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高铁跑那么快,怎么快的?

时间:08-15 来源:互联网 点击:

火车通过车体顶部升起的受电弓(结构类似于消防车的云梯)与"轨道上面的电线",即接触网相连,那根电线通常叫做接触线。关于你问的接触部分是否为金属,即接触部分的材质问题,应该分开看:

  1)"电线",即接触线(contact wire),是金属材质的,目前最常见的是铜合金的,铝材质的已经很少见;

  2)受电弓是列车从接触线获得电能的机构。受电弓本身是金属的,但受电弓(pantograph)与接触线直接接触的部分并不是金属,而是由受电弓顶部的受流滑板(collector strips)完成。

  这个过程可以假想成一根裸导线与另一根裸导线接触,但是金属与金属之间的摩擦切削会极大地加剧磨损,加润滑剂也无法改善两种金属高速摩擦磨损的性能,因此,其中一根裸导线是一根长条形的碳板以改善两者之间的接触性能,这个碳板就是受电弓滑板。

  3.2 弓网材质选择

  其实我觉得题主你问到点子上了,但还差一点点就能成为极好的问题。我们衡量一个系统用的可靠性时,总希望找一个或者若干个标准,它们能将危险量化,在此基础上将危险分类。在弓网匹配中,这个标准是损耗。

  受电弓滑板早期也有非碳材质的,在此不表,我只提一个决定性的需求,在了解这个需求之后,你就会明白滑板的材质问题的由来:

  这个需求叫做弓网配合。

  当然,弓网配合是个很大的课题,细化到答主的问题上,就是:"受电弓接触线和受电弓滑板的材质选择有什么考究"

  这个其实就是我刚才提到的,损耗:

  题主你设想一下,弓和网之间接触,有摩擦,那必然就会有磨损,也就有损耗。(小知识:在通过电流的时候,摩擦不仅是两个物体之间的相对运动,因为掺杂了电的作用。对于这种现象,有一个专门的词概括,叫载流摩擦。具体到本题中,可以解释为:载流摩擦比同条件下的机械摩擦带来的损伤更大)

  因为摩擦必然存在,所以损耗不可避免。

  那么我们选择被消耗的部分,肯定是我们监测、维修过程中最容易完成的环节。

  换言之,如果一个设备一定会发生故障,我们肯定希望故障发生在容易检修的部分。任何设备都会老化、损伤。

  因此,在设计包含摩擦副的设备时,我们会将容易检修的那一部分的强度降低;对于不容易检修的部分,则提高其强度。

  这样,设备故障时,故障更可能发生在这些强度较低、同时也是容易检修的部分。这样一来,检修的成本与工作量大大降低。

  这是一种将损害集中以方便处理的设计思路。

  听上去很不爽是吧?反正我第一次明白的时候整个人都不好了。。。脑洞再开大点,我们辛苦设计设备,就是为了让它们坏得精彩么?

  其实,从设备运转效率方面考虑,这种设计是很合理的,铁路的弓网系统就是一个很典型的例子。

  比较一下列车接受电流的设备,也就是列车弓网的两部分,接触网接触线和受电弓滑板:

  接触网的接触线:

  1)接触网是一个复杂的机构,接触线不可能凭空出现在半空,而是在接触网下半部分,作为接触网的一小部分,而接触网本身是一个复杂的力学系统。

  2)同时,一条接触线往往很长,检验上km长的接触线上具体哪一小段受损,是非常困难、而且吃力不讨好的事情。

  3)如果接触线上只有很小的一段磨损极为严重,更换的时候,若将整线拆除,花费甚钜。

  如果剪下某一段,那么如何将这段接触线接回去也是不小的问题。因为接触线是一个很敏感的系统,如果现场维修,简单的焊接会留下焊点,在一般的电路或许无关大局,但是,以300km/h时速运行的列车,接触线和弓网是高铁是它唯一的供电装置。受电弓和接触网之间的接触压力,在100N左右。相对速度80m/s 的、精巧相互贴合的受电弓和接触网之间,一个几毫米的瘤子,必然会极大地影响列车供电甚至行车安全,这是不可能被容忍的。

  受电弓滑板:

  1)高铁受电弓长度一般不超过2000mm,受电弓滑板的导电部分在1000mm左右,出现任何故障,排查都十分简单、方便。

  2)如果滑板损伤严重,直接更换即可。

  3)受电弓滑板随车运动,而不像接触线随铁路翻山越岭,考虑到深山老林中接触网维修环境,也毋须赘述。

  对于接触线和受电弓滑板和列车弓网系统,容易检修更换的,肯定是滑板。

  工程中采用的设计思路是:保证滑板材料不如接触线材料耐磨,再具体一点,就是合金接触线+碳材料滑板的组合。

  (滑板材质变迁我就不讲了,总之,就是这一攻一受的组合:铁打的接触线,流水的滑板)

  最后提一下,接触线更换周期很长,年是基本单位,状况好的运维个十年二十年;

相对的,高铁受电弓滑板更换周期差不多是两周甚至更短,状态好的

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