9.5.1 概述

大量的設計參數影響著為列車提供電能的接觸網的動態特性，特別是那些高速運行的列車。接觸網和受電弓的相互作用的理論研究 (見第9.2節) 制定出了用于評定各種參數影響的一系列標準定義。除此之外，也掌握了檢驗兩個部分系統相互作用的測量方法，并且進行了對各參數在運行接觸質量方面影響的試驗性研究 [9.8、9.30](見第9.4節)。從這些研究中得出的結論可以作為電氣化鐵道相互作用的接觸網系統結構和機械設計的依據。

9.5.2 接觸網設計的標準

9.5.2.1 彈性和抬升

接觸網的抬升必須保持在最低限度，以便實現良好的接觸質量。此外，支持裝置的機械設計會限制在這些點上可能產生的垂直運動。在低、中速條件下，即運行速度達到約50%的波傳播速度時，抬升值與接觸網設備的彈性和受電弓作用的接觸壓力成比例。為了在提高速度時保持良好的接觸質量，接觸壓力也必須增加。這就是說必須保持盡可能低的彈性以限制抬升。

圖9.39 利用FEM計算得出的德國鐵路設計的Re250型架空接觸網的彈性圖

圖9.40 德國鐵路AG公司采用的Re100、Re160、Re200和Re250型標準架空接觸網的彈性

接觸網的彈性，可以通過建立足夠精確度的數學模型，根據有限元法 (FEM)進行計算。

圖9.39為計算出的德國鐵路設計的Re250型接觸網的彈性圖形。[9.17] 中描述了相應的計算方法。圖9.40中列出了德國鐵路各種標準的接觸網的經過大量測量得出的各種數值，以供比較。

可利用下列公式計算跨距中間的彈性

式中 l——縱向跨距，m;

H_CW——接觸線張力，kN;

H_CA——承力索張力，kN;

k——系數(3.5～4.0)。

上述內容選自參考文獻 [9.31]。在懸掛系統中，沒有彈性吊索的k=4.0，有彈性吊索的k=3.5。

表9.2 接觸網彈性和彈性均勻度的規格

圖9.41說明，式 (9.80) 求得的接觸網彈性近似值是可靠的和可接受的。

懸掛點外的彈性取決于接觸網設備的結構。如果在懸掛點上的接觸網沒有彈性吊索，懸掛點上的彈性只能實現跨中值的30% ～50%。但加上彈性吊索的接觸網懸掛點上的彈性可以大約增加到跨中值 (圖9.41) 的90%。

圖9.41 帶彈性吊索和不帶彈性吊索的接觸網跨中的彈性為張力的函數(跨距65m，測量值和近似計算估算值的比較)

隨著列車速度的提高，彈性的均勻性顯得越來越重要。彈性均勻度

其中，e_max和e_min是彈性的最大和最小值，彈性具有沿跨距變化的特性。均勻度低于10%的，對高速接觸網比較合適并易于實現 (見表9.2)。由受電弓作用的接觸壓力的平均值和接觸網的彈性決定接觸線抬升。隨著列車速度的提高，一個動態抬升成分被添加到靜態值上。這一動態量隨速度提高而明顯增加，是接觸網動態特性的一個函數。圖9.42 (摘自 [9.7]) 是作為列車運行速度的函數的動態抬升值與靜態值的各種計算結果的比較。計算的靜態值就是由受電弓作用的平均接觸壓力和接觸網彈性的產物。對于設計速度為200km/h (Re 200型) 的接觸網，只是在230km/h及以上速度時，測得的動態抬升值才超過了計算數值。在更高的速度條件下，要注意動態成分的迅速增長。