高速铁路牵引供电受流质量的分析及改进措施

【摘 要】通过对接触网与受电弓受流质量的分析，提出改进措施，提高高速铁路电力机车运营质量。

【关键字】高速铁路；受流质量；分析；改进措施

一、前言

随着我国电气化高速铁路的大力发展，高速铁路牵引供电系统的主要任务不是简单的传输电能，需要它保证质量良好并不间断地向电力机车供电，使受流系统中接触网与受电弓在运动中的良好接触将电能传送给电力机车。通过对受流质量的分析，提出改进措施，提高受流质量，从而，改善高速铁路机车的运营质量。

二、衡量受电弓系统的受流质量的因素

（一）弓网间的动态接触压力直接反映了受电弓取流质量。受电弓弓头与接触线的接触状态，弓网间接触力的大小受受电弓的静态抬升力、空气动力以及垂直方向上的质量惯性力等因素决定。当接触力过大时，会使弓网磨耗加剧，引起弓网位移增加；接触力过小，会造成离线，产生电弧。动态接触力越接均值，取流质量就越好。

（二）接触导线最大垂直振幅指受电弓滑板在一个跨距内的振动幅度，即上下振动的范围，一般用2倍振幅2A来表示，它反应了受电弓弓头垂直方向的振动情况。2A受接触网的安装尺寸影响，2A越小，受电弓运行轨迹越平滑，受流质量越好。

（三）接触导线的抬升量指受电弓经过时，接触线的最大抬升量。受流系统中，受电弓和接触导线的运动振幅越小，受流质量越好，一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀。

（四）离线

高速列车运行时，当受电弓与接触导线失去接触就发生离线。由于高速列车运行中，受电弓的取流很大，弓网离线时，必然伴随着电弧，从而加大滑板和导线的电磨耗，引起电磁干扰；当发生大离线时，电弧也不能维持电流通道时，还造成机车失压，需要重新启动，对再生机车还会使再生颠覆。

三、受流质量分析

高速运行的受电弓与接触导线接触滑动摩擦，在受电弓的激励下接触网将产生复杂的振动。受电弓振动；机车横向振动；接触网上下振动，并形成谐波沿导线向前传播；受电弓和接触线之间发生的水平和垂直方向撞击，振动的振级与列车速度成正比，振动同样将使弓网动态接触压力与静态接触压力产生较大的偏差，造成动态接触压力上下波动，产生燃弧现象（受电弓离线），受流质量变差，加剧受电弓滑板和接触网的电气磨耗和机械磨耗。

（一）受电弓与接触网的跟随性，决定弓网离线率大小，影响受电弓的取流质量。下图为单机运行电力机车速度与平均接触力的关系。

（二）对于双重动联机车开行区段，受电弓取流质量不同，前、后弓接触压力的偏差，尤其是后弓取流质量较差。

1、仿真结果及分析：

1）对照欧洲标准EN50119-2001分析

前弓：最大接触压力194.7N和最小接触压力46.7N，符合EN50119-2001中规定“0

后弓：最大接触压力265.3N符合EN50119-2001中规定“Fmax

2）对照德铁公司标准DS997.9113分析

前弓：最大接触压力194.7N和最小接触压力46.7N，符合DS997.9113中规定“40

后弓：最大接触压力265.3N、最小接触压力小于0、接触压力偏差49N，不符合DS997.9113中规定“40

3）对照200～250km/h暂规分析

前弓：最大接触压力194.7N和最小接触压力46.7N，符合暂规中规定“0

后弓：最大接触压力265.3N和最小接触压力小于0，不符合暂规中规定“0

2、仿真结论

250km/h双弓运行时前弓与接触网相互作用关系各仿真数据结果基本符合或接近欧标EN50119、德铁标准DS997.9113及200～250km/h暂规要求，弓网受流质量较好；后弓与接触网相互作用关系最小接触压力小于0，且标准压力偏差超标，受电弓出现离线现象，不符合EN50119、德铁标准DS997.9113及200～250km/h暂规要求，弓网受流质量较差。

四、提高受电弓取流质量的措施

（一）减小受电弓和接触线之间发生的水平和垂直方向撞击。利用动态检测数据，对接触网的80g以上硬点进行克服处理。对于导线硬弯产生的硬点，采用导线校直器进行校正；对于导线坡度产生的硬点，采用调整导高的方式消除硬点等方法，减小受电弓在滑动运行中撞击，从而提高受流质量。

（二）增强接触网的弹性均匀度，减小受电弓接触压力的偏差。如简单链型悬挂预留跨中弛度，增加弹性均匀度等措施。

（三）采用新型材料，减轻接触网零部件的重量，减少集中复合，增大弹性均匀度。如铝合金、铝青铜等材料。

（四）通过对双重联动车后弓接触压力的弹性补偿，增大受电弓的跟随性，减小离线率。

五、结束语

高速铁路弓网受流是一个复杂的机械电气过程，随着列车速度的不断提高，随之弓网良好接触就愈加困难，取流质量就愈加恶劣，超过受流系统的性能，则影响列车的正常取流和运行。只有积极不断研讨高速受流技术，采取新技术、新材料、新工艺才能不断改良高速铁路弓网受流质量。