刚性可移动接触网水平转动设计研究

赵金凤

（中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司，陕西宝鸡721013）

刚性可移动接触网水平转动设计研究

赵金凤

（中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司，陕西宝鸡721013）

刚性可移动接触网主要应用于铁路电力机车检修库。在机车进、出库时为机车提供电能，在机车检修时为机车上方释放出空间。本文通过对刚性可移动接触网水平转动方式和驱动形式的研究，提出实现库内可移动接触网水平方式转动和刚性悬吊的结构技术方案并进行验证研究。

机械制造；机车检修库；刚性悬挂；可移动接触网

国内电力机车检修库、临修库可移动接触网一般采用贯通式，也就是库外柔性接触网、库内刚性可移动接触网（移动段、固定段）连续布置形式。刚性可移动接触网主要由移动段和刚柔过渡段组成。移动段设置在中间，根据线路长度可以包含若干移动分段，通过移动段的旋转移动释放其线路上部空间。机车进出库时，移动分段展开至线路中央为机车提供电能，机车检修时，移动分段收回至线路侧面，方便机车检修；刚柔过渡段设置在系统两端，分别与两端柔性接触网衔接，实现柔性接触网与刚性接触网的衔接和过渡。

1 刚性可移动接触网转动方式和驱动形式研究

根据刚性接触网特点和库内安装条件，确定刚性可移动接触网移动方式为水平转动。基础安装在库内侧部支柱（棚柱）或H型柱上，两只移动分段为一组，通过转动刚性悬吊装置与刚性梁（由汇流排及接触线组成）形成平行四边形结构，快速实现整个移动段的同步收回和展开到位。刚性可移动接触网的平面布置示意图如图1所示。

刚性可移动接触网采用刚性分段关节，3～4跨为一个刚性分段长度，一般不大于40m。主动机构为移动分段的动力机构，安装在主动机构上的减速电机通过联轴器直接驱动主动机构输出轴旋转，带动主动结构上的刚性悬臂转动，并依次传递到移动分段刚性梁。通过平行四边形结构，带动3～4组从动机构刚性悬臂转动，从而实现整个刚性接触网的内折式旋转移动。刚性可移动接触网转动及刚性悬吊装置的工作由安全联锁控制系统控制。在主动机构的底座上安装有行程开关和机械过限位装置，保证各分段的移动定位和行程开关失效后的机械定位控制。

2 刚性可移动接触网水平转动及刚性悬吊装置结构方案

水平转动及刚性悬吊装置直接安装在库内侧部支柱（棚柱）或H型柱上，主要由主、从动机构、刚性旋转臂、硅橡胶绝缘子、悬挂基座、悬挂夹具、拉线旋转装置等组成。

2.1 根据线路布置，主动悬臂、从动悬臂结构示意图如图2、3所示。

2.2 分段关节设置采用两只刚性悬臂等高设置的双

3 转动机构的设计、验证研究

转动机构结构设计不但要合理、紧凑、经济，而且主要的零部件传动轴、法兰、连接螺栓等都要进行力学计算。确定转动机构方案如图6所示，并进行力学计算验证。

3.1 转动轴的计算

3.1.1 轴的结构设计

轴上端与减速器（电机）连接，下端与刚性悬臂的法兰盘连接，中间端应安装滚子轴承，具体结构设计如图7所示。

3.1.2 轴的强度校核按弯扭合成力矩计算。根据《机械设计手册》：

考虑安全系数，选取轴最小直径72mm。

3.1.3 轴的挠度计算

本机构中刚性悬臂前端安装刚性梁（汇流排和导线），挠度的产生主要是在轴上，其挠度为轴的两种挠度之和。

（1）两轴承间的挠度

根据材料力学梁在简单载荷作用下的变形可知：

（2）悬臂部分的挠度

根据材料力学梁在简单载荷作用下的变形可知：

3.2 法兰与螺栓组的计算

刚性悬臂和连接法兰盘均采用Q235A材质，通过建立几何模型、网格划分、确定材料参数、加载处理、施加约束的一系列分析步骤，采用有限元软件ANSYS对法兰盘及刚性悬臂进行有限元分析，如图8、9 所示。

结果表明,最大应力在法兰盘上，为72.302MPa，远远小于Q235A的许用应力，法兰盘和刚性悬臂的设计满足使用要求。

3.3 螺栓组结构设计

根据刚性悬臂及其法兰盘联接情况，考虑对称设计，螺栓组布置如下。

3.3.1 螺栓组受力分析

初步确定法兰盘外形，连接螺栓采用M16、Q235A材质热浸镀锌，共布置9个螺栓。在倾覆力矩的作用下，右面的4个螺栓受到加载作用，而左侧的5个螺栓受到减载作用，故右侧的4个螺栓受拉力最大。

3.3.2 计算法兰盘处螺栓的强度

在Fa的作用下，各螺栓所受到的工作拉力为：

取安全系数1.33，公称直径d=16mm（GB196-81），螺纹小径d1=14.376＞13.93mm，结果表明M16的螺栓均满足设计要求。

4 结论

综上所述，笔者认为刚性可移动接触网水平转动及刚性悬吊装置结构方案是可行的，能够实现刚性移动接触网精准、可靠操作和安全连锁，并为国内电力机车检修库、临修库和动车段及动车应用所等不同工况条件下机车进、出库提供电能和方便维修。希望本文能为刚性可移动接触网系统工程建设、设计、施工单位工作者提供有益参考。

[1] 刘德生.刚性悬挂移动式接触网施工技术浅谈.电气化铁道，2007.

[2] 刘长利.客运专线动车段（所）库内可移动接触网设计方案.科技交流，2005.

[3] 濮良贵.机械设计.北京：高等教育出版社，2002.

[4] 机械设计手册.北京：机械工业出版社，1988.

Design and research of horizontal rotation for rigid removable contact system

ZHAO Jinfeng
（Baoji Line Parts Co.,Ltd.of China Railway Electrification Bureau Group，Baoji 721013,Shanxi China）

The rotation mode and driving way of the rigid removable contact system have been studied in the text.The horizontal rotation and rigid suspension of removable overhead contact system in shed have been put forward and validated.

Locomotive inspection and repair shed;Rigid suspension;Removable overhead contact system

TH132

A

1672－0121（2012）03－0061－03

2012－02－22

赵金凤（1971－），高级工程师，从事电气化铁路、城轨交通和地铁供电产品开发