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城市軌道交通車輛受電弓弓頭安全寬度的計算

文檔作者：李向聰馮大建凌坤坤文檔來源：同濟大學		點擊數：	更新時間： 2020年12月02日
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(同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院，201804，上?！蔚谝蛔鳎T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偏移現象。根
據比較車輛處于直線段和曲線段時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，并設計了
“城市軌道交通車輛受電弓寬度參數計算軟件”。
關鍵詞 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，Feng 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，
但目前國內的受電弓寬度還沒有一個統(tǒng)一的標準。
受電弓弓頭寬度過長則會造成限界加大，從而降低
經濟性；弓頭過短，則會導致脫弓的發(fā)生，降低安全
性。本文將對能否用更加準確的方法來確定一個安
全合理的弓頭寬度值進行計算分析。
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。
接觸網主要由懸掛支柱、接觸線和吊索組成(見
· 54 ·
圖2)。圖中A、E點為懸掛定位點，B、C和D點為
非懸掛定位點，因此在此處存在受風偏移現象。拉出
值是指接觸線定位點( 和E點)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(B、C和D
點)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 下導桿；7一上臂；8一上導桿；9一弓頭；1() 滑板。
圖1 受電弓結構
／ ＼千退十 丁 。＼
接觸線 懸掛
支柱
／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／弋 ／
地面
注： ：盒 鑫定位點。
圖2 接觸網結構
弓網關系除了受拉出值或之字值、伸出值以及
大風的影響外，還受曲線超高狀態(tài)、車體側滾和橫移
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行
狀態(tài)，右圖為車輛在曲線段上的運行狀態(tài)。車輛在
運行中，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1和點3是受電弓懸掛定位點，不
存在接觸線受風偏移現象。此時受電弓中心線距離
接觸線的距離為之字值Z。點4為非懸掛點，存在
接觸線受風偏移量。
6 = + + y
在點1、3、4處，受電弓均可能會出現脫弓。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{、接觸網受風偏移
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彎時，為了平衡離心力，外
軌的高度要高于內軌軌道的高度，叫做超高。當實
際運行速度不等于設計運行速度時，會造成過超高
或欠超高。此時，車體會發(fā)生一定的傾斜，受電弓也
會發(fā)生相應的橫向移動見圖8。
注：Ⅱ一受電弓在水平地面坐標系的投影；b一路線中心
X、Y一跨距端點(接觸網定位點)；M、N一受電弓中心
連線和A、B兩點間連線(即對應于受電弓上的跨距)；
O一線路曲線圓心；XEY一無風下的接觸線；XFY一受風偏
移作用下的接觸線
圖8 曲線段弓網關系圖
由文獻[2]得知，當車輛以小于設定速度通過曲
線時，受電弓在跨中E點較容易脫弓。此時列車處
于過超高狀態(tài)，產生的受電弓橫向位移
=
當列車以大于設定速度通過曲線時，受電弓在
接觸線懸掛定位點M 和Ⅳ 點較容易脫弓。此時列
車處于欠超高狀態(tài)，產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M、N、D處，受電弓均會出現脫弓可能
性。在懸掛定位點M、Ⅳ處，存在定位點拉出值z，
欠超高現象；在跨中D點處，存在伸出值DE，接觸
藜 期00曩0 00 ㈡曩一 ?！?董 謄 曩 謄
線受風偏移量b 垃，過超高現象。因此，為了確定
弓頭安全寬度，需要在懸掛定位點和跨中兩點中找
出最終實際的伸出值(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 和點y是受電弓懸掛定
位點，不存在接觸線受風偏移。此時受電弓中心線
距離接觸線的距離為定位點拉出值Z。點E為非
懸掛點，存在接觸線受風偏移量
b = +蒙+y—z
由于 是相對軌面坐標系，而受風偏移和超
高是相對地面坐標系，所以，二者之間需要進行坐標
系轉換。
綜上所述，曲線段弓網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
(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)的基礎上，考慮一定的安全余量和誤
差計算，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計算
軟件
利用MATLAB／GUI模塊將以上受電弓弓頭
寬度計算公式編制成軟件界面，以方便計算不同參
數車輛的弓頭寬度(見圖9)。
軟件分為6個步驟：
1)讀取excel格式的車輛參數和接觸線參數；
2)計算直線段懸掛定位點處受電弓弓頭安全
寬度；
3)計算直線段非懸掛定位處受電弓弓頭安全
寬度；
4)計算曲線段懸掛定位點處受電弓弓頭安全
寬度；
5)計算曲線段非懸掛定位點受電弓弓頭安全
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 受電弓弓頭寬度計算軟件界面圖
5 受電弓寬度計算驗證
綜合文獻[3]提供的某A型車的車輛參數和文
獻[6]某線路的接觸線參數，設定拉出值A=350
mm。將附件中的結構參數輸入軟件中計算得出該
A型車的受電弓最小安全寬度為1187 mm。假如
設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 車輛一側一系彈簧并列數
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 車輛一側二系彈簧并列數
5 C s／(N／mm) 轉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) 抗側滾扭桿的抗側滾剛度
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 車體受風面積形心距軌面高
1 4 d／mm 輪對輪緣最小外側距
· 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)
AMt ／mm 轉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。 車體側風面積
P ／(N／m ) 風力壓強
m ／kg 載荷不對稱的計算載客重
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
A／mm 拉出值最大值
AShd／mm 受電弓相對車體橫向移動量
S／mm 跨距長度
T／N 接觸線張力
P／(N／mm) 接觸線風負載
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
羅湘萍．全動態(tài)包絡線地鐵車輛限界研究LJ]．鐵道車輛，1997
(9)：41．
郭風平，陳唐龍，牛大鵬，等．曲線區(qū)段接觸線拉出值的確定
EJ3．鐵道技術監(jiān)督，2006(10)：23．
陶功安．地鐵車輛限界計算[J]．電力機車與電傳動，2006
(3)：11．
陳中杰．地鐵限界問題探討[J]．電力機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I-M]．成都：西南交通大學出版
社，2003。
葉志榮，徐金平，黃江偉．關于曲線上導線拉出值設定的建議
LJ]．鐵道機車車輛，2003(6)：66．
董紹德．接觸網[M]．北京：中國鐵道出版社，2010．
CJJ 96—2【)【】3地鐵限界標準[S]．
(收稿日期：2011—04—08)
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(上接第53頁)
(2)連接多個商業(yè)中心的線路系數值較小，其
非高峰時期的商務客流量較大；
(3)斷面前有連續(xù)城市軌道交通換乘站的系數
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)城市軌道交通線網密度較小處斷面系數值
較大，在線網基本構成后有所緩解；
(5)位于進入市中心第一個換乘點的斷面系數
值較大，高峰時在此斷面聚集了大量的客流；
(6)線路延伸、環(huán)線貫通，高峰時段列車及全日
列車運行調整，可能改變系數值。
參考文獻
[1] 國家運輸政策研究所．都市交通年報[R]．東京：國家運輸政策
· 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：同濟大
學，2O【)9．
朱霞，畢艷祥．上海軌道交通網絡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)鐵路直通運營的相關問題研
究[J]．城市軌道交通研究，2009(1)：21．
(收稿日期：2011—11—02)

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