高速铁路接触网零部件应用与研究

　　全书共9章，主要论述了高速铁路接触网零部件组成及基本要求，国内外高速铁路接触网零部件的应用状况，高速铁路接触网零部件的技术特点、演化发展、主要材料及加工工艺，对高速铁路接触网零部件防松与防腐的理论及方法进行了阐述，对高速铁路接触网失效问题进行了分析，详细讲述了新型高速铁路接触网系统及零部件的研发过程，并对高速铁路接触网装备的未来发展进行了展望。

　　罗健，1980年1月出生，高级工程师，现任中国铁路设计集团有限公司电化电信院副总工程师。从事铁路和城市轨道交通牵引供电系统接触网设计和研究工作15年。主持京沈高铁、济青高铁、大连地铁、深圳地铁等多个项目接触网技术审定，主持《新型高速铁路接触网装备技术研究》《高铁250km／h、350km／h接触网技术与装备简统化研究》等多项中国铁路总公司科研课题，主持的项目获得省部级科技进步奖7次、优秀设计奖4次。入选天津市“131”创新型人才和中国铁路总公司“百千万人才”，获铁路青年五四奖章。

　 1 高速铁路接触网及零部件概述……………………………………………………………1
　　　1.1高速铁路接触网简介…………………………………………………………………1
　　　1.2接触悬挂系统参数……………………………………………………………………3
　　　1.3接触网装备分类………………………………………………………………………4
　　　1.4关键零部件组成及功能………………………………………………………………5
　　　1.5接触网及零部件的基本要求…………………………………………………………8
　　2 高速铁路接触网零部件的应用…………………………………………………………10
　　　2.1国外应用………………………………………………………………………………10
　　　　2.1.1 概况………………………………………………………………………………10
　　　　2.1.2 德国高速铁路接触网零部件……………………………………………………11
　　　　2.1.3 日本高速铁路接触网零部件……………………………………………………21
　　　　2.1.4 法国高速铁路接触网零部件……………………………………………………26
　　　2.2国内应用………………………………………………………………………………30
　　　　2.2.1 300～350 km/h典型线路零部件 ………………………………………………30
　　　　2.2.2 200～250 km/h典型线路零部件……………………………………………… 54
　　3 高速铁路接触网零部件特点及发展………………………………………………………73
　　　3.1零部件技术发展路线…………………………………………………………………73
　　　　3.1.1引进技术阶段……………………………………………………………………73
　　　　3.1.2消化吸收（国产化）阶段………………………………………………………74
　　　　3.1.3优化改进阶段……………………………………………………………………75
　　　　3.1.4自主创新和新一代技术研发阶段………………………………………………75
　　　3.2 300～350 km/h零部件的型式及特点………………………………………………76
　　　　3.2.1 腕臂结构…………………………………………………………………………76
　　　　3.2.2 定位装置……………………………………………………………………… 86
　　　　3.2.3 下锚补偿装置………………………………………………………………… 105
　　　　3.2.4 吊弦装置……………………………………………………………………… 116
　　　　3.2.5 终端锚固线夹………………………………………………………………… 125
　　　　3.2.6 中心锚结线夹………………………………………………………………… 129
　　　　3.2.7 电连接线夹…………………………………………………………………… 131
　　　　3.2.8 弹性吊索线夹………………………………………………………………… 133
　　　　3.2.9 线岔装置……………………………………………………………………… 134
　　　3.3 200～250 km/h零部件的型式及特点…………………………………………… 134
　　　　3.3.1腕臂结构……………………………………………………………………… 134
　　　　3.3.2定位装置……………………………………………………………………… 139
　　　　3.3.3下锚补偿装置………………………………………………………………… 151
　　　　3.3.4吊弦装置……………………………………………………………………… 153
　　　　3.3.5终端锚固线夹………………………………………………………………… 153
　　　　3.3.6电连接线夹…………………………………………………………………… 156
　　　3.4 零部件的演变与发展……………………………………………………………… 158
　　　　3.4.1 发展概况……………………………………………………………………… 158
　　　　3.4.2 腕臂和定位结构形式的发展历程…………………………………………… 160
　　　　3.4.3 腕臂和定位零部件…………………………………………………………… 165
　　　　3.4.4 下锚补偿装置…………………………………………………………………175
　　　　3.4.5 其他零部件……………………………………………………………………177
　　4 高速铁路接触网零部件材料与工艺……………………………………………………181
　　　4.1 主要材料……………………………………………………………………………181
　　　　4.1.1 铜及铜合金……………………………………………………………………181
　　　　4.1.2 铝及铝合金……………………………………………………………………189
　　　　4.1.3 碳素结构钢……………………………………………………………………194
　　　　4.1.4 不锈钢…………………………………………………………………………198
　　　4.2 主要工艺……………………………………………………………………………203
　　　　4.2.1 锻造工艺………………………………………………………………………203
　　　　4.2.2 铸造工艺………………………………………………………………………207
　　　　4.2.3 冲压工艺………………………………………………………………………213
　　　　4.2.4 液态模锻技术…………………………………………………………………218
　　　　4.2.5 工艺分析………………………………………………………………………221
　　5 高速铁路接触网零部件防松与防腐……………………………………………………225
　　　5.1 高速铁路接触网零部件的防松……………………………………………………225
　　　　5.1.1 螺纹连接特性…………………………………………………………………225
　　　　5.1.2 螺纹松动原理…………………………………………………………………228
　　　　5.1.3 螺纹精度对防松性能的影响………………………………………………… 228
　　　　5.1.4 螺纹连接防松措施…………………………………………………………… 230
　　　　5.1.5 防松原则及注意事项………………………………………………………… 236
　　　5.2 高速铁路接触网零部件的防腐……………………………………………………237
　　　　5.2.1 腐蚀机理……………………………………………………………………… 237
　　　　5.2.2 腐蚀示例……………………………………………………………………… 238
　　　　5.2.3 防腐措施……………………………………………………………………… 239
　　6 高速铁路接触网零部件失效分析……………………………………………………… 252
　　　6.1 零部件常见失效形式……………………………………………………………… 252
　　　　6.1.1 断裂失效……………………………………………………………………… 252
　　　　6.1.2 屈服失效……………………………………………………………………… 259
　　　　6.1.3 表面破坏……………………………………………………………………… 261
　　　6.2 零部件失效实例分析………………………………………………………………263
　　　　6.2.1 失效分析诊断………………………………………………………………… 263
　　　　6.2.2 整体吊弦失效分析…………………………………………………………… 266
　　　　6.2.3 定位钩环失效分析…………………………………………………………… 274
　　　6.3 零部件故障案例原因分析………………………………………………………… 280
　　　　6.3.1 设计不合理…………………………………………………………………… 281
　　　　6.3.2 产品质量不合格……………………………………………………………… 283
　　　　6.3.3 施工安装不当………………………………………………………………… 286
　　　　6.3.4 维护不到位…………………………………………………………………… 286
　　7 新型高速铁路接触网系统研究………………………………………………………… 288
　　　7.1 高速铁路接触网系统现状………………………………………………………… 288
　　　　7.1.1国内现状……………………………………………………………………… 288
　　　　7.1.2国外现状……………………………………………………………………… 290
　　　7.2 新型高速铁路接触网系统参数……………………………………………………292
　　　　7.2.1评价标准分析………………………………………………………………… 292
　　　　7.2.2系统参数研究………………………………………………………………… 294
　　　　7.2.3系统参数确定………………………………………………………………… 301
　　　7.3 新型腕臂定位系统结构……………………………………………………………303
　　　　7.3.1力学性能要求………………………………………………………………… 303
　　　　7.3.2系统结构研究………………………………………………………………… 304
　　　　7.3.3系统结构确定………………………………………………………………… 311
　　　　7.3.4静力学特性效验……………………………………………………………… 312
　　　　7.3.5动力学特性效验……………………………………………………………… 314
　　8 新型高速铁路接触网零部件研究…………………………………………………… 317
　　　8.1 研究背景……………………………………………………………………………317
　　　8.2 腕臂和定位装置……………………………………………………………………318
　　　　8.2.1 组成零部件…………………………………………………………………… 318
　　　　8.2.2 结构计算及校验……………………………………………………………… 326
　　　　8.2.3 主要技术条件………………………………………………………………… 335
　　　　8.2.4 生产过程控制………………………………………………………………… 349
　　　　8.2.5 测试检验及应用……………………………………………………………… 357
　　　8.3 接触线中心锚结线夹……………………………………………………………… 372
　　　　8.3.1 原接触线中心锚线夹………………………………………………………… 372
　　　　8.3.2 新型接触线中心锚结线夹…………………………………………………… 372
　　　　8.3.3 主要技术条件………………………………………………………………… 373
　　　　8.3.4 生产过程控制………………………………………………………………… 374
　　　　8.3.5 测试检验及应用……………………………………………………………… 374
　　　8.4 整体吊弦……………………………………………………………………………376
　　　　8.4.1 原整体吊弦…………………………………………………………………… 376
　　　　8.4.2 耐疲劳整体吊弦……………………………………………………………… 377
　　　　8.4.3 主要技术条件………………………………………………………………… 378
　　　　8.4.4 生产过程控制………………………………………………………………… 379
　　　　8.4.5 测试检验及应用……………………………………………………………… 380
　　　8.5 终端锚固线夹………………………………………………………………………383
　　　　8.5.1 原终端锚固线夹……………………………………………………………… 383
　　　　8.5.2 新型终端锚固线夹…………………………………………………………… 383
　　　　8.5.3 主要技术条件………………………………………………………………… 384
　　　　8.5.4 生产过程控制………………………………………………………………… 385
　　　　8.5.5 测试检验及应用……………………………………………………………… 386
　　　8.6 伞齿棘轮补偿装置…………………………………………………………………388
　　　　8.6.1 原棘轮补偿装置……………………………………………………………… 388
　　　　8.6.2 伞齿棘轮补偿装置…………………………………………………………… 389
　　　　8.6.3 主要技术条件………………………………………………………………… 389
　　　　8.6.4 生产过程控制………………………………………………………………… 390
　　　　8.6.5 测试检验……………………………………………………………………… 392
　　　8.7 碳纤维复合材料定位器……………………………………………………………393
　　　　8.7.1 复合材料在轨道交通中的应用……………………………………………… 393
　　　　8.7.2 碳纤维复合材料特性………………………………………………………… 395
　　　　8.7.3 碳纤维复合材料定位器设计…………………………………………………397
　　　　8.7.4 生产过程控制…………………………………………………………………405
　　　　8.7.5 模拟仿真验证…………………………………………………………………407
　　　　8.7.6 测试检验………………………………………………………………………410
　　　8.8 研究结论………………………………………………………………………… 411
　　9 发展展望…………………………………………………………………………………412
　　　9.1 接触网简统化、标准化……………………………………………………………412
　　　　9.1.1 国内外现状……………………………………………………………………412
　　　　9.1.2 意义和目标……………………………………………………………………413
　　　　9.1.3 简统化技术路线………………………………………………………………414
　　　9.2 接触网轻量化、一体化和模块化…………………………………………………415
　　　　9.2.1 国内外现状……………………………………………………………………415
　　　　9.2.2 意义和目标……………………………………………………………………415
　　　　9.2.3 主要研究内容…………………………………………………………………416
　　　9.3 接触网节能化和智能化……………………………………………………………417
　　　　9.3.1 高强度、高导电率接触网及配套零部件……………………………………417
　　　　9.3.2 接触网零部件预配安装智能化………………………………………………417
　　　　9.3.3 基于分布式光纤的接触网导线及零部件在线监测…………………………418　
　　　9.4 检测监测现代化……………………………………………………………………419
　　　　9.4.1 推行故障预测与健康管理（PHM）…………………………………………419
　 9.4.2 深化供电系统6C检测技术研究与应用………………………………………419
　　　　9.4.3 实施高速铁路接触网系统全寿命周期管理…………………………………420
　　参考文献……………………………………………………………………………………421