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城市軌道交通車輛受電弓弓頭安全寬度的計(jì)算

文檔作者：李向聰馮大建凌坤坤文檔來源：同濟(jì)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月02日
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(同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院，201804，上?！蔚谝蛔?，碩士研究生)
摘要分析了城市軌道交通車輛在直線段和曲線段中受
電弓弓頭的偏移影響因素以及接觸線的受風(fēng)偏移現(xiàn)象。根
據(jù)比較車輛處于直線段和曲線段時(shí)的受電弓與接觸線之間
相對距離來確定受電弓弓頭寬度的合理安全寬度，并設(shè)計(jì)了
“城市軌道交通車輛受電弓寬度參數(shù)計(jì)算軟件”。
關(guān)鍵詞 受電弓；弓頭寬度；拉出值；
中圖分類號U 264．3 4
Calculation of Reasonable W idth of the Pantograph Bow Head
forUrban M assTransit
Li Xiangcong，F(xiàn)eng Dajian，Ling Kunkun
Abstract The offset of the pantograph bow head and the
contact line system for urban mass transit vehicles are ana—
lyzed．Through a comparison between the segment of curve
and the straight line，a software platform to calculate the
reasonable width of the pantograph bow head is designed
and tested．
Key words pantograph； length of the pantograph bow
head；stagger
First-author’S address Railway and Urban Mass Transit
Research Institute，201804，Shanghai，China
受電弓是城市軌道交通車輛的重要組成部分，
但目前國內(nèi)的受電弓寬度還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
受電弓弓頭寬度過長則會造成限界加大，從而降低
經(jīng)濟(jì)性；弓頭過短，則會導(dǎo)致脫弓的發(fā)生，降低安全
性。本文將對能否用更加準(zhǔn)確的方法來確定一個(gè)安
全合理的弓頭寬度值進(jìn)行計(jì)算分析。
1 受電弓與拉出值
受電弓主要由10大部分組成(見圖1)。其中，
底架固定在車體上方，滑板與接觸線接觸。為了增
強(qiáng)弓頭滑板的耐磨性，接觸線不與軌道線路中心重
合。在直線段，采用之字形布置；在曲線段，采用折
線形布置。
接觸網(wǎng)主要由懸掛支柱、接觸線和吊索組成(見
· 54 ·
圖2)。圖中A、E點(diǎn)為懸掛定位點(diǎn)，B、C和D點(diǎn)為
非懸掛定位點(diǎn)，因此在此處存在受風(fēng)偏移現(xiàn)象。拉出
值是指接觸線定位點(diǎn)( 和E點(diǎn))與受電弓在水平面
垂直投影之間的水平距離(直線段稱之字值，曲線段
稱為拉出值)。伸出值是指非懸掛定位點(diǎn)(B、C和D
點(diǎn))與受電弓之間的距離。
注：1一底架；2一阻尼器；3一升弓裝置；4一下臂；5～ 弓裝配；
6 下導(dǎo)桿；7一上臂；8一上導(dǎo)桿；9一弓頭；1() 滑板。
圖1 受電弓結(jié)構(gòu)
／ ＼千退十 丁 。＼
接觸線 懸掛
支柱
／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／弋 ／
地面
注： ：盒 鑫定位點(diǎn)。
圖2 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)
弓網(wǎng)關(guān)系除了受拉出值或之字值、伸出值以及
大風(fēng)的影響外，還受曲線超高狀態(tài)、車體側(cè)滾和橫移
等因素的作用(見圖3)。
如圖3中所示，左圖為車輛在直線段上的運(yùn)行
狀態(tài)，右圖為車輛在曲線段上的運(yùn)行狀態(tài)。車輛在
運(yùn)行中，受電弓偏移主要受車體偏移和弓頭相對車

l嘲；礁濯 交溷 謄 iitt It!i{f 蔓營 iliii lllll|lll lllll 2 年
二足 (3)
魄
?
s=( 一 )? ㈤
ko==0．5F／。·c。·b +2七 (5)
良唧=0．5np·cp·b； (6)
本文中所有公式中符號的意義及單位見文后
附錄。
2．2 直線段接觸線橫移(之宇值和受風(fēng)偏移)
直線段的軌道中心線和受電弓中心線行跡是重
合的。圖6中點(diǎn)1和點(diǎn)3是受電弓懸掛定位點(diǎn)，不
存在接觸線受風(fēng)偏移現(xiàn)象。此時(shí)受電弓中心線距離
接觸線的距離為之字值Z。點(diǎn)4為非懸掛點(diǎn)，存在
接觸線受風(fēng)偏移量。
6 = + + y
在點(diǎn)1、3、4處，受電弓均可能會出現(xiàn)脫弓。因
此，為了確定弓頭安全寬度，需要找出Z與 中
的最大值，即：(z 一)一。
綜上所述：在直線段中，受電弓的合理寬度為：
3 曲線段弓頭安全寬度影響因素
曲線段受電弓弓頭安全寬度求解方法與直線段
相似，但需在其基礎(chǔ)上考慮ttt線超高的影響(見圖
直線段弓頭
受電弓 薹善霧 擺
觸網(wǎng){、接觸網(wǎng)受風(fēng)偏移
3．1 曲線段受電弓橫移
3．1．1 車體橫移和受電弓相對車體橫移
計(jì)算方法與直線段相似。參考公式(1)，求出由
車體橫移引起的弓頭橫移距離為W =W，。
3．1．2 曲線過高超高引起的受電弓橫移
軌道車輛在曲線段轉(zhuǎn)彎時(shí)，為了平衡離心力，外
軌的高度要高于內(nèi)軌軌道的高度，叫做超高。當(dāng)實(shí)
際運(yùn)行速度不等于設(shè)計(jì)運(yùn)行速度時(shí)，會造成過超高
或欠超高。此時(shí)，車體會發(fā)生一定的傾斜，受電弓也
會發(fā)生相應(yīng)的橫向移動(dòng)見圖8。
注：Ⅱ一受電弓在水平地面坐標(biāo)系的投影；b一路線中心
X、Y一跨距端點(diǎn)(接觸網(wǎng)定位點(diǎn))；M、N一受電弓中心
連線和A、B兩點(diǎn)間連線(即對應(yīng)于受電弓上的跨距)；
O一線路曲線圓心；XEY一無風(fēng)下的接觸線；XFY一受風(fēng)偏
移作用下的接觸線
圖8 曲線段弓網(wǎng)關(guān)系圖
由文獻(xiàn)[2]得知，當(dāng)車輛以小于設(shè)定速度通過曲
線時(shí)，受電弓在跨中E點(diǎn)較容易脫弓。此時(shí)列車處
于過超高狀態(tài)，產(chǎn)生的受電弓橫向位移
=
當(dāng)列車以大于設(shè)定速度通過曲線時(shí)，受電弓在
接觸線懸掛定位點(diǎn)M 和Ⅳ 點(diǎn)較容易脫弓。此時(shí)列
車處于欠超高狀態(tài)，產(chǎn)生的受電弓橫向位移
△ ： (1【))
h dc ： a q·． — — (L 1l 1l )
g
f 1
q ： 下 一g2‘． (12 )
= ( + 蘭 )me g 3，
ke== 0．5 ·c ·6 +2足 (14)
kop=0．5 p·Cp·b； (15)
在點(diǎn)M、N、D處，受電弓均會出現(xiàn)脫弓可能
性。在懸掛定位點(diǎn)M、Ⅳ處，存在定位點(diǎn)拉出值z，
欠超高現(xiàn)象；在跨中D點(diǎn)處，存在伸出值DE，接觸
藜 期00曩0 00 ㈡曩一 ?！?董 謄 曩 謄
線受風(fēng)偏移量b 垃，過超高現(xiàn)象。因此，為了確定
弓頭安全寬度，需要在懸掛定位點(diǎn)和跨中兩點(diǎn)中找
出最終實(shí)際的伸出值(即：考慮一切因素下，受電弓
中心到接觸線的距離)。
3．2 曲線段接觸線橫移(拉出值和受風(fēng)偏移)
曲線段的軌道中心線和受電弓中心線行跡是不
重合的。如圖8所示：點(diǎn) 和點(diǎn)y是受電弓懸掛定
位點(diǎn)，不存在接觸線受風(fēng)偏移。此時(shí)受電弓中心線
距離接觸線的距離為定位點(diǎn)拉出值Z。點(diǎn)E為非
懸掛點(diǎn)，存在接觸線受風(fēng)偏移量
b = +蒙+y—z
由于 是相對軌面坐標(biāo)系，而受風(fēng)偏移和超
高是相對地面坐標(biāo)系，所以，二者之間需要進(jìn)行坐標(biāo)
系轉(zhuǎn)換。
綜上所述，曲線段弓網(wǎng)最大橫向距離即受電弓
最小安全寬度為：
W 1·h·y／f+(Z+△ ，b 稍+DE+ )。 礎(chǔ)
(17)
其中：DE =尺一 一C
=R — OY ·cos0一c
=(R —C)·(1～cos0)一Zcos0：
0=YE／R ·180：
C=H ·h／L：
oY =ON +Z =R —C+Z。
對直線段的合理安全弓頭寬度式(8)和曲線段
的合理弓頭寬度式(17)進(jìn)行比較，得出最小的弓頭
安全寬度為：
2max(W 1+Z，Ib x1) (W 1+
Z +△ 踴，6 ax2+DE +△ Qi) (18)
在式(18)的基礎(chǔ)上，考慮一定的安全余量和誤
差計(jì)算，可得出合理的弓頭長度安全。
4 城市軌道交通車輛受電弓寬度參數(shù)計(jì)算
軟件
利用MATLAB／GUI模塊將以上受電弓弓頭
寬度計(jì)算公式編制成軟件界面，以方便計(jì)算不同參
數(shù)車輛的弓頭寬度(見圖9)。
軟件分為6個(gè)步驟：
1)讀取excel格式的車輛參數(shù)和接觸線參數(shù)；
2)計(jì)算直線段懸掛定位點(diǎn)處受電弓弓頭安全
寬度；
3)計(jì)算直線段非懸掛定位處受電弓弓頭安全
寬度；
4)計(jì)算曲線段懸掛定位點(diǎn)處受電弓弓頭安全
寬度；
5)計(jì)算曲線段非懸掛定位點(diǎn)受電弓弓頭安全
寬度；
6)比較直線段和曲線段的弓頭寬度結(jié)果，得出
弓頭最終的合理安全寬度。
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圖9 受電弓弓頭寬度計(jì)算軟件界面圖
5 受電弓寬度計(jì)算驗(yàn)證
綜合文獻(xiàn)[3]提供的某A型車的車輛參數(shù)和文
獻(xiàn)[6]某線路的接觸線參數(shù)，設(shè)定拉出值A(chǔ)=350
mm。將附件中的結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入軟件中計(jì)算得出該
A型車的受電弓最小安全寬度為1187 mm。假如
設(shè)定受電弓弓頭寬度的安全余量和誤差值為2％，
得出弓頭的合理安全寬度為1 200 mm。
附錄：各種符號代表意義以及單位
序 符號 說明
1 n 車輛一側(cè)一系彈簧并列數(shù)
2 Cp／(N／mm) 每一軸箱一系彈簧豎向剛度
3 bp／ram 一系彈簧間距
4 ns 車輛一側(cè)二系彈簧并列數(shù)
5 C s／(N／mm) 轉(zhuǎn)向架二系彈簧豎向剛度
6 b s／(N／mm) 每一周向二系彈簧豎向剛度
7 踟／(N ·mm／rad) 抗側(cè)滾扭桿的抗側(cè)滾剛度
8 hsc／nun 車體重心距軌面高度
9 hop／rnm 一系簧上支撐面距軌面高度
10 hcs／nun 二系簧上支撐面距軌面高度
11 ma／t 含載客車體重量
12 Y／mm 弓頭高度
13 h=w／ram 車體受風(fēng)面積形心距軌面高
1 4 d／mm 輪對輪緣最小外側(cè)距
· 57 ·
攫溺鯽鍾饔圈 鍪
l／mm 最大軌距
a／mm 車輛定距
n／ram 弓頭安裝位置到定位銷距離
Aql／mm 轉(zhuǎn)向架軸向軸承橫向游問
Aq2／mm 車輪橫向彈性變形
Aq3／mm 一系彈簧橫向彈簧變形量
△w ／mm 轉(zhuǎn)向架中心銷徑向間隙
Aw2／mm 二系簧橫向彈性變形量(靜)
e／ram 軌道垂向彈性變形量
Ah 2／mm 兩鋼軌的相對高度彈性誤差
Adlmm 輪對橫向制造誤差
AW3／ram 二系簧橫向彈性變形量(動(dòng))
AMt ／mm 轉(zhuǎn)向架中心銷安裝定位誤差
AMt2／mm 一系橫向彈簧定位誤差值
AMt~／mm 車體半寬橫向制造誤差值
△肘“／mm 受電弓安裝誤差
AMt5／mm 受電弓橫向安裝誤差值
Ac／mm 線路中心線橫向位差值
AxBq／mm 車體傾斜量
H ／mm 車體側(cè)墻高度
h sj／mm 車底架邊梁底面距軌面高度
Ah ／mm 兩條鋼軌的相對高度誤差
A ／m。 車體側(cè)風(fēng)面積
P ／(N／m ) 風(fēng)力壓強(qiáng)
m ／kg 載荷不對稱的計(jì)算載客重
aB／(m／s ) 橫向加速度
h／mm 超高
hat~ram 過超高
h~／mm 欠超高
k／(t／mm) 鋼軌下沉系數(shù)
A／mm 拉出值最大值
AShd／mm 受電弓相對車體橫向移動(dòng)量
S／mm 跨距長度
T／N 接觸線張力
P／(N／mm) 接觸線風(fēng)負(fù)載
y／mm 支柱擾度
R／mm 曲線半徑
其余 集霪蓋籬翥 囂 為mm，角度單位
參考文獻(xiàn)
羅湘萍．全動(dòng)態(tài)包絡(luò)線地鐵車輛限界研究LJ]．鐵道車輛，1997
(9)：41．
郭風(fēng)平，陳唐龍，牛大鵬，等．曲線區(qū)段接觸線拉出值的確定
EJ3．鐵道技術(shù)監(jiān)督，2006(10)：23．
陶功安．地鐵車輛限界計(jì)算[J]．電力機(jī)車與電傳動(dòng)，2006
(3)：11．
陳中杰．地鐵限界問題探討[J]．電力機(jī)車與城市軌道交通車
輛，2007(6)：50．
于萬聚．高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)I-M]．成都：西南交通大學(xué)出版
社，2003。
葉志榮，徐金平，黃江偉．關(guān)于曲線上導(dǎo)線拉出值設(shè)定的建議
LJ]．鐵道機(jī)車車輛，2003(6)：66．
董紹德．接觸網(wǎng)[M]．北京：中國鐵道出版社，2010．
CJJ 96—2【)【】3地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)[S]．
(收稿日期：2011—04—08)
】H ? H? 】H? ’ ， ? 】H ? ? ’ ? 】H? ? ? ， ? ?
(上接第53頁)
(2)連接多個(gè)商業(yè)中心的線路系數(shù)值較小，其
非高峰時(shí)期的商務(wù)客流量較大；
(3)斷面前有連續(xù)城市軌道交通換乘站的系數(shù)
值較小，斷面前的換乘站從一定程度上可能改變斷
面客流；
(4)城市軌道交通線網(wǎng)密度較小處斷面系數(shù)值
較大，在線網(wǎng)基本構(gòu)成后有所緩解；
(5)位于進(jìn)入市中心第一個(gè)換乘點(diǎn)的斷面系數(shù)
值較大，高峰時(shí)在此斷面聚集了大量的客流；
(6)線路延伸、環(huán)線貫通，高峰時(shí)段列車及全日
列車運(yùn)行調(diào)整，可能改變系數(shù)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 國家運(yùn)輸政策研究所．都市交通年報(bào)[R]．東京：國家運(yùn)輸政策
· 58 ·
[2]
[3]
1-4]
[5]
研究所，昭和54年、平成2年、平成5年、平成8年、平成12
年、平成14年、平成15年、平成16年、平成17年、平成19年、
平成20年．
葉霞飛，明瑞利，李忍相．東京、首爾軌道交通客流成長規(guī)律與
特征分析[J]．城市交通，2008(6)：16．
李忍相．城市軌道交通客流特征研究I-D]．上海：同濟(jì)大
學(xué)，2O【)9．
朱霞，畢艷祥．上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)化對客流的影響研究[J]．城
市軌道交通研究，2010(3)：8．
明瑞利，葉霞飛．東京地鐵與郊區(qū)鐵路直通運(yùn)營的相關(guān)問題研
究[J]．城市軌道交通研究，2009(1)：21．
(收稿日期：2011—11—02)

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