,译.北京:电子工业出版社,1995.

[3][美]Jim Geier.无线局域网[M].北京:人民邮电出版社,2003.

[4]刘剑.无线网通信原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.

[5]娄纪明,纪红,李安涛.无线局域网标准与应用[J].移动通信,1999(4):57-59.

[6]IEEEP802.11.Draft Standard for Wireless LAN MediumAccess Control(MAC)and Phsical Layer(PHY)Specifica-tion Unapproved[S].Draft P802.11D5.1,1966:15-17.

[7]中华人民共和国铁道部.新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)[S].中华人民共和国行业标准,2007.

接触网系统 篇10

1 国内外应用情况和选用的原则

接触网支柱的具体选用可经过技术经济比较后确定, 在满足受力等基本条件和可靠的前提下, 为了施工和运营维护方便以及美观起见, 客运专线支柱外形应统一, 支柱类型应尽量归类, 且形式便于批量生产和质量控制。即, 适应350 km/h高速铁路工程使用的支柱应该具备如下具体特点:采用外法兰连接且支柱下部宽度必须足够小 (≤350 mm) ;材料选择范围较大;校验容量大, 挠度小;适应短路电流达到17~25 k A结构不破坏或强度降低;加工容易, 批量生产质量稳定;美观、无维修。

可选的成熟支柱类型有H型截面钢柱、环形预应力钢筋混凝土支柱、圆钢管柱、格构式钢柱4种。这4种支柱在国内外高速铁路中均有应用。环形预应力钢筋混凝土支柱具有造价较低且无维修的优点、但加工困难, 支柱容量偏小;型钢支柱可细分为支柱、钢管支柱以及格构式焊接型等, 在世界高速铁路上被大面积采用。法国、日本、英国、韩国等国的高速铁路均采用截面钢柱, 德国的高架桥上也采用截面钢柱。其生产应用技术已十分成熟。H型钢柱是我国国家技术政策鼓励采用和推广的形式。

2 技术性和可靠性的综合比选

在机械性能上, 截面是单向荷载的最佳截面;钢柱直接采用型钢材料, 加工和质量控制容易, 采用法兰连接后安装方便, 材料选择范围较大, 最重要的是钢柱可以很好地满足客运专线实际支柱受力的较大校验容量的技术要求。

根据分析的结构设计风速, 按照《建筑结构设计规范》中相关规定计算分析, 正线接触网支柱承载能力极限校验容量归类见表1。

目前我国用于2 0 0 k m/h的定型混凝土等径圆杆、圆钢管柱的额定弯矩一般为6 0~120 k N·m, 其承载能力只能用作客运专线一般地区的中间柱, 对于高架桥或大风地段、有附加漏泄电缆地段、关节和道岔区、中心锚结区、预留加强线的第一个供电臂区间等受力稍大的支柱暂无成熟定型产品可以直接采用, 需要研制开发 (客运专线工程建设统计表明, 目前如果采用现有的混凝土圆杆, 46%的支柱无定型产品可选) 。

另外, 因为在接触网支柱侧面埋设了比国外高速铁路路基宽的电缆沟, 因土建的路基宽度限制, 留给接触网支柱基础的宽度最大为700 mm, 意味着接触网的支柱下部宽度必须足够小, 即更大容量的混凝土圆杆必须在现有Φ400 mm的小容量圆杆的基础上进一步缩小的条件下开发研制, 条件将更为苛刻。

客运专线的短路电流达到17~20 k A, 如果发生短路击穿绝缘子, 大电流将对预应力混凝土支柱的钢筋结构造成有害影响, 为消除存在的危险, 国外曾采用在支柱内部配筋时增加载流的非预应力钢筋截面和专用接地通道 (否则需要AT供电方式也采用PW线绝缘架设和客运专线接触网采用双重绝缘, 使得牵引网结构复杂) 。

根据实际用户的使用经验, 目前我国现有的高强度混凝土等径圆杆因为加工难度大或其他原因, 大批量生产的质量不够稳定, 标准的加装焊接法兰的方式也不适用外露安装, 自身也需要改进和提高质量。所以, 从技术适用性和工艺困难的角度分析, 大容量的混凝土等径圆杆, 我国尚不具备大规模工程应用的条件, 需要加紧研制并改进工艺。现阶段, H型钢支柱是可选方案。

3 经济性的综合评估

表2列出了适用于客运专线的 (9.5 m以上) 单根支柱的材料费用。

H型钢柱同比Φ400 mm圆钢管柱 (包括圆锥形钢管柱) , 价格较低。在目前钢材价格水平较高的情况下, H型钢柱在材料单价上显得较Φ400 mm等径混凝土圆柱贵。表2中的价格是基于现有混凝土标准支柱类型, 如果考虑以上大容量、小底盘直径、大短路电流等新的技术要求将导致新混凝土圆杆成本的增大, 上述经济性差异会减少。德国高速铁路较多采用的专用混凝土锥形圆杆就比其截面钢柱造价更高可以说明一定的问题 (德国采用混凝土锥形圆杆主要考虑的是美观和无维修) 。

需要说明的是, 支柱本身对接触网工程造价影响的权重是有限的。虽然单根支柱的材料费贵60%, 但对接触网工程投资比例的影响, 二者投资指标之比约为1.08∶1, 如果考虑H型钢的可回收的残值率, 二者投资指标之比可降至1.03∶1, 影响在3%以内。结合武广高速铁路特点进一步分析, 该线桥隧所占比例分别为37.7%和13.6%, 扣除桥隧原本不采用混凝土圆柱的比例, 客运专线的钢支柱绝对成本对客运专线接触网工程造价的影响权重将进一步减小。

鉴于客运专线特点, 从技术可靠和质量要求等因素分析, 应采用热浸镀锌截面钢柱, 且经济上成本的增加对接触网工程投资的影响十分有限, 故本次设计客运专线推荐采用热浸镀锌H型钢柱。

4 H型钢腕臂柱荷载选用研究结论

针对武广高速铁路的荷载, 区别不同的风口地带, 考虑有或无合架的漏泄电缆, 按照以往常规理解和表达方法, 为12~25 k N·m额定弯矩等8种基本类型, 归类后简化成4种基本杆型, 为16~25 k N·m。正确的表达方法应是正常使用极限状态 (许用极限荷载) 和承载能力极限校验弯矩, 应为520~260 k N·m。

日本的支柱容量, 以传统的表达方式 (1.5安全系数) , 为17~22 t·m, 最小10~13 t·m。德国的支柱容量, 以极限承载能力校验弯矩表示, 标准的可选圆形的混凝土支柱和钢柱通常均为160~520 k N·m不等。根据国际相关标准, 校核支柱的扭曲大于6º, 客运专线正线采用锌截面钢柱的具体荷载选型3。

支柱结构设计还应根据上述校验荷载进行支柱的支柱强度校验、平面稳定校验及支柱挠度校验。客运专线的接触网为适应350 km/h的超高速运行速度, 除必须保证良好可靠的受流性能外, 在支柱极限荷载校验的同时, 还应考虑在最大运行风速时接触线悬挂点高度处的支柱挠度不得大于25 mm的要求。

5 结束语

近年来, 我国铁路建设大规模展开。客运专线建设作为国家铁路建设中一个重要环节, 很多技术问题亟需解决。客运专线接触网支柱的选型在综合考虑安全、可靠、经济和美观等方面因素后, 结合国内外支柱应用情况, 可在客运专线推广应用接触网支柱, 并加快支柱研发生产步伐, 尽快适应客运专线快速的建设周期。

参考文献

[1]GB50009-2001建筑荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2006

[2]GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001

[3]KieBling.电气化铁道接触网[M].中铁电气化局集团有限公司, 译.北京:中国电力出版社, 2004

[4]铁道部.铁建设[2003]76号新建客货共线铁路设计暂行规定[S], 2003

接触网系统 篇11

关键词：低净空；柔性接触网；接触线；局部更换

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0062-02

地铁运营安全与各系统设备的质量有密切关系，其中接触网设备因其无备用特点而显得尤为重要，它直接关系到电客车的动力来源。深圳地铁1号线一期工程自2004年开通至今已超12年，接触线正常承受1.1T张力，其机械性能、电气性能的优劣直接影响弓网关系。1号线接触网采用120 mm2银铜合金接触线，TB/T2809-2005标准并未明确其使用寿命，根据地铁电客车运行频率，使用寿命大概为20年。但在日常运行过程中，因电客车受电弓短路故障、异常机械磨损多次造成接触线局部高温烧伤、重点磨耗。为提高接触线的可靠性，结合城市轨道交通低净空隧道特点，提出相应的对策和建议。

1 接触线局部更换标准

①局部磨耗和损伤。接触线损伤百分比超12.5%，受损长度在30 mm以下，采用接头线夹补强；受损长度超过30 mm进行局部更换，更换长度在20 m以上。

②同一跨距内接触线单线不得有两个接头，且两接头间距不得小于10 m，接触线接头距定位点不得小于2 m，双接触线的两接头错开1 m安装；在一个锚段内接触线接头和补强线的总数不得超过下列规定（不包括分段、下锚接头）：

其一，锚段长度在800 m及以下时接触线单线接头最多为4个；

其二，锚段长度超过800 m时，长度每增加200 m允许增加一处接头或补强，但接触线单线接头最多不超过8个。

2 接触线局部更换方案

深圳地铁1号线柔性接触网已完成多处接触线局部更换，更换的接触线位置有跨中、锚段关节，下面以会展中心锚段关节接触线局部更换为例进行介绍。

2.1 接触线接头线夹、吊弦选择

局部换线后新、旧接触线连接图，如图1所示，所使用的接触线接头线夹为天泽线夹，特点是线夹下端独特的弧形（从两侧至中间下移）结构可保护接触线断头不与受电弓相磨，新增吊弦可减轻接触线负荷及灵活调整接触线高度。同时为确保接头部分有集中负荷，影响接触线的弹性，在接头线夹上安装环节吊弦。

针对承力索与接触线结构高度过低、环节吊弦无法安装的情况，采用“V”型吊弦确保接触线的弹性，如图2所示。

2.2 施工流程

1号线接触网会展中心站下行绝缘锚段关节RC42～RC43因弓网关系较差，导致受电弓经过时接触线机械磨耗、电气磨耗加剧。为确保设备安全，利用天泽接触线接头线夹做接头对该区段受损的右线进行局部更换，需局部更换长度约30m，以消除受损接触线存在的安全隐患。

①换线前，测量RC43～RC40间定位及吊弦处导高、拉出值。

②测量局部换线长度及切割位置，并用记号笔在切割位置做好标记：由于绝缘锚段关节的特殊性，RC43～RC42靠RC43定位处接触线串连HJ-1.5C合成绝缘棒，合成绝缘棒与接触线通过连接线夹相连。此次局部换线两截断点：机场东侧为RC43合成绝缘棒处接触线断头；罗湖侧截断点为RC42罗湖方向第2根吊弦的机场东方向1 m处。

注意：必须使用钢卷尺进行测量，且测量过程中，在测量点中间区段需采用绑扎和人托的方法避免卷尺驰度造成的测量误差；标记线应线细、清晰且垂直接触线中轴线。

③根据第二步中测量的长度，在车辆段提前预制好一根同批次等长度新线：库房截取一根比测量长度稍长接触线，选取适当位置分别将接触线带上张力拉直，用接触线液压整直器处理，消除接触线内部应力，并在接触线拉直的情况下，在新线中做好两断点标记。最后卸掉张力，用液压切割机对其中一断点进行切割，对断面进行打磨处理，保证截面与接触线中轴线垂直且无毛刺。

注意：现场测量时使用钢卷尺进行测量，测量方法同第二步；接触线预制过程中需带张力进行，注意采取防滑移、抽脱等措施。

④接触线更换

具体步骤如下：

其一，在RC43～RC40适当位置，对左线接触线安装单吊弦，防止接触线弛度过大影响换线作业，然后拆除RC43～RC40接触线上所有线夹（含吊弦线夹、电连接线夹、定位线夹），定位管用Φ3.0铁线绑扎固定在腕臂上。

其二，在需更换接触线罗湖侧截断点做好标记，用50-150自动万能卡线器+防滑线夹+拉力绳+1.5T手扳葫芦（简称：卸载工具，下同）对接触线进行卸载，卸载时受力即可，避免手扳葫芦出现超拉现象，再用接触线液压切割机对切割标记位置垂直往上切割，截面要平齐，并用锉刀和砂纸去掉毛刺，不能造成接触线硬点。注意：液压切割机使用时注意方向，保证两切断点靠下锚侧断面平齐。

其三， 既有接触线切割后，根据线夹安装要求，一端先用天泽接触线接头线夹将新线与既有线连接做接头（无张力做接头），然后，从新线已装线夹侧用手向另一侧摸过去，找准线面，并在另一侧新线与既有线适当位置装好卸载工具，调整线索受力。将合成绝缘棒连接线夹安装在新线罗湖侧截断点处，然后利用销钉将合成绝缘棒连接线夹与合成绝缘棒进行连接，如图3所示。接触线接头制作时要求：两断口位置新线与既有线应对齐，调整断口接合间隙在1 mm以内，天泽接触线接头线夹紧固力矩65 N.m，接触线应完全入槽。合成绝缘棒与连接线夹串连后注意接触线是否扭面。

其四，新线与既有线做好接头后，在原位置重新恢复安装RC43～RC40间所有线夹。

其五，检查确认：全面检查并调整施工影响范围内接触悬挂的技术状态。

3 施工中应注意的问题

①换线前先测量需更换的接触线长度，测量误差±2 mm，然后提前预制拟安装的等长度新线，采用接触线整正器将新线压直，消除接触线本体弯曲力。

②使用50-150自动万能卡线器时应做好防滑防脱措施、导线不得有损伤、扭曲及硬弯。

③新旧接触线接头应紧密，用塞尺测量接口端缝隙不超过 1 mm。

④检查接触线接头表面要过渡平滑，不得出现碰弓及硬点，并注入一层导电油脂，必要时用平锉打磨平整。

⑤天泽接触线接头线夹安装方式正确，两侧螺杆应从内向外交替紧固，紧固力矩65 N.m。

⑥局部换线结束后，须安排接触网检修人员观察当日至少3趟运营列车通过换线点处的弓网状态。

4 结 语

柔性接触网结构简单、安全可靠、技术成熟，弹性好的特点使其具有良好的弓网关系，可满足城市轨道交通高速、大客流的需求。在接触线大修整锚段更换前对磨耗异常、烧伤的接触线进行局部更换，不但确保了接触线安全性能，又节省了设备维护费用。

参考文献：

[1] GB_50517-2003，地铁设计规范[S].

[2] 铁道部令铁运〔2007〕69号，接触网安全工作规程[S].

接触网系统 篇12

RAMS (可靠性、可用性、可维修性和安全性) 分析过程就是解决协调好其目标和成本的合理关系。其研究目标是建立一个具有高可靠性、高安全性的高速接触网系统, 并提出相应的维修技术方案, 保持接触网高持续的可靠性水平。

1 高速接触网系统Si FCAT350的RAMS分析

1.1 可靠性要求

武广高速铁路接触网系统Si FCAT350接触网的设计, 参照了国外高速铁路的固有可用度0.999 6/ (年·百条公里) 的水平, 设计可靠性水平在系统集成招标的法律文件中提出的RAMS水平分为R1—R4四级, 即参照法国高速铁路可靠性研究和故障统计的水平, 按照不低于当时国际先进水平的要求提出可靠性水平 (见表1) 。

1.2 可用性、可维修性设计

可用性设计考虑了维修时间的可靠性。高速接触网系统Si FCAT350可用性目标建议取值0.98。工程配套的维修一般可分为抢修和计划维修 (包含检测) 。对无备用的接触网系统按照固有可用度的具体要求进行抢修布点、设施规模的设计, 在此基础上完成工区分布方案的研究。

高速接触网系统Si FCAT350抢修工区的分布间距不宜超过80~100 km, 即作业半径≤40 km (最大50 km) , 标准接触网作业班组单位应为14~15人, 应采用作业车为主的抢修设备配置。

高速接触网系统Si FCAT350建议采用的维修系统和可用性指标如下:如果采用综合维修管理体系的计划维修方式, 可结合用户要求推荐“6 h的垂直综合天窗方案” (6 h为例, 对应可用性取值0.825, 称为方案一) , 从实际和校验最大能力的目的, 也可进一步研究“4 h综合天窗方案” (对应可用性取值0.88, 称为方案二) 和目前常用的“120 min接触网天窗方案” (对应可用性取值0.98, 称为方案三) 。

实际工程设计中按方案三预留实施维修的条件, 即相应预留工区的岔线长度和提供综合工区内的共用股道, 供临时停放 (增加的) 维修车辆使用。每工区定员按20人规模预留较为稳妥。

武广高速铁路实际设计中全线设有武汉、长沙、广州3个供电车间 (含接触网工区) , 设置在综合工区内, 另有10个新设接触网工区, 设置在综合工区内。实现了每个车站具备抢修上道条件 (车辆存放线) 和抢修料存放点。站间距除了个别站外, 基本在50~70 km内, 如果按照120 km/h速度的作业车配备, 工区设计方案一般可以实现30 min到达事故现场的半径范围内 (分布设置) 。

1.3 安全性评估

高速接触网系统安全性分析研究的思路主要参照如下国外铁路标准:EN50126《应用于铁路固定设施的RAMS可靠性、安全性和可维修性导则》、EN13306《维修性计划》。

当前国内电气化铁路没有一套统一的安全性评估体系, 包括作业规范。安全性指标已经逐渐成为项目是否可行, 是否成功的基本指标之一。因此尽快建立统一的安全性评估体系并提出具体的强制安全性指标势在必行。对此, 铁道部2008年正式启动了电气化接触网安全性评估的研究。

系统安全性评估涵盖了速度目标值350 km/h高速铁路接触网系统的所有与安全相关的行为, 包括涉及的电气化系统和土建工程。安全性评估是整个系统设计、运营和维护的基础。

高速接触网系统安全性评估的研究范围包括两部分内容: (1) 对接触网系统在设计、建设、试运营、运营和维护阶段中所有与安全相关的行为评估; (2) 接触网系统与相关系统接口的安全性进行评估。

通过安全性评估, 确保在高速铁路 (客运专线) 接触网系统设计中考虑系统安全性要求, 交付的系统达到所要求的安全等级;分析所有对乘客、公众和运营管理人员安全构成威胁的不安全因素, 提出相应对策, 消除或减轻不安全因素, 将风险降低到可接受水平。

武广高速铁路接触网系统Si FCAT350安全性评估指标建议见表2。

2 高速铁路接触网系统Si FCAT350维修技术方案

高速铁路接触网系统Si FCAT350新设备、新安装、验收工艺特点, 决定了弹性链型悬挂方式宜采用“重检慎修”的原则, 即加强检测和分析研究, 以状态修为主, 严格地按照规律和工艺标准进行维护维修。无论施工或运营中的维修, 任何安装、调试或改变状态的作业都必须或尽可能实现一次到位, 减少调整。为此, 需要做大量的基础性工作, 比如完成定点定设备的工点数据采集和建立数据库, 配套分析软件的开发, 有效的人员培训和趋向精英化的高素质维修人员队伍建设;对线路等级、线路繁忙程度进行分类、对设备运行规律进行归类, 对照不同的装备特点制定不同的维修技术预案。具体实施办法可参照相关的施工安装流程和验收流程。

维修内容和方式通常相对稳定不变, 包括5个方面:下部设备 (徒步为主) 、上部设备 (作业车为主) 、接触线静态位置测量 (测量车、数据分析加状态修) 、动态压力测量 (动车高速度) 、设备 (周期修) 。但维修周期也和线路速度等级、繁忙程度有关, 各不相同, 需要总结规律制定针对性维修计划。

需要强调的是, 维修中检测专业工具的合理配置和使用是决定最终效率的关键因素之一。以往的维修机具需要结合现代高速铁路接触网施工安装工艺加以改进, 维修资源的组合可以充分借鉴或使用社会资源以提高维修效率和降低成本, 有利于专业化高素质维修队伍的建设。

3 结束语

基于接触网RAMS分析, 核心是研究在有限的资源条件下, 通过分析RAMS (可靠性、可用性、可维护性和安全性) 抉择质量目标和成本代价的合理关系, 针对武广、郑西高速铁路工程的上述研究是高速接触网系统Si FCAT350研究内容的一部分。研究始于2003年, 基本完成于2006年, 至今还在对其中的安全性评估进行深化研究, 目前正在结合铁道部科研项目进行数据采集、体制设计、安全性评估分值研究与考评结合的探索, 随着客运专线建设规模不断扩大和各运用单位的积极参与, 总结和完善RAMS基础数据的过程会大大加快, 武广高速铁路作为第一条开通的长大高速铁路干线, 将对积累经验、形成行业维修标准作业体系起到积极作用, 其示范性工作探索、研究将对随后开展的其他客运专线工程的详细设计提供指导性实施文件和建议, 使得我国高速铁路和客运专线建设、运营维护总体达到世界一流水平。

参考文献

[1]鄂科鉴字[2006]接触网系统的可靠性、安全性和可维修性 (RAMS) 分析与研究[S]

[2]鄂科鉴字[2005]客运专线铁路接触网SiFCAT350的工程技术研究[S]

[3]TSI.Special standards for European interoperability common for free access on several electrified networks[S], 2005

[4]EN50126应用于铁路固定设施的RAMS可靠性、安全性和可维修性导则[S]