第十講交通運(yùn)輸概論第三節(jié)高速鐵路牽引供電牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)第三節(jié)高速鐵路牽引供電一.牽引供電系統(tǒng)

牽引供電系統(tǒng)

向電力機(jī)車提供電能的沿線供電設(shè)施，從電能的傳輸、分配角度構(gòu)成牽引供電系統(tǒng)。

牽引供電

系統(tǒng)牽引變電所牽引網(wǎng)接觸網(wǎng)回流線軌道回路饋電線第三節(jié)高速鐵路牽引供電一.牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)示意圖第三節(jié)高速鐵路牽引供電一.牽引供電系統(tǒng)牽引變電所從公用電力系統(tǒng)接受電能，通過變壓器降壓轉(zhuǎn)換為適合高速列車使用的低壓電能，并向鐵路上、下行兩個(gè)方向的牽引網(wǎng)供電。變電所兩側(cè)的牽引網(wǎng)區(qū)段被稱作供電臂。第三節(jié)高速鐵路牽引供電一.牽引供電系統(tǒng)牽引網(wǎng)由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道、回流線等設(shè)施構(gòu)成的輸電網(wǎng)絡(luò)。

饋電線——連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線

軌道——牽引電流的回流導(dǎo)線

回流線——指連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)沿著鐵路線路露天鋪設(shè)，通過接觸線和受電弓的滑動(dòng)接觸把電能輸送給電力機(jī)車，是高速鐵路的重要供電措施。接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持和定位裝置、以及輔助供電設(shè)施等構(gòu)成。第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)接觸懸掛是將電能傳給電力機(jī)車的供電設(shè)備。它包括接觸線、承力索、吊弦以及連接它們的零件。彈性吊索吊弦承力索接觸線第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)接觸懸掛彈性吊索吊弦承力索接觸線是直接與電力機(jī)車受電弓接觸，經(jīng)常處于磨擦狀態(tài)銅合金導(dǎo)體。接觸線第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)接觸懸掛吊弦接觸線載流環(huán)承力索載流環(huán)接觸線承力索列車前進(jìn)方向用來(lái)在鏈形懸掛中，將接觸線懸掛在承力索上，通過調(diào)節(jié)吊弦的長(zhǎng)短來(lái)保證接觸懸掛的結(jié)構(gòu)高度和接觸線高度，從而改善接觸懸掛的彈性，提高受電弓的受流質(zhì)量。第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)懸掛方式高速鐵路接觸網(wǎng)懸掛方式主要有三種：復(fù)鏈形懸掛、彈性鏈形懸掛、簡(jiǎn)單鏈形懸掛。

目前，上述三種懸掛方式在世界高速鐵路中都有實(shí)際應(yīng)用。第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)

理論上講，復(fù)鏈型懸掛的性能最為優(yōu)越，也最適合于高速運(yùn)行，但其結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)不方便；

彈性鏈型懸掛結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)鏈型懸掛就簡(jiǎn)單多了，它沒有輔助承力索，造價(jià)也更便宜，整個(gè)接觸網(wǎng)的彈性更加均勻，但彈性吊索的調(diào)整維修比較復(fù)雜；

簡(jiǎn)單鏈型懸掛與彈性鏈型懸掛的主要區(qū)別在于沒有彈性吊索，造價(jià)最低，也能滿足列車高速運(yùn)行的要求，不足之處是弓網(wǎng)磨耗大。第三節(jié)高速鐵路牽引供電二.接觸網(wǎng)1996年日本山陽(yáng)新干線（改造）300km/h復(fù)鏈1990年法國(guó)TGV大西洋線300km/h簡(jiǎn)鏈1994年TGV北方線300km/h2001年TGV地中海線350km/h2002年德國(guó)法蘭克福——科隆300km/h(設(shè)計(jì)330km/h)彈鏈2004年紐倫堡——英格爾斯塔特300km/h(設(shè)計(jì)330km/h)2003年韓國(guó)漢城——釜山300km/h簡(jiǎn)鏈2004年西班牙馬德里——巴塞羅那350km/h彈鏈2006年中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)北——高雄350km/h復(fù)鏈時(shí)速300km/h以上高速鐵路接觸網(wǎng)懸掛方式第三節(jié)高速鐵路牽引供電三.離線問題

當(dāng)接觸網(wǎng)的連接系統(tǒng)不能適應(yīng)列車運(yùn)行速度的要求時(shí)，受電弓的滑板就會(huì)與接觸線脫離，這一現(xiàn)象稱作離線。高速運(yùn)行時(shí)，受電弓的向上推力使接觸導(dǎo)線的位置急速變化，這一變化以橫波的形式沿接觸導(dǎo)線前后傳播，使導(dǎo)線產(chǎn)生波動(dòng)；如果其傳播速度趕不上高速列車的運(yùn)行速度就會(huì)產(chǎn)生離線現(xiàn)象。第三節(jié)高速鐵路牽引供電三.離線問題1）造成供電時(shí)斷時(shí)續(xù)，引起列車嚴(yán)重震動(dòng)；2）會(huì)使弓、線間出現(xiàn)電弧放電、進(jìn)一步使弓、線磨

損加速，工作壽命縮短；3）會(huì)造成牽引電流的急劇變化，有損牽引電機(jī)的技

術(shù)狀態(tài)；4）會(huì)對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾。

離線的危害第三節(jié)高速鐵路牽引供電三.離線問題（1）提高接觸線的波動(dòng)傳播速度；（2）增大受電弓的抬升力（綜合考慮）和減輕受電弓質(zhì)量。

降低離線率的方法第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)是一套完整的行車安全制式，主要由列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和行車指揮系統(tǒng)構(gòu)成。一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列控系統(tǒng)是確保列車行車安全、提高運(yùn)輸效率的信號(hào)系統(tǒng)。基本功能間隔控制—確保追蹤列車與前行列車之間必須保持一定的安全距離。速度防護(hù)—確保列車運(yùn)行速度在許可范圍內(nèi)。安全防護(hù)—防止列車無(wú)行車許可運(yùn)行、防止列車溜逸、防止列車冒進(jìn)。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)1.列控系統(tǒng)的特性第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)依靠信號(hào)工的眼睛觀測(cè)，通過人控制的信號(hào)給司機(jī)傳遞行車命令。美國(guó)在1832年開始在車站上設(shè)置信號(hào)機(jī)，作為站與站之間傳送信息。列車間隔調(diào)整依靠人工閉塞，只能實(shí)現(xiàn)站間閉塞。閉塞：在某一時(shí)刻線路上某一區(qū)段只能有一列列車。

地面人工信號(hào)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)根據(jù)列車在該軌道區(qū)段的占用/出清來(lái)點(diǎn)亮軌旁設(shè)置的信號(hào)機(jī)。可以將區(qū)間劃分為多個(gè)閉塞分區(qū)，縮短了列車追蹤間隔。司機(jī)根據(jù)地面信號(hào)機(jī)的顯示來(lái)控制列車運(yùn)行。

地面自動(dòng)信號(hào)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)

機(jī)車信號(hào)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)機(jī)車信號(hào)在駕駛臺(tái)上顯示地面信號(hào)機(jī)的狀態(tài)，改善了司機(jī)瞭望條件。司機(jī)能夠在任何條件下從容地駕駛列車和前方信號(hào)為禁止信號(hào)時(shí)及時(shí)采取制動(dòng)措施，提高了列車運(yùn)行的效率和安全程度。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)自動(dòng)停車一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)司機(jī)依據(jù)地面信號(hào)或機(jī)車信號(hào)行車時(shí)，列車有冒進(jìn)禁止信號(hào)的可能。自動(dòng)停車設(shè)備根據(jù)車載設(shè)備接收的軌道電路信息進(jìn)行防護(hù)：如果是紅燈信息，則自動(dòng)停車設(shè)備輸出連續(xù)報(bào)警信息，司機(jī)必須在7秒內(nèi)確認(rèn)，否則將實(shí)施緊急制動(dòng)。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)速度自動(dòng)防護(hù)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)速度自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)/列控系統(tǒng)：車載設(shè)備根據(jù)地面設(shè)備傳輸?shù)男畔ⅲ_保列車在允許的速度范圍內(nèi)運(yùn)行。防止“兩冒一超”：防止列車冒進(jìn)進(jìn)站信號(hào)和出站信號(hào)及超速運(yùn)行。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)固定閉塞方式線路劃分為固定位置、某一長(zhǎng)度的閉塞分區(qū)。一個(gè)閉塞分區(qū)只能被一列車占用。列車間隔以閉塞分區(qū)為單位。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)移動(dòng)閉塞方式線路無(wú)固定劃分的閉塞分區(qū)。列車間隔是動(dòng)態(tài)的、并隨前行列車的移動(dòng)而移動(dòng)。后續(xù)列車以前行列車尾部為追蹤的目標(biāo)點(diǎn)。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)2.列控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)列車定位技術(shù)控制中心軌旁設(shè)備VCC1DTVCC1I/OVCC1DTVCC1I/O列控信息列車速度位置等信息安全計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列車定位技術(shù)軌道電路及計(jì)軸器脈沖速度傳感器第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列車定位技術(shù)—軌道電路定位技術(shù)第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列車定位技術(shù)—計(jì)軸定位技術(shù)以分區(qū)或區(qū)段為單位定位根據(jù)輪軸檢測(cè)設(shè)備的信息產(chǎn)生輪軸數(shù)，比較計(jì)軸結(jié)果得到區(qū)段占用/空閑狀態(tài)。輪軸檢測(cè)設(shè)備控制設(shè)備輪軸檢測(cè)設(shè)備軌道空閑檢測(cè)區(qū)段第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列車定位技術(shù)—脈沖速度傳感器利用車輪的周長(zhǎng)作為“尺子”測(cè)量列車走行距離。根據(jù)測(cè)量列車走行距離測(cè)算出

列車運(yùn)行速度。低速時(shí)測(cè)量精度高。受列車空轉(zhuǎn)打滑影響。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)3.國(guó)外高鐵列控系統(tǒng)國(guó)外鐵路采用的列控系統(tǒng)主要有：日本新干線ATC系統(tǒng)，法國(guó)TVM鐵路，德國(guó)及西班牙鐵路采用的LZB系統(tǒng)，及瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)等。差別在于控制模式和車—地間信息傳輸方式不同。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)一.列車運(yùn)行控制系統(tǒng)3.國(guó)外高鐵列控系統(tǒng)法國(guó)TVM300系統(tǒng)該系統(tǒng)以機(jī)車信號(hào)為主體信號(hào)，取消地面色燈信號(hào)機(jī)，在閉塞分區(qū)分界處設(shè)停車標(biāo)，在機(jī)車內(nèi)設(shè)指示限制速度的數(shù)字顯示信號(hào)。80年代末，被我國(guó)引進(jìn)后，用于京廣鐵路鄭州——武昌間電力牽引區(qū)段。第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)二.高速鐵路通信系統(tǒng)第四節(jié)高速鐵路信號(hào)與通信系統(tǒng)1、定義高速鐵路通信系統(tǒng)——以傳輸及接入、電話交換、數(shù)據(jù)網(wǎng)等設(shè)備為基礎(chǔ)，建立調(diào)度、電視會(huì)議、救援指揮、環(huán)境監(jiān)控等通信系統(tǒng)，將有線和