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原文传递大风地区电气化铁路接触网防风技术研究

论文题名：	大风地区电气化铁路接触网防风技术研究
关键词：	大风地区;电气化铁路;接触网;防风技术
摘要：	论文详细列举了近十几年来我国普速铁路、高速铁路运营中接触网受大风影响的情况，分析了国内外接触网防风研究现状。分析了我国大风地区分布及大风特征。新疆风区主要特征为:大风风期长，大风天数季节分布特征明显，风力强劲，大风持续时间长，最大年极值风速季节分布特征明显，盛行风向稳定等，并具有明显的脉动特性。　　新疆铁路沿线大风特性、接触网风场特性研究。就铁路工程环境而言，论文采用Ansys-Fluent流体软件进行挡风墙后接触网风场的仿真模拟，可以看出挡风墙不仅对接触悬挂起不到防护作用，而且由于接触悬挂处于挡风墙后高速绕流区，风速放大系数达1.25倍以上，攻角提高到+30°以上，因此，铁路沿线路堤地段设置挡风墙，是接触网防风最不利工况。　　新疆风区内大风属于山地风，具有风力强、起风快、局地性强等特性，为准确反映铁路沿线实际情况，风偏设计风速采用3s瞬时风速，并与乌鲁木齐铁路局行规中“大风天气列车安全运行办法”的停轮风速保持一致。结构设计风速仍采用10min平均风速，但需考虑特殊工况（如高路堤、挡风墙）的增速效应，需进行风速换算。　　强侧风条件下接触网空气动力学研究。采用SAMCEF-Cable软件包进行接触网气动特性分析，通过对全补偿简单链形悬挂、弹性链形悬挂的抗风性能对比分析，得出简单链形悬挂受风影响较小的结论。通过对四种接触悬挂方案的承力索张力匹配研究，得出相应的最佳张力匹配方案。进行接触网主要技术参数的抗风性能对比研究，通过对跨距等工况进行仿真分析，得出如下结论:(1)对于风区内无挡风墙区段，跨距不宜大于45m，对于有挡风墙区段，跨距不宜大于40m;(2)在缩小跨距至40m的条件下，四种接触悬挂组合均能满足抗风安全性要求。　　强侧风条件下接触线、吊弦的风载特性和风振疲劳研究。提出在设计时应考虑脉动风的影响。通过仿真分析得出如下结论:(1)强侧风引起接触线张力增量达9％左右;(2)定位器受风抬升量过大，导致悬挂点前后第一根吊弦将处于松弛状态（正定位）;定位器处于受压状态时（反定位），将导致弯曲及烧蚀。　　强侧风条件下接触网支持结构的力学特性研究。通过仿真分析得出如下结论:(1)腕臂受风应力集中点主要是套管双耳（斜腕臂与平腕臂连接点）、定位器支座、定位器本体等位置;(2)平腕臂与斜腕臂受风影响有所区别，平腕臂应力基本与风向无关;(3)斜腕臂在正向风作用时，应力逐渐增加，反向风作用时逐渐减小;(4)斜腕臂应力明显较平腕臂大。　　接触网防风评价标准和可靠性初步研究，和大风地区接触网防风技术标准和系统方案研究。为了确保电力列车能安全可靠运行、接触网结构稳定，在以上理论研究成果的基础上有必要开展现场工程试验。制定了大风地区接触网防风技术标准和系统方案，制定了接触网安装设计原则，进行了接触网支柱和基础选型。　　为确保试验段工程顺利实施，制定了试验段接触网主要技术条件，试验段现场监测初步结果为:(1)在最大风力14级以下，接触网各测点纯风偏均在100mm以内，纯风抬升量不超过23mm;(2)关节处两支接触线摆动频率及幅度基本一致;(3)接触网导线扭转角一般在±5°以内;(4)接触网支柱垂直线路方向摆动量一般在10mm以内;(5)建议进一步观测，取得更加多的现场试验数据，优化接触网上部结构设计。
作者：	刘长利
专业：	电气工程
导师：	李群湛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文