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全書共9章，主要論述了高速鐵路接觸網零部件組成及基本要求，國內外高速鐵路接觸網零部件的應用狀況，高速鐵路接觸網零部件的技術特點、演化發展、主要材料及加工工藝，對高速鐵路接觸網零部件防松與防腐的理論及方法進行了闡述，對高速鐵路接觸網失效問題進行了分析，詳細講述了新型高速鐵路接觸網系統及零部件的研發過程，並對高速鐵路接觸網裝備的未來發展進行了展望。
目次
1 高速鐵路接觸網及零部件概述……………………………………………………………1
1.1高速鐵路接觸網簡介…………………………………………………………………1
1.2接觸懸掛系統參數……………………………………………………………………3
1.3接觸網裝備分類………………………………………………………………………4
1.4關鍵零部件組成及功能………………………………………………………………5
1.5接觸網及零部件的基本要求…………………………………………………………8
2 高速鐵路接觸網零部件的應用…………………………………………………………10
2.1國外應用………………………………………………………………………………10
2.1.1 概況………………………………………………………………………………10
2.1.2 德國高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………11
2.1.3 日本高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………21
2.1.4 法國高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………26
2.2國內應用………………………………………………………………………………30
2.2.1 300～350 km/h典型線路零部件 ………………………………………………30
2.2.2 200～250 km/h典型線路零部件……………………………………………… 54
3 高速鐵路接觸網零部件特點及發展………………………………………………………73
3.1零部件技術發展路線…………………………………………………………………73
3.1.1引進技術階段……………………………………………………………………73
3.1.2消化吸收(國產化)階段………………………………………………………74
3.1.3優化改進階段……………………………………………………………………75
3.1.4自主創新和新一代技術研發階段………………………………………………75
3.2 300～350 km/h零部件的型式及特點………………………………………………76
3.2.1 腕臂結構…………………………………………………………………………76
3.2.2 定位裝置……………………………………………………………………… 86
3.2.3 下錨補償裝置………………………………………………………………… 105
3.2.4 吊弦裝置……………………………………………………………………… 116
3.2.5 終端錨固線夾………………………………………………………………… 125
3.2.6 中心錨結線夾………………………………………………………………… 129
3.2.7 電連接線夾…………………………………………………………………… 131
3.2.8 彈性吊索線夾………………………………………………………………… 133
3.2.9 線岔裝置……………………………………………………………………… 134
3.3 200～250 km/h零部件的型式及特點…………………………………………… 134
3.3.1腕臂結構……………………………………………………………………… 134
3.3.2定位裝置……………………………………………………………………… 139
3.3.3下錨補償裝置………………………………………………………………… 151
3.3.4吊弦裝置……………………………………………………………………… 153
3.3.5終端錨固線夾………………………………………………………………… 153
3.3.6電連接線夾…………………………………………………………………… 156
3.4 零部件的演變與發展……………………………………………………………… 158
3.4.1 發展概況……………………………………………………………………… 158
3.4.2 腕臂和定位結構形式的發展歷程…………………………………………… 160
3.4.3 腕臂和定位零部件…………………………………………………………… 165
3.4.4 下錨補償裝置…………………………………………………………………175
3.4.5 其他零部件……………………………………………………………………177
4 高速鐵路接觸網零部件材料與工藝……………………………………………………181
4.1 主要材料……………………………………………………………………………181
4.1.1 銅及銅合金……………………………………………………………………181
4.1.2 鋁及鋁合金……………………………………………………………………189
4.1.3 碳素結構鋼……………………………………………………………………194
4.1.4 不銹鋼…………………………………………………………………………198
4.2 主要工藝……………………………………………………………………………203
4.2.1 鍛造工藝………………………………………………………………………203
4.2.2 鑄造工藝………………………………………………………………………207
4.2.3 衝壓工藝………………………………………………………………………213
4.2.4 液態模鍛技術…………………………………………………………………218
4.2.5 工藝分析………………………………………………………………………221
5 高速鐵路接觸網零部件防松與防腐……………………………………………………225
5.1 高速鐵路接觸網零部件的防松……………………………………………………225
5.1.1 螺紋連接特性…………………………………………………………………225
5.1.2 螺紋鬆動原理…………………………………………………………………228
5.1.3 螺紋精度對防松性能的影響………………………………………………… 228
5.1.4 螺紋連接防松措施…………………………………………………………… 230
5.1.5 防松原則及注意事項………………………………………………………… 236
5.2 高速鐵路接觸網零部件的防腐……………………………………………………237
5.2.1 腐蝕機理……………………………………………………………………… 237
5.2.2 腐蝕示例……………………………………………………………………… 238
5.2.3 防腐措施……………………………………………………………………… 239
6 高速鐵路接觸網零部件失效分析……………………………………………………… 252
6.1 零部件常見失效形式……………………………………………………………… 252
6.1.1 斷裂失效……………………………………………………………………… 252
6.1.2 屈服失效……………………………………………………………………… 259
6.1.3 表面破壞……………………………………………………………………… 261
6.2 零部件失效實例分析………………………………………………………………263
6.2.1 失效分析診斷………………………………………………………………… 263
6.2.2 整體吊弦失效分析…………………………………………………………… 266
6.2.3 定位鉤環失效分析…………………………………………………………… 274
6.3 零部件故障案例原因分析………………………………………………………… 280
6.3.1 設計不合理…………………………………………………………………… 281
6.3.2 產品質量不合格……………………………………………………………… 283
6.3.3 施工安裝不當………………………………………………………………… 286
6.3.4 維護不到位…………………………………………………………………… 286
7 新型高速鐵路接觸網系統研究………………………………………………………… 288
7.1 高速鐵路接觸網系統現狀………………………………………………………… 288
7.1.1國內現狀……………………………………………………………………… 288
7.1.2國外現狀……………………………………………………………………… 290
7.2 新型高速鐵路接觸網系統參數……………………………………………………292
7.2.1評價標準分析………………………………………………………………… 292
7.2.2系統參數研究………………………………………………………………… 294
7.2.3系統參數確定………………………………………………………………… 301
7.3 新型腕臂定位系統結構……………………………………………………………303
7.3.1力學性能要求………………………………………………………………… 303
7.3.2系統結構研究………………………………………………………………… 304
7.3.3系統結構確定………………………………………………………………… 311
7.3.4靜力學特性效驗……………………………………………………………… 312
7.3.5動力學特性效驗……………………………………………………………… 314
8 新型高速鐵路接觸網零部件研究…………………………………………………… 317
8.1 研究背景……………………………………………………………………………317
8.2 腕臂和定位裝置……………………………………………………………………318
8.2.1 組成零部件…………………………………………………………………… 318
8.2.2 結構計算及校驗……………………………………………………………… 326
8.2.3 主要技術條件………………………………………………………………… 335
8.2.4 生產過程控制………………………………………………………………… 349
8.2.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 357
8.3 接觸線中心錨結線夾……………………………………………………………… 372
8.3.1 原接觸線中心錨線夾………………………………………………………… 372
8.3.2 新型接觸線中心錨結線夾…………………………………………………… 372
8.3.3 主要技術條件………………………………………………………………… 373
8.3.4 生產過程控制………………………………………………………………… 374
8.3.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 374
8.4 整體吊弦……………………………………………………………………………376
8.4.1 原整體吊弦…………………………………………………………………… 376
8.4.2 耐疲勞整體吊弦……………………………………………………………… 377
8.4.3 主要技術條件………………………………………………………………… 378
8.4.4 生產過程控制………………………………………………………………… 379
8.4.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 380
8.5 終端錨固線夾………………………………………………………………………383
8.5.1 原終端錨固線夾……………………………………………………………… 383
8.5.2 新型終端錨固線夾…………………………………………………………… 383
8.5.3 主要技術條件………………………………………………………………… 384
8.5.4 生產過程控制………………………………………………………………… 385
8.5.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 386
8.6 傘齒棘輪補償裝置…………………………………………………………………388
8.6.1 原棘輪補償裝置……………………………………………………………… 388
8.6.2 傘齒棘輪補償裝置…………………………………………………………… 389
8.6.3 主要技術條件………………………………………………………………… 389
8.6.4 生產過程控制………………………………………………………………… 390
8.6.5 測試檢驗……………………………………………………………………… 392
8.7 碳纖維複合材料定位器……………………………………………………………393
8.7.1 複合材料在軌道交通中的應用……………………………………………… 393
8.7.2 碳纖維複合材料特性………………………………………………………… 395
8.7.3 碳纖維複合材料定位器設計…………………………………………………397
8.7.4 生產過程控制…………………………………………………………………405
8.7.5 模擬仿真驗證…………………………………………………………………407
8.7.6 測試檢驗………………………………………………………………………410
8.8 研究結論………………………………………………………………………… 411
9 發展展望…………………………………………………………………………………412
9.1 接觸網簡統化、標準化……………………………………………………………412
9.1.1 國內外現狀……………………………………………………………………412
9.1.2 意義和目標……………………………………………………………………413
9.1.3 簡統化技術路線………………………………………………………………414
9.2 接觸網輕量化、一體化和模塊化…………………………………………………415
9.2.1 國內外現狀……………………………………………………………………415
9.2.2 意義和目標……………………………………………………………………415
9.2.3 主要研究內容…………………………………………………………………416
9.3 接觸網節能化和智能化……………………………………………………………417
9.3.1 高強度、高導電率接觸網及配套零部件……………………………………417
9.3.2 接觸網零部件預配安裝智能化………………………………………………417
9.3.3 基於分布式光纖的接觸網導線及零部件在線監測…………………………418
9.4 檢測監測現代化……………………………………………………………………419
9.4.1 推行故障預測與健康管理(PHM)…………………………………………419
9.4.2 深化供電系統6C檢測技術研究與應用………………………………………419
9.4.3 實施高速鐵路接觸網系統全壽命週期管理…………………………………420
參考文獻……………………………………………………………………………………421
1.1高速鐵路接觸網簡介…………………………………………………………………1
1.2接觸懸掛系統參數……………………………………………………………………3
1.3接觸網裝備分類………………………………………………………………………4
1.4關鍵零部件組成及功能………………………………………………………………5
1.5接觸網及零部件的基本要求…………………………………………………………8
2 高速鐵路接觸網零部件的應用…………………………………………………………10
2.1國外應用………………………………………………………………………………10
2.1.1 概況………………………………………………………………………………10
2.1.2 德國高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………11
2.1.3 日本高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………21
2.1.4 法國高速鐵路接觸網零部件……………………………………………………26
2.2國內應用………………………………………………………………………………30
2.2.1 300～350 km/h典型線路零部件 ………………………………………………30
2.2.2 200～250 km/h典型線路零部件……………………………………………… 54
3 高速鐵路接觸網零部件特點及發展………………………………………………………73
3.1零部件技術發展路線…………………………………………………………………73
3.1.1引進技術階段……………………………………………………………………73
3.1.2消化吸收(國產化)階段………………………………………………………74
3.1.3優化改進階段……………………………………………………………………75
3.1.4自主創新和新一代技術研發階段………………………………………………75
3.2 300～350 km/h零部件的型式及特點………………………………………………76
3.2.1 腕臂結構…………………………………………………………………………76
3.2.2 定位裝置……………………………………………………………………… 86
3.2.3 下錨補償裝置………………………………………………………………… 105
3.2.4 吊弦裝置……………………………………………………………………… 116
3.2.5 終端錨固線夾………………………………………………………………… 125
3.2.6 中心錨結線夾………………………………………………………………… 129
3.2.7 電連接線夾…………………………………………………………………… 131
3.2.8 彈性吊索線夾………………………………………………………………… 133
3.2.9 線岔裝置……………………………………………………………………… 134
3.3 200～250 km/h零部件的型式及特點…………………………………………… 134
3.3.1腕臂結構……………………………………………………………………… 134
3.3.2定位裝置……………………………………………………………………… 139
3.3.3下錨補償裝置………………………………………………………………… 151
3.3.4吊弦裝置……………………………………………………………………… 153
3.3.5終端錨固線夾………………………………………………………………… 153
3.3.6電連接線夾…………………………………………………………………… 156
3.4 零部件的演變與發展……………………………………………………………… 158
3.4.1 發展概況……………………………………………………………………… 158
3.4.2 腕臂和定位結構形式的發展歷程…………………………………………… 160
3.4.3 腕臂和定位零部件…………………………………………………………… 165
3.4.4 下錨補償裝置…………………………………………………………………175
3.4.5 其他零部件……………………………………………………………………177
4 高速鐵路接觸網零部件材料與工藝……………………………………………………181
4.1 主要材料……………………………………………………………………………181
4.1.1 銅及銅合金……………………………………………………………………181
4.1.2 鋁及鋁合金……………………………………………………………………189
4.1.3 碳素結構鋼……………………………………………………………………194
4.1.4 不銹鋼…………………………………………………………………………198
4.2 主要工藝……………………………………………………………………………203
4.2.1 鍛造工藝………………………………………………………………………203
4.2.2 鑄造工藝………………………………………………………………………207
4.2.3 衝壓工藝………………………………………………………………………213
4.2.4 液態模鍛技術…………………………………………………………………218
4.2.5 工藝分析………………………………………………………………………221
5 高速鐵路接觸網零部件防松與防腐……………………………………………………225
5.1 高速鐵路接觸網零部件的防松……………………………………………………225
5.1.1 螺紋連接特性…………………………………………………………………225
5.1.2 螺紋鬆動原理…………………………………………………………………228
5.1.3 螺紋精度對防松性能的影響………………………………………………… 228
5.1.4 螺紋連接防松措施…………………………………………………………… 230
5.1.5 防松原則及注意事項………………………………………………………… 236
5.2 高速鐵路接觸網零部件的防腐……………………………………………………237
5.2.1 腐蝕機理……………………………………………………………………… 237
5.2.2 腐蝕示例……………………………………………………………………… 238
5.2.3 防腐措施……………………………………………………………………… 239
6 高速鐵路接觸網零部件失效分析……………………………………………………… 252
6.1 零部件常見失效形式……………………………………………………………… 252
6.1.1 斷裂失效……………………………………………………………………… 252
6.1.2 屈服失效……………………………………………………………………… 259
6.1.3 表面破壞……………………………………………………………………… 261
6.2 零部件失效實例分析………………………………………………………………263
6.2.1 失效分析診斷………………………………………………………………… 263
6.2.2 整體吊弦失效分析…………………………………………………………… 266
6.2.3 定位鉤環失效分析…………………………………………………………… 274
6.3 零部件故障案例原因分析………………………………………………………… 280
6.3.1 設計不合理…………………………………………………………………… 281
6.3.2 產品質量不合格……………………………………………………………… 283
6.3.3 施工安裝不當………………………………………………………………… 286
6.3.4 維護不到位…………………………………………………………………… 286
7 新型高速鐵路接觸網系統研究………………………………………………………… 288
7.1 高速鐵路接觸網系統現狀………………………………………………………… 288
7.1.1國內現狀……………………………………………………………………… 288
7.1.2國外現狀……………………………………………………………………… 290
7.2 新型高速鐵路接觸網系統參數……………………………………………………292
7.2.1評價標準分析………………………………………………………………… 292
7.2.2系統參數研究………………………………………………………………… 294
7.2.3系統參數確定………………………………………………………………… 301
7.3 新型腕臂定位系統結構……………………………………………………………303
7.3.1力學性能要求………………………………………………………………… 303
7.3.2系統結構研究………………………………………………………………… 304
7.3.3系統結構確定………………………………………………………………… 311
7.3.4靜力學特性效驗……………………………………………………………… 312
7.3.5動力學特性效驗……………………………………………………………… 314
8 新型高速鐵路接觸網零部件研究…………………………………………………… 317
8.1 研究背景……………………………………………………………………………317
8.2 腕臂和定位裝置……………………………………………………………………318
8.2.1 組成零部件…………………………………………………………………… 318
8.2.2 結構計算及校驗……………………………………………………………… 326
8.2.3 主要技術條件………………………………………………………………… 335
8.2.4 生產過程控制………………………………………………………………… 349
8.2.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 357
8.3 接觸線中心錨結線夾……………………………………………………………… 372
8.3.1 原接觸線中心錨線夾………………………………………………………… 372
8.3.2 新型接觸線中心錨結線夾…………………………………………………… 372
8.3.3 主要技術條件………………………………………………………………… 373
8.3.4 生產過程控制………………………………………………………………… 374
8.3.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 374
8.4 整體吊弦……………………………………………………………………………376
8.4.1 原整體吊弦…………………………………………………………………… 376
8.4.2 耐疲勞整體吊弦……………………………………………………………… 377
8.4.3 主要技術條件………………………………………………………………… 378
8.4.4 生產過程控制………………………………………………………………… 379
8.4.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 380
8.5 終端錨固線夾………………………………………………………………………383
8.5.1 原終端錨固線夾……………………………………………………………… 383
8.5.2 新型終端錨固線夾…………………………………………………………… 383
8.5.3 主要技術條件………………………………………………………………… 384
8.5.4 生產過程控制………………………………………………………………… 385
8.5.5 測試檢驗及應用……………………………………………………………… 386
8.6 傘齒棘輪補償裝置…………………………………………………………………388
8.6.1 原棘輪補償裝置……………………………………………………………… 388
8.6.2 傘齒棘輪補償裝置…………………………………………………………… 389
8.6.3 主要技術條件………………………………………………………………… 389
8.6.4 生產過程控制………………………………………………………………… 390
8.6.5 測試檢驗……………………………………………………………………… 392
8.7 碳纖維複合材料定位器……………………………………………………………393
8.7.1 複合材料在軌道交通中的應用……………………………………………… 393
8.7.2 碳纖維複合材料特性………………………………………………………… 395
8.7.3 碳纖維複合材料定位器設計…………………………………………………397
8.7.4 生產過程控制…………………………………………………………………405
8.7.5 模擬仿真驗證…………………………………………………………………407
8.7.6 測試檢驗………………………………………………………………………410
8.8 研究結論………………………………………………………………………… 411
9 發展展望…………………………………………………………………………………412
9.1 接觸網簡統化、標準化……………………………………………………………412
9.1.1 國內外現狀……………………………………………………………………412
9.1.2 意義和目標……………………………………………………………………413
9.1.3 簡統化技術路線………………………………………………………………414
9.2 接觸網輕量化、一體化和模塊化…………………………………………………415
9.2.1 國內外現狀……………………………………………………………………415
9.2.2 意義和目標……………………………………………………………………415
9.2.3 主要研究內容…………………………………………………………………416
9.3 接觸網節能化和智能化……………………………………………………………417
9.3.1 高強度、高導電率接觸網及配套零部件……………………………………417
9.3.2 接觸網零部件預配安裝智能化………………………………………………417
9.3.3 基於分布式光纖的接觸網導線及零部件在線監測…………………………418
9.4 檢測監測現代化……………………………………………………………………419
9.4.1 推行故障預測與健康管理(PHM)…………………………………………419
9.4.2 深化供電系統6C檢測技術研究與應用………………………………………419
9.4.3 實施高速鐵路接觸網系統全壽命週期管理…………………………………420
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