【導(dǎo)讀】人們常說,鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的動脈,而接觸網(wǎng)則是電氣化鐵路的動脈。環(huán)境惡劣,而且沒有備用,一旦發(fā)生故障,電力機(jī)車就不能運(yùn)行了。運(yùn)輸中斷會給國民經(jīng)。接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設(shè)的向電力機(jī)車供電的特殊形式的輸電線路。接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過支持裝置架。設(shè)在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機(jī)車。所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。串，棒式絕緣子及其它建筑物的特殊支持設(shè)備。弓滑板運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負(fù)荷傳給支柱。定在規(guī)定的位置和高度上。我國接觸網(wǎng)中采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱和鋼柱，基礎(chǔ)是對。單邊和雙邊供電為正常的供電方式。在事故情況下，便于搶修。接觸網(wǎng)支柱的側(cè)面限界是指支柱靠線路一側(cè)至線路中心線的距離。柱位于站臺時，為便于旅客行走，一般取為3000mm。提速后采用帶減振阻尼裝置的多功能定位器，改善

　　

【正文】 ╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 20200908 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 20200909 ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛ 6)測試結(jié)果分析 (1)在“先鋒”號列車每天的試驗期間，測試數(shù)據(jù)顯示電網(wǎng) 電壓質(zhì)量狀況良好。對每天綏中北變電所 220kV 母線 THDu變化趨勢分析，可以發(fā)現(xiàn)每天 6 時至 l8 時的諧波電壓水平較低， THDu，值在 1％ ％之間，符合國際要求。 (2)“先鋒 號 列車的試驗時間為每天 8 時至 l 8 時，測試數(shù)據(jù)表明，交 直 交列車運(yùn)行沒有對諧波電壓產(chǎn)生明顯的影響。綏中北牽引變電所 220kV 側(cè)的諧波電壓可以被認(rèn)為主要是背景諧波。 (3)2020 年 9 月 6 日至 8目，綏中北牽引變電所 220kV 側(cè)每天背景諧波電壓的 95％概率大值均有一定程度的超標(biāo)，但超標(biāo)并不嚴(yán)重。綏中北牽引所諧波電壓較高的時段大致在 每天 2l 時到次日凌晨 4 時，這一現(xiàn)象可能與電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，即電網(wǎng)處于最小運(yùn)行方式。 對于電網(wǎng)中的各次諧波電壓，抽取 9 月 6 日綏中北牽引變電所 220kV 電壓記錄， 9 次諧波電壓統(tǒng)計見表 848。 表 848 9 月 6 日綏中北牽引變電所 220kV 側(cè)諧波電壓統(tǒng)計 ┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━┓ ┃ 諧波次數(shù) h ┃ HRuh最大值 (％ ) ┃ HRuh 95％概率大值 (％ ) ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ 3 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ 5 ┃ ┃ ┃ 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ 7 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━┫ ┃ 9 ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━┛ 從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，綏中北牽引變電所 220kV 電壓中的諧波分量以 7次為主，尤其是 5次諧波電壓。對照 9 月 6 日綏中北牽引所 220kV 電壓總諧波畸變率趨勢圖，可以發(fā)現(xiàn) THDu和 5 次電壓的變化趨勢是一致的。這也說明 THDu主要由 5次諧波電壓造成，其他 各天的測試結(jié)果與之類似。 提取一段電壓波形記錄，對其進(jìn)行連續(xù)頻譜分析，可以清楚地看到各個頻率諧波的分布特征。 THDu為諧波電壓含有率。諧波成份以奇次為主， 5 次 (250Hz)諧波含有率最高，達(dá)到 l％； 11 次也占了一定份額，但含有率不及 ％。在電壓的連續(xù)頻譜中可以看到，偶次和分?jǐn)?shù)次諧波的含量很少，在工程計算中可以忽略不計。 ．交 直 電力機(jī)車特性測試 1)交 直 交電力機(jī)車功率特性，在小功率狀態(tài)下，列車自用電 (空調(diào)、照明等 )及起到電流的功率因數(shù)較低。進(jìn)入牽引工況后，機(jī)車功率因數(shù) 接近 1。 2)交 直 交電力機(jī)車諧波電流含量 從頻譜特性看，電流中的諧波成份以奇次為主， 3 次諧波含有率最高，為 ％；5次也占了一定份額，達(dá)到 ％。值得注意的是 2次諧波電流含量較高，達(dá)到 ％。與交 直型電力機(jī)車相比，交 直 交電力機(jī)車的 9 次諧波電流含量明顯降低，但較高次的諧波電流，如 1 21 次的諧波電流含量相對較低次諧波電流有所提高。這一特征與理論分析是一致的。 從 9 月 6 日至 10 日綏中北牽引變電所 kV 側(cè)牽引電流記錄中，隨機(jī)抽取樣本的統(tǒng)計結(jié)果中也能看出一些規(guī)律： (1)交 直 交電力機(jī)車的 11 次諧波電流含量隨著次數(shù)的上升而下降，而且與交 直電力機(jī)車相比，交 直 交電力機(jī)車的諧波含量明顯降低。但較高次的諧波電流，如 l9 次的諧波電流含量卻相對較高，這一特征與前面分析的結(jié)果是一致的。 (2)對于 h 次諧波電流，隨著基波電流的增大，諧波電流含量呈降低趨勢，所以測試中觀察到的現(xiàn)象是，當(dāng)“先鋒 號處于牽引工況時，尤其是處于大功率狀態(tài)下，各次諧波電流值都較小，牽引電流的綜合畸變率在 2％ 4％之間變化。但要說明的是，本次測試發(fā)現(xiàn)交 直 交電力機(jī)車在小負(fù)荷狀態(tài)下，盡管各 次諧波電流數(shù)值較小，但諧波電流的含有率，仍然可以達(dá)到較高的數(shù)值。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 結(jié)論 1)在“先鋒 號列車每天 8 時至 18時試驗期間，測試數(shù)據(jù)顯示電網(wǎng)電壓在穩(wěn)定性方面狀況良好。 2)試驗期間綏中北牽引變電所 220kV 側(cè)的諧波電壓主要是背景諧波，由電網(wǎng)中的大型電力變壓器和其他電力用戶造成，諧波分量以 7 次為主，尤其是 5 次諧波電壓。 3)在“先鋒 號列車試驗期間，綏中北牽引變電所 220kV 母線電壓總諧波畸變率 (THDu)在 %～ ％之間，符合國標(biāo) GB/Tl454993 要求，測試數(shù)據(jù)顯示“先鋒 號 列車運(yùn)行沒有對電網(wǎng)諧波電壓產(chǎn)生明顯的影響。 4)9 月 6 日至 8日，每天 2 1 時到次日凌晨 4 時，綏中北牽引變電所 220kV 側(cè)諧波電壓的 95％概率大值均有一定程度超標(biāo)。由于在此時段內(nèi)秦沈客運(yùn)專線上沒有機(jī)車運(yùn)行，所以這一現(xiàn)象可能與電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，即電網(wǎng)處于最小運(yùn)行方式。 5)測試數(shù)據(jù)顯示交 直 交電力機(jī)車有著良好的功率特性。在牽引工況下，機(jī)車功率因數(shù)接近 l。與交 直電力機(jī)車特性相比，這一優(yōu)點(diǎn)尤為突出。 6)與交 直電力機(jī)車相比，交 直 交電力機(jī)車在牽引狀態(tài)下諧波含量明顯降低， l1 次諧波電流含 量隨著諧波次數(shù)上升而下降。對于每一次諧波電流，隨著基波電流的增大，諧波電流含量呈降低趨勢。但較高次的諧波電流，如 l 21 次的諧波電流含量卻比 1l、 l l l7 次有所提高，另外 2 次諧波電流含量也相對較高，這些特征與理論分析的結(jié)果是一致的。 7)交 直 交列車在小負(fù)荷狀態(tài)下，諧波電流含有率仍然可以達(dá)到較高的數(shù)值，但小負(fù)荷工況諧波電流數(shù)值較小，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生大的影響。 接觸網(wǎng)支柱穩(wěn)定性試驗 試驗?zāi)康? 1)解決不良地質(zhì)地段的接觸網(wǎng)支柱穩(wěn)定問題，指導(dǎo)接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)的設(shè)計和施工。 2)測試 不良地質(zhì)地段路基的接觸網(wǎng)支柱在荷載作用下的支柱變形的撓曲線，測試支柱在接觸線水平面的撓度，為支柱設(shè)計、接觸網(wǎng)設(shè)計提供參考。 3)測試各類型鋼柱在“先鋒”號動車組各種車速作用下，柱頂橫向振動位移響應(yīng)規(guī)律，檢驗不同梁式梁跨橋梁上鋼支柱的動力性能。 試驗內(nèi)容 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1)對一般土質(zhì)路基地段 (3座 )，軟土路基地段 (3 座 )及松軟土路基地段 (3座 )的不同容量的接觸網(wǎng)支柱反復(fù)加載，測試支柱基礎(chǔ)的位移、支柱變形的撓曲線及支柱在接觸線水平面處的撓度。 2)對不同梁式、梁跨的橋梁上接觸網(wǎng)支柱進(jìn)行動力性能測試支柱柱頂?shù)奈灰谱?形(鋼管柱 2根， H 型支柱 2 根，雙 H型支柱 2根 )。 試驗研究關(guān)鍵技術(shù)及主要方法 1)試驗研究關(guān)鍵技術(shù) (1)支柱加載方法 (2)支柱基礎(chǔ)位移測試 (3)支柱變形撓曲線測試 (4)橋上鋼支柱位移需采用非接觸式的傳感器，再經(jīng)積分而得。由于高速列車通過橋梁時振動的頻率成分和波形較復(fù)雜，與傳感器標(biāo)定時的簡諧振動相差較大。因此對測試技術(shù)要求較高，需認(rèn)真研究、檢驗。 2)試驗主要方法 (1)根據(jù)支柱實際情況而采用對拉式加載方法。 (2)采用支柱基礎(chǔ)位移測試架測試支柱基礎(chǔ)位移，以保證支柱基礎(chǔ)位移測試的準(zhǔn)確性。 (3)用靶標(biāo)和經(jīng)緯儀，采用直接測量法測試支柱變形撓曲線。 (4)橋上鋼支柱的橫向振幅，由于沒有不動點(diǎn)可作參考，只能采用非接觸式傳感器經(jīng)放大器積分測定。 1)荷載標(biāo)定 為保證加載準(zhǔn)確，荷載事先在工廠進(jìn)行標(biāo)定。在工廠架立支柱并在支柱上安裝加荷裝備，將已稱重并編號的墜坨逐一加上，測拉力傳感器讀數(shù)，確定墜坨與柱頂拉力的關(guān)系。 2)現(xiàn)場加荷裝備的安裝 先安裝錨柱上的加荷裝備，再安裝被測柱上的加荷裝備，安裝加荷裝備時，兩側(cè)進(jìn)行安全監(jiān)護(hù)。 3)支柱上測點(diǎn)布置 第一測點(diǎn)柱頂下 100mm：第二測 點(diǎn)軌上 m；第三測點(diǎn)地面上 m；第四測點(diǎn)地面上 ；第五、六、七、八測點(diǎn)測基礎(chǔ)水平位移：第九、十測點(diǎn)測基礎(chǔ)轉(zhuǎn)角。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 試驗結(jié)果 (1)支柱在設(shè)計荷載作用下柱頂位移為線性關(guān)系， 型支柱在設(shè)計荷載作用下柱頂位移為 l8 至 28mm； 型支柱柱頂位移為 33 至 43 mm，路塹處為 33 mm，、符合 TB／ T2286 關(guān)于柱頂位移小于 L／ 100(90mm)的要求；支柱基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)角及水平位移基本為零，說明一般路基地段、軟土路基地段及松軟土路基地段接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)穩(wěn)定良好。 (2)在設(shè)計荷載作用下，支柱均無裂紋出現(xiàn)。 石河 2 號橋支柱動測 1)石河 2號橋測點(diǎn)布設(shè) 橋上鋼柱均布置在梁跨中翼緣板外側(cè)邊緣處。鋼柱為圓柱型空心鋼柱，試驗選取了2個鋼柱為測試對象： 1201及 1202號。 布置 3個振動測點(diǎn)： 2 個振動測點(diǎn)布置在 1201及 1202號柱頂水平橫向、另 1 振動測點(diǎn)布置于 1202柱底水平橫向。 振動測試系統(tǒng)采用國家地震局哈爾濱工程力學(xué)研究所研制生產(chǎn) 891IV 速度型傳感器及其匹配的放大器，采集器使用東方所 INV 數(shù)據(jù)采集分析儀，測試系統(tǒng)組成為： 實測中為防止 高壓電產(chǎn)生的靜電對測試系統(tǒng)的影響，特別對傳感器加工了靜電屏蔽罩，傳感器置于屏蔽罩內(nèi)。屏蔽罩外殼設(shè)置接地線，此接地線與測試系統(tǒng)接地線并攏共同入地（設(shè)置深埋、打入式入地鋼柱），通過這些處理，有效地防止了靜電干擾。 六股河橋接觸網(wǎng)鋼柱測試 1）測點(diǎn)布設(shè) 六股河橋為 32m雙箱預(yù)應(yīng)力混凝土梁。橋上鋼柱布置在距梁端約四分之一跨度處的翼緣板外緣處。鋼柱為工字型截面，試驗選取了 4 個鋼柱為測試對象： 008 0000001及 0004號，其中 0081及 0002為錨柱、雙片式腹板： 0001及 0004為中間柱、單片式腹板。 實測共布置 6個振動測點(diǎn)： 4個振動測點(diǎn)布置在 008l、 0002,0001及 0004柱頂水平橫向、另 2個振動測點(diǎn)分別布置于 0002柱底及 0001柱底水平橫向。 2)實測主要數(shù)據(jù)， 由于試驗期間六股河橋前道岔出現(xiàn)不正常情況，使得本橋試驗后期正常試 驗計劃被停頓，試驗測得最高試驗速度 2l0km／ h。 分析得出的主要結(jié)論及建議 1)從路基的混凝土接觸網(wǎng)支柱靜載試驗結(jié)果分析，支柱在設(shè)計荷載作用下柱頂891－ IV 型傳感器 891－ IV 型放大 國產(chǎn) INV 數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng) （ 版） 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 位移為線性關(guān)系， 60kN． m 型支柱在設(shè)計荷載作用下柱頂位 移為 18至 28mm； 型支柱柱頂位移為 33 至 43mm，路塹處為 33mm，符合 TB／ T2286 關(guān)于柱頂位移小于L/100(90mm)的要求。 2)混凝土接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)角及水平位移基本為零，說明一般路基地段、軟土路基地段及松軟土路基地段接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性良好。 3)設(shè)計荷載作用下，支柱均無裂紋出現(xiàn)； 4)從兩座橋上鋼柱實測數(shù)據(jù)可知：石河 2 號橋上接觸網(wǎng)鋼柱柱頂水平橫向振幅為 ／ (270km/h 時 )，六股河橋上接觸網(wǎng)鋼柱柱頂水平橫向振幅為 ／ (200km／ h時 )，無論是上行車或下行車，總是行車一側(cè)的鋼柱柱頂橫向振幅大于另一側(cè)。數(shù)據(jù)的規(guī)律性較好，從同樣速度下一對鋼柱的振幅響應(yīng)值看，結(jié)構(gòu) (橋梁及鋼柱 )的彈性良好。 5)柱底橫向振幅實測值與柱頂相比數(shù)值很小，說明對于“先鋒”號試驗車而言，箱梁整體橫向剛度足夠大。柱頂?shù)恼駝又饕侵陨頇M向彎曲振動所致。 6)出于實測中各鋼柱結(jié)構(gòu)形式不同，其頻響特征各異，但總的趨勢是隨著速度的提高，柱頂橫向振幅值加大。 7)對于接觸網(wǎng)鋼柱的橫向振動控制問題，國內(nèi)目前研究較少，接觸網(wǎng)鋼柱橫向振 動加劇，必定會影響接觸網(wǎng)的正常工作，而且可能帶來一系列結(jié)構(gòu)上的問題，接觸網(wǎng)鋼柱的設(shè)計應(yīng)該考慮到其實際振動條件下的工作狀態(tài)，從保證結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性出發(fā)，充分積累實測數(shù)據(jù)，才能提出合理的振動控制標(biāo)準(zhǔn)及振動控制方法。