1、第一节 电力牵引供电系统 第二节 高速列车供电 第三节 高速接触网第四节 高速受电弓 电电力力系系统统 电电力力系系统统 接触网接触网 电力牵引系统的组成如图所示。发电厂500KV高压输电线区域变电所110KV输电线牵引变电所27.5KV输电线、接触网 国家公用电网来的三相110KV交流经过牵引变电所降压后，向电气化铁道牵引接触网输出25KV（27.5KV）单相交流供给电力机车。电力机车是通过受电弓从接触网上获取电能的，27.5KV单相交流供给电力机车后经过电力机车上的牵引变压器降压，再通过变流装置变流后输到牵引电动机驱动机车（列车）运行 一、供电方式二、牵引变电所高速列车牵引供电系统高速列车
2、牵引供电系统牵引变电所牵引变电所接触网接触网保证质量良好并不保证质量良好并不间断地向高速列车间断地向高速列车供电供电在高速列车运行中在高速列车运行中通过与受电弓良好通过与受电弓良好的摩擦接触将电能的摩擦接触将电能传给高速列车传给高速列车高速列车牵引供电系统的组成一、供电方式 电气化铁路有五种供电方式，即：直接供电吸流变压器供电带回流线的直接供电自耦变压器供电同轴电力电缆供电1.直接供电方式 直接供电方式是指在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式，它以一根馈线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨上,如图所示：这种供电方式最简单，投资最省，牵引这种供电方式最简单，投资最省，牵引网阻抗小，能耗也较低。
3、供电距离单线一般为网阻抗小，能耗也较低。供电距离单线一般为30km30km左右，双线一般为左右，双线一般为25km25km左右。左右。2.吸流变压器供电方式 吸流变压器的供电方式（简称BT供电方式）是在牵引网中架设有吸流变压器回流线装置的一种供电方式。目前，在我国电气化铁路上采用较为广泛，如图所示：吸流变压器的变比为1:1，它的一次绕组串接在接触网（T）上，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）上，所以也称吸流变压器回流线供电方式（简称吸回方式）3.带回流线的直接供电方式 带回流线的直接供电方式是在接触网支柱上架设一条与钢轨并联的回流线，如图所示：利用接触网与回流线之间
4、的互感作用，使钢轨中的电流尽可能地回流到牵引变电所，因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。4自耦变压器供电方式（简称AT供电方式）自耦变压器供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，其中性点与钢轨相连。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给高速列车的电压仍然不变。由于自耦变压器的作用，经钢轨流回的电流，经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过高速列车电流时，其另一个绕组感应出电流供给高速列车。因此，当高速列车负荷电流为I时，由接触网和正馈线供给的电流为0.5I，另外的负荷电流由自耦变压器感应电流供给。这种供电方式的牵引网阻抗很小，电压
5、损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达4050km。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小。5同轴电力电缆供电 同轴电力电缆供电（简称CC供电方式），是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路埋设，其内部芯线作为馈电线与接触网连接，外部导体作为回流与钢轨相接。每隔510km作一个分段，如图所示:由于馈线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而且同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过。因此电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰。
6、由于阻抗小，因而供电距离长。但由于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特别困难区段采用。二、牵引变电所 1.牵引变电所的作用 我国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流制，而电力系统是一个三相交流系统，需要经过变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。电气化铁路产生的负序和高次谐波对电力系统会造成多种不良影响，需要通过牵引变电所来解决。因此，牵引变电所应具有以下两个方面的作用:（1）将电力系统的电能变换成适合高速列车使用的电能。在牵引变电所内装设有牵引变压器（也称主变压器），将电力系统的高压（一般为110kV或220kV）降为27.5kV或 227.5kV（自耦变压器供电方式），以单相电馈送给
7、接触网，供高速列车使用。国外有些国家的电气化铁路采用的是直流制式，或是低频（16 2/3Hz）交流制式，因此，还需要将交流电整流成直流电，或将工频变换成16 2/3Hz，这些变换工作都由牵引变电所来完成。（2）降低电气化铁路对电力系统的影响。电气化铁路的单相牵引负荷是一个不对称的负荷，对三相电力系统产生负序电流和负序电压。要减轻负序电流和负序电压对三相电力系统的影响，需要牵引变电所采用换相接线方式或不同接线型式的变压器。2变电所保护装置 一个变电所有十多台断路器，每台断路器都要有专门的保护装置来控制。如果没有符合要求的保护装置，那么断路故障就不能迅速地排除，从而造成严重的危害。保护装置除了用来
8、切断断路故障外，也用作发出不正常运行状态的信号，如变压器过负荷和过热、控制回路断线、绝缘不良等不正常状态，运行人员发现不正常信号后，可及时采取措施消除不正常状态，保证供电系统的安全、可靠运行。对保护装置的基本要求如下。a.选择性。保护该跳闸的断路器跳闸，不该跳闸的不跳，以使停电限制在最小的范围；b.速动性。故障后迅速动作，可减小设备的损坏程度及对非故障区段的影响时间。但速动性不能影响选择性。c.灵活性。要求对保护范围的故障反应灵敏，不产生拒动；d.可靠性。要求保护装置的元件和接线处于良好状态，该动作时均能正常工作。一、接触网的构成二、接触悬挂形式三、接触网的性能要求四、接触线及承力索一、接触网
9、的构成 接触网是电气化铁路牵引供电系统中的主要供电设备，它的功能是向走行在铁路线上的高速列车不间断地供应电能。但接触网与一般的输电线路不同，它必须架设在铁路线路的正上方，高速列车利用顶部的受电弓与接触网接触而获得电能。因此，在电力高速列车走行的线路都必须架设接触网。由于接触网是露天设置，受着各种恶劣气象条件的影响，其工作状态又是随着高速列车的运行而变化，而且没有备用，因而使得接触网的工作条件非常复杂，对它的要求也非常严格。高速列车实际上是一个边受流边行驶的移动负荷。为了保证不间断地供给高速列车电能，就必须使高速列车的受电弓与接触网的接触导线在高速列车行驶时有良好的接触，为此，对接触网的结构有特
10、殊的要求。接触网的主要组成如下：1接触悬挂部分 包括承力索、接触导线、吊弦、中心锚结、补偿装置等。补偿装置补偿装置故在直线区段接触线的“之”字值就是定位点处接触线距线路中心线的距离。其符号含义：T表示铜，C表示电车线，G表示沟形，数字表示截面积(mm2)。直接供电方式是指在牵引网中不加特殊防护措施的一种供电方式，它以一根馈线接在接触网上，另一根馈线接在钢轨上,如图所示：在结构上，承力索和接触导线之间加了一根辅助承力索。定位器在平均温度时，应该垂直于线路中心线，温度变化时，沿接触线纵向偏移在极限温度下，不得超过定位器管长的1/3。如果用一种性能差的受电弓来匹配再好的接触网，其受流性能也不可能好。
11、国家公用电网来的三相110KV交流经过牵引变电所降压后，向电气化铁道牵引接触网输出25KV（27.2对高速受电的接触网的要求如果选择结构形式合理、性能优良的定位器，则可消除这方面的不足。6接触导线和安装在接触导线上的有关设备要有良好的平滑度和耐磨性能，接触导线不应有不平直的小弯及悬挂零件等形成的硬点，以免受电弓与其发生碰撞，造成受电弓和接触导线的机械损伤和电弧烧伤。补偿器串接在锚段内线索两端与支柱固定处，根据接触悬挂类型的不同有不同的补偿器结构。带回流线的直接供电方式公式中的 m值有正、负之分，当接触线定位点投影在线路中心线与外轨间时,m值为正值;当在线路中心线与内轨间时，m值为负值.离线率，
12、用运行时间内各次离线时间总和与运行时间的比率来表示。我国目前规定接触线的额定张力为10kN(TCG-100)和8.其性能特点是，接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。其性能特点是，结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。由于气温变化悬殊，对软横跨进行补偿，采用软横跨定位绳补偿装置，即弹性补偿器。承力索是接触网承载接触导线，并传输电流的线材。承力索的选择应符合的条件是，承力索的线胀系数与接触导线相匹配；机械强度高；耐疲劳性能好，耐温特性好；导电率高等。接触导线是接触网中直接与受电弓作摩擦运动传递电能的线材。它对接触网受电弓系统的受流性能的好坏产生至关重要的作用，受流系
13、统的许多性能指标直接由接触导线决定，如波动传播速度、接触导线的抬升量、接触导线的磨耗、安全系数等。表4-1给出了国外高速接触导线的比较。2支持装置 用以悬吊和支撑接触悬挂并将其各种载荷传递给支柱或桥隧等大型建筑物。支持装置还应将承力索、接触导线固定在一定范围内，使受电弓滑行时与接触导线有良好的接触。根据根据接触网所在的位置及作用不同，支持装置的结构又可分为腕臂支持装置、软横跨、硬横跨、桥梁支持装置和隧道支持装置等。支持装置支持装置3支柱与基础 用以安装支持装置、悬吊接触悬挂，并承受其载荷。此外，接触网还包括供电线，加强线，因供电方式不同而设置的回流线、正馈线（AF线）、保护线（PW线）等附加导
14、线，以及为安全而设置的保护设备和电气设备等。二、接触悬挂形式 接触悬挂形式是指接触网的基本结构形式，它反映了接触网的空间结构和几何尺寸。不同的悬挂形式，在工程造价、受流性能、安全性能上均有差别。另外，对接触网的设计、施工和运营维护也有不同的要求。对高速接触网悬挂形式的要求是，受流性能满足高速铁路的运营要求、结构简单、安全可靠、维修方便、工程造价低。世界上发展高速铁路的主要国家如日本、德国、法国的高速接触网悬挂形式是在不断改进中发展起来的，主要有三种悬挂形式：简单链形悬挂、弹性链形悬挂、复链形悬挂。1简单链形悬挂 其性能特点是，结构简单、安全可靠、安装调整维修方便，适应于高速受流。定位点处弹性小
15、，跨中弹性大，造成受电弓在跨中抬升量大，跨中采用预留弛度，受电弓在跨中的抬升量可降低；定位点处易形成相对硬点，磨耗大。如果选择结构形式合理、性能优良的定位器，则可消除这方面的不足。定位点定位点2弹性链形悬挂 在结构上，相对于简单链形悬挂在定位点处装设弹性吊索，主要有两种形式：“丌”形和“Y”形。弹性吊索的材质一般与承力索相同，其线胀系数与承力索相匹配。其性能特点是，结构比较简单，改善了定位点处的弹性，使得定位点处的弹性与跨中的弹性趋于一致，整个接触网的弹性均匀，受流性能好。缺点是弹性吊索调整维修比较复杂，定位点处导线抬升量大，对定位器的安装坡度要求也较严格。3复链形悬挂 在结构上，承力索和接触
16、导线之间加了一根辅助承力索。其性能特点是，接触网的张力大，弹性均匀，安装调整复杂、抗风能力强。各国对以上三种悬挂形式有不同的认识和侧重，根据各自的国情发展自己的悬挂形式。日本的高速线路如：东海道新干线、山阳新干线、东北新干线、上越新干线均采用复链形悬挂。法国的巴黎里昂的东南线采用弹性链形悬挂，巴黎勒芒图尔的大西洋线采用接触导线带预留弛度的简单链形悬挂。德国在行速度低于160kmh的线路采用简单链形悬挂，在160km/h及以上的线路采用弹性链形悬挂。三、接触网的性能要求 高速列车运行时，受电弓给接触导线向上的抬力，使接触导线抬升。由于接触导线是一条长软线，而受电弓又是一个弹性装置，因此，这种压力
17、和抬力是变化的，而且变化迅速。此外，列车在以空气为介质的空间运行时，还会对受电弓弓臂和弓头产生具有一定压力的空气流，形成对受电弓向上或向下的附加力。上面几种力的合成作用结果，使接触网产生振荡，从而使受电弓滑板不能良好地追随接触导线的轨迹，导致脱离接触导线。其后果是使高速列车受流时通时断，造成高速列车行驶时出现牵引力不稳定的状态。恶劣的气象条件还会直接影响接触网的工作状态。为了安全可靠的供电，接触网设备应具备以下性能要求。1有足够的强度，保证接触网具有稳定性；2在恶劣的气象条件下保证列车在规定的速度运行时能良好地受流；3对各导线和支持结构、零部件及绝缘子等应当采取有效的防腐蚀和防污秽技术措施，以
18、保持整个接触网设备的良好状态；4接触悬挂的各项技术性能应满足受电弓与接触导线在滑动接触摩擦时可靠地工作的要求，使用寿命应尽可能的延长；5各类支持结构和零部件应力求轻巧耐用，做到标准化并具有互换性，便于施工和维修保养，发生事故时也便于抢修，为迅速恢复供电创造条件；6接触导线和安装在接触导线上的有关设备要有良好的平滑度和耐磨性能，接触导线不应有不平直的小弯及悬挂零件等形成的硬点，以免受电弓与其发生碰撞，造成受电弓和接触导线的机械损伤和电弧烧伤。四、接触线及承力索1.对接触线及承力索的要求 接触线是接触悬挂中与受电弓直接接触的部分，通过接触线向电力机车输送电能，是接触悬挂最为重要的导线。接触线如果发
19、生断线等故障，将直接中断行车，会给运输生产造成重大损失，接触线与其他输电线的工作条件又完全不同，接触线是在受拉的情况下又与电力机车的受电弓直接接触并在滑动摩擦的状态下工作的，所以必须具有良好的电气性能、足够的机械强度和耐磨性能。根据铁路全面提速和向高速方向发展的要求，接触线还应具有线密度小(波动传播速度高)和高温强度大(耐软化性能好)的特征。我国目前规定接 触 线 的 额 定 张 力 为 1 0 k N(T C G-1 0 0)和8.5kN(TCG-85)，其中考虑了锚段内可能出现额定张力15的张力增量，以及接触线磨耗后截面积的减小值，然后还要考虑不小于2.5的安全系数。接触线中部位置有两个沟
20、槽，用以固定吊弦线夹、定位线夹及电连接线夹等零部件，沟槽的下部为与受电弓接触部分，其底面称为工作面。接触线及有关零部件的重量均由承力索承受，并通过支持装置传给支柱及有关结构物。因此，要求承力索要有一定的机械强度。承力索架设后，既能减小接触线的弛度，又可通过吊弦调整接触线的高度，改善接触悬挂的弹性。在电气方面，必要时与接触线并联供电，共同担负传导电流的任务，此时还要求其有较好的电气性能。承力索的额定张力当采用GJ-70(钢绞线截面为70 mm2)时为15kN，当采用GJ-100(钢绞线截面为100 mm2)时为20kN。2接触线的材质和规格 我国电气化铁路建设初期，采用铜接触线，规格有TCG-1
21、00和TCG-85两种。其符号含义：T表示铜，C表示电车线，G表示沟形，数字表示截面积(mm2)。TCG-100用于区间及站场正线；TCG-85用于站场站线。铜接触线具有电气性能好，耐腐蚀，使用寿命较长及施工架设方便等优点。因钢铝的导电性能比铜要差，用加大钢铝截面积的办法，使其达到铜导线等同导电性能的截面积，通常称为当量截面积。钢铝线上部为铝材，用以导电，下部为钢材，是工作部分，用以承受张力和满足耐磨要求(简称为上、下复合式钢铝接触线)。与铜线比较，具有强度较高，不易拉断及耐磨等优点。但存在耐腐蚀性能较差、出现硬弯后不易调直、硬点不易消除、受电弓通过时易于打弓及钢铝结合部可能产生开裂等缺点。接
22、触线的截面形式及主要技术性能详见表：接触网定位装置接触网定位装置一、定位装置结构一、定位装置结构1、定位管 定位装置是支持结构中的主要组成部分，它是在定位点处实现接触线相对于线路中心进行横向定位的装置。定位装置是由定位管、定位器、定位线夹及连接零件定位装置是由定位管、定位器、定位线夹及连接零件组成的。组成的。l普通定位管l特型(T型）定位管 接触网定位装置接触网定位装置2、定位器l直管定位器l弯管定位器等要求：倾斜度要求为1：51：10之间。定位器在平均温度时，应该垂直于线路中心线，温度变化时，沿接触线纵向偏移在极限温度下，不得超过定位器管长的1/3。接触网定位装置接触网定位装置二、定位方式二
23、、定位方式1、正定位2、反定位3、软定位4、组合定位5、单拉定位接触网定位装置接触网定位装置三、高速接触网定位装置三、高速接触网定位装置1、多功能定位器l防过量抬高功能l防离线功能2、限抬定位器 接触网定位装置接触网定位装置四、接触线四、接触线“之之”字值（拉出值）的确字值（拉出值）的确定定 定位点处接触线与电力机车受电弓滑板中心有一定距离，这个距离在直线区段叫做接触线的“之”字值，在曲线区段称拉出值，一般用符号“a”表示。1、“之”字值（拉出值）的大小n直线区段，标准值为 n线路行车速度大于 ，之”字值一般选定为 ，允许误差范围为 300mm120kM/h200mm30mm接触网定位装置接触
24、网定位装置2、“之”字值（拉出值）的施工与检调 在直线区段，由于线路中心线和受电弓中心重合，定位点处接触线的垂直投影距线路中心线的距离也就是定位点处接触线距受电弓中心的距离。故在直线区段接触线的“之”字值就是定位点处接触线距线路中心线的距离。曲线上，由于线路外轨超高，使机车车身向曲线内侧方向倾斜，机车受电弓随之偏斜，受电弓中心线与线路中心线有一定偏斜距离。在确定曲线拉出值时，要通过定位处接触线对线路中心线投影的位置（即值）间接确定对受电弓中心的位置。接触网定位装置接触网定位装置定位点处接触线距受电弓中心的水平距离（拉出值）用符号“a”表示。定位点处接触线距线路中心的距离用符号“m”表示。线路中
25、心线距机车受电弓中心的偏斜值用符号“c”表示。曲线时拉出值确定：曲线时拉出值确定：三者的关系为：三者的关系为：amc 公式中的 m值有正、负之分，当接触线定位点投影在线路中心线与外轨间时,m值为正值;当在线路中心线与内轨间时，m值为负值.接触网定位装置接触网定位装置图图241 普通定位管结构图普通定位管结构图接触网定位装置接触网定位装置图图 2-41 普通定位器普通定位器 接触网定位装置接触网定位装置 正定位安装图1900200CX1400H=6000线路中心受电弓中心45-70o至轨面连线7360接触网定位装置接触网定位装置 反定位安装图1900200CX1400H=6000线路中心受电弓中
26、心接触网定位装置接触网定位装置软定位安装图1900aCX1400线路中心受电弓中心H=6000至轨面连线7360接触网定位装置接触网定位装置CX1400线路中心H=6000mm250受电弓中心500250组合定位安装图接触网定位装置接触网定位装置 单拉定位示意图接触网补偿装置 一、滑轮式补偿装置滑轮式补偿装置 1、主要组成部分 接触网补偿装置，又称张力自动补偿器，它安装在锚段的两端，并且串接在接触线承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。l补偿滑轮（滑轮组）l补偿绳l杵环杆l坠砣杆l坠砣l连接零件接触网补偿装置接触网补偿装置2、补偿器的安设与要求 、安设l补偿器串接在锚段内线
27、索两端与支柱固定处，根据接触悬挂类型的不同有不同的补偿器结构。、要求l半补偿时，接触线带补偿器，多采用两滑轮组结构，滑轮组的传动比为1:2，即坠砣块的重力为接触线标称张力的一半。l全补偿时，接触线与承力索两端均带补偿器，接触线补偿器的安设与半补偿相同。承力索补偿器则采用三滑轮组式，传动比为1:3。接触网补偿装置接触网补偿装置3、补偿器的a、b值 la值：坠陀杆耳环孔中心至补偿（定）滑轮下沿的距离为a值。lb值：坠陀串最下一块坠陀的底面至地面（或基础面）的距离称为补偿器的b值。概念 要求l在最低温度时，a值应大于零。l在最低温度时，b值应小于零。l“接触网运行检修规程”规定，补偿器a、b值的最小
28、值不小于200mm，在进行接触网设计时，a、b值不小于300mm。接触网补偿装置接触网补偿装置 a、b值的计算及坠砣安装曲线 minmax()xbbnLttminmin()xaanLtt式中：设计时规定的最小值（mm）；设计时规定的最小值（mm）；设计时采用的最低气温（）；安装或调整作业时的温度（）；设计时采用的最高气温（）；补偿滑轮传动系数（即传动比的倒数）；锚段内中心锚结至补偿器间距离（mm）；线索的线胀系数（）。minaminbmintxtmaxt1CCCCnL接触网补偿装置接触网补偿装置 l棘轮本体大轮直径为566mm，小轮直径为170mm，传动比为1 3，补偿绳为柔性不锈钢丝绳，比普
29、通不锈钢丝绳性能更好，工作荷重有30kN、36kN两种.l主要优点是具有断线制动功能，棘轮可以自由转动；当线索断裂后，棘轮和坠砣在重力作用下下落，棘齿卡在制动卡块上，从而可以有效地缩小事故范围、防止坠砣下落侵入限界。l棘轮装置的棘轮与其它工作轮共为一体，可以解决空间受限时的补偿问题。二、棘轮式补偿装置二、棘轮式补偿装置三、横承力索张力补偿三、横承力索张力补偿接触网补偿装置接触网补偿装置l由于气温变化悬殊，对软横跨进行补偿，采用软横跨定位绳补偿装置，即弹性补偿器。接触网补偿装置接触网补偿装置 接触网补偿装置接触网补偿装置 1：3传动比补偿滑轮组接触网补偿装置接触网补偿装置 接触网补偿装置接触网补
30、偿装置 棘轮式补偿装置安装图一、高速受电的特点及要求二、接触网受电弓系统的受流质量评价三、受电弓简介 一、高速受电的特点及要求 1高速受电特点 目前世界各国的最高运行速度在200km/h以上的高速列车，几乎全部采用电力牵引。与常速列车的电力牵引相比较，高速列车电力牵引的受电的主要特点如下：（1）接触网与受电弓的波动特性。高速列车的行驶速度较常速列车高得多，因而受电弓沿接触导线移动的速度大大加快，这就使接触网与受电弓的波动特性发生变化，从而对受电产生影响；（2）高速列车在高速运行时所受的空气阻力远较常速列车大得多，空气动态力也是高速受电的一个重要因素；（3）受电弓从接触网大功率受电问题。高速列车
31、所需的牵引功率较常速列车大得多，若采用多弓受电必然会增加阻力和加大噪音，并引起接触网的波动干扰，因而受电弓的数量不能太多，这就需要解决受电弓从接触网大功率受电问题。高速列车的受电是通过受电弓与接触网的接触导线紧密接触而实现的，因而受电是否正常直接取决于接触网受电弓系统的技术状态。接触网受电弓系统工作可靠是确保高速动力车良好取流的根本条件。2对高速受电的接触网的要求 由于接触网的接触导线是一根具有弹性的导线，受电弓也是一个弹性体，故而两者构成的是一个相互接触的弹性系统。对高速受电用的接触网应有更高的要求：（1）在最高运行速度和更大的速度变化范围内应能保证正常供电；（2）应有更高的耐磨性和抗腐蚀（
32、包括抗电蚀）能力；（3）对接触网的结构和布置应有更高的要求；（4）在接触网的接触悬挂方面，目前在常速列车供电中采用的弹性半补偿链形悬挂和弹性全补偿链形悬挂已不能适应高速列车的要求，应有更为先进的接触悬挂装置。3对高速高速列车受电弓的要求 （1）受电弓的滑板与接触导线之间要保持恒定的接触压力，以实现比常速受电弓更为可靠的连续电接触。其接触压力不能过大或过小。（2）与常速受电弓相比要尽可能减轻受电弓运动部分的重量，以保证与接触网有可靠的电接触。列车运行中，受电弓将随着接触导线高度变化而上下运动。在高速条件下，这种运动更为频繁，从而直接影响滑板与接触导线之间接触压力的恒定。由于接触压力除与接触网结构
33、、性能有关外，还与受电弓的静态特性（静止状态下接触压力与受电弓高度的关系）和动态特性（运行状态下受电弓上下运动的惯性力）有关，因此对于高速受电弓，除必须保证机械强度和刚度外，应尽可能降低受电弓运动部分的重量，从而减小运动惯性力。这样才能使受电弓滑板迅速跟上接触导线高度的变化，保证良好的电接触。（3）由于高速运行时空气阻力很大，因此高速受电弓在结构设计上要作充分考虑，力求使作用在滑板上的空气制动力有别的零件承担，从而使受电弓滑板在其垂直工作范围内始终保持水平位置，以减小甚至消除空气制动力对滑板与接触导线间接触压力的影响。（4）滑板的材料、形状和尺寸应适应高速的要求，以保证良好的接触状态及更高的耐
34、磨性能。（5）要求受电弓在其工作高度范围内升降弓时，初始动作迅速，终了动作较为缓慢，以确保在降弓时快速断弧，并防止升降弓时受电弓对接触网和底架有过大的冲击载荷。二、接触网受电弓系统的受流质量评价 接触网受电弓系统的受流质量与接触网和受电弓的匹配性能有很大关系，单方面评价接触网的受流性能或受电弓的性能都是不全面的。在某种程度上是没有意义的。如果用一种性能差的受电弓来匹配再好的接触网，其受流性能也不可能好。在评价弓网受流质量方面，我国还没有一个通行评价标准。参考国外的经验和近几年来我国提速和高速试验的结果，评价弓网受流质量可以从以下几个方面进行：1.弓网间动态接触压力。弓网间的动态接触压力直接反映
35、了受电弓弓头与接触导线的接触状态，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。另外，在定位器和线岔处可能造成受电弓损坏；接触力过小，会造成离线产生电弧。动态接触力主要从接触力的最大值、最小值及标准偏差这几个方面来评价，在不同速度下，上述几个评价指标是不同的。2.接触导线最大垂直振幅。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。它反映了受电弓弓头垂直方向的振动情况，2倍振幅受接触网的安装尺寸影响，2倍振幅越小，受电弓运动轨迹越平滑，受流质量就越好。
36、3.导线的抬升量。接触导线的抬升量是指受电弓经过时，接触导线的最大抬升量，用H表示。受流系统中，受电弓和接触导线的运动幅度越小，受流质量越好。一个好的受流系统，受电弓的振幅应均匀。4.离线。高速列车运行时，当受电弓与接触网失去接触就发生了离线。评价弓网离线参数有以下两个方面：每一次离线的最大离线时间小于100ms；离线率，用运行时间内各次离线时间总和与运行时间的比率来表示。我国高速线路的离线率应取5以下。5.硬点。评定高速列车运行时接触导线对受电弓滑板的冲击主要是受电弓滑板受到的垂直方向和线路方向上加速度的最大值。受电弓滑板所受的纵向和垂向加速度，根据高速列车受电弓使用的滑板类型来确定硬点的评
37、价标准。6.接触网的静态弹性差异系数。用跨距内最大弹性与最小弹性之差与跨距内最大弹性与最小弹性之和的比率来表示。评价标准：简单链形悬挂不大于30；弹性链形悬挂不大于10；复链链形悬挂不大于10。7.接触导线弯曲应力。弯曲应力的允许值为500微应变。三、受电弓简介 1.日本新干线列车受电弓 日本新干线列车基本上采用的是PS200系列受电弓。该系列受电弓与既有线所采用的受电弓区别较大。纵向（顺线路方向）的框架折叠尺寸为850mm，而既有线的受电弓纵向的框架折叠尺寸（如PS16型、PS22型、PS101型受电弓）为2900mm。弓头结构也与既有线的受电弓有所不同，结构简单，重量轻，可满足200km/
38、h以上的受流需要。在500系列车上采用了翼形弓，700系列车上采用了单臂T形弓，进一步减少了空气阻力。下面将分别介绍日本新干线所采用的各系列受电弓。（1）PS200A型受电弓（0系电高速列车）（2）PS201型受电弓（200系列电高速列车）（3）PS202型受电弓（100系列电高速列车）（4）TPS203型受电弓（300系电高速列车）（5）新型翼形弓头受电弓 为了更进一步减少受电弓的空气阻力，在500系电高速列车上采用了一种新型的翼行弓头T型受电弓。这种受电弓看起来很简单，在一个椭圆形截面T形支架上支承一个翼行的弓头，但它是根据仿生学的原理，仿效鹰的翅膀在空中飞翔，在受流性能方面取得了很好的效
39、果，适应300km/h的运行速度。椭圆形截面的支承架里面有气缸，采用电子装置控制，保证弓头与接触网的接触压力保持在491kPa。弓头截面通过风洞试验与走行试验，选定了扁平椭圆形断面。受电弓的弹性悬挂系统有三系，第一系为气缸减振，第二系由弓头下面的螺旋弹簧产生，第三系由弓头内部的碳纤维增强塑料板和螺旋弹簧构成。这种受电弓降噪效果很好。在700系电高速列车上，开发了另一种形式的翼行弓头V式受电弓，它是一种单臂受电弓，为了更有效地减轻噪声，受电弓和接触导线间的压力更低，保证了平稳受流，而且受电弓罩做成酒杯形截面的整体式结构，保证了受电弓周围的气流平稳。采用这种受电弓使700系列车进一步减少了空气阻力
40、和气动噪声。2法国高速受电弓（1）法国高速受电弓的发展 法国国铁（SNCF）采用的受电弓均为法国法维莱(Faiveley)公司的产品。法国东南线TGVPSE型高速高速列车上采用了法维莱公司的AMDE型受电弓，于1981年2月26日创造了380km/h的当时世界记录，如图所示：当大西洋线建成后，法维莱公司的新产品GPU受电弓安装在TGVA型高速高速列车上，于1989年创造了482.4km/h的当时世界记录。1990年5月18日又创造了515.3km/h的世界记录，一直保持至今。1990年法维莱公司又研制开发了CX型新型高速受电弓，首先安装在大西洋线的TGVA型高速高速列车上，取得了较好的效果。其
41、后又安装在TGV2N型、TGVPBKA型等高速高速列车上，运行在北方线、东南线及东南延伸线，受流性能良好，最高运行速度可达350km/h。3德国高速受电弓 德国既有线路接触网系列中，一般均使用道尼尔公司生产的SBS65型受电弓。在汉诺威维尔茨堡、曼海姆斯图加特2条高速线路上，一开始也拟采用SBS65型受电弓，但发现以250km/h速度运行时，其受电弓动态接触力的标准偏差已超过极限值（24N）达到26N。受电弓跟随性也不好。为此，道尼尔公司新研制了DSA350型受电弓，先用于ICE/V型高速列车的动力车上。其弓头当量质量降低，其接触力的标准偏差也降到1617N，跟随性得到改善，更主要的是DSA3
42、50型受电弓属于三元型受电弓，即将弓头的弓架和滑板本体分开，其间装有支持弹簧，使滑板一下有三系弹簧减振系统，弓头的当量质量就很小，使受电弓在更高速度下有更良好的跟随性。如图所示：根据ICE1型高速列车的动力车技术任务书要求，道尼尔公司又对DSA350型受电弓进行了改进，这种改进的受电弓底架不采用原来的集成式支持绝缘子结构，而用一般支持绝缘子，改进了下臂杆、底架和滑板的监测，设计了新的滑板（可在欧洲多电流制线路上应用）及集成弓角。整个受电弓质量从140Kg减轻到109Kg。为了在更高速度下，受电弓具有更高的跟随性，接触力的标准偏差要求更小，德国铁路（DB）与道尼尔公司开始研制更先进的受电弓，它的
43、目标是能在Re250接触网系统中以300km/h以上速度运行，或在既有线Re200、Re160系列接触网系统中以220km/h速度运行，不仅能达到传统要求的低磨耗、运用可靠、低成本、能以现有的设备和经验维修等外，更主要的是接触力标准偏差要尽可能小。从受电弓的动力性能优化着手，应达到最小的弓头当量质量，最低的弓头阻尼，弓头的刚性应低于弓架，在Re250接触网系统中能以350km/h速度运行。受电弓的空气动力学性能优化集中于：在受电弓下降与上升时，均应有很低的气动阻力。在不同空气流方向下有恒定的气动性能，气流扰动小，与接触网的接触压力应小于120N，不发生共振。最后开发成功的DSA350SEK型受电弓。
