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1、城市轨道交通钢轨电阻测量及电耗研究论文.freel轨、U71MnSi型50kg/m轨的大样本电阻实测值的统计分析结果。最后,对上海莘闵线两种钢轨轨道结构下的电能消耗差进行了估算,对我国城市轻轨交通的钢轨选型有借鉴意义。关键词城市轨道交通,钢轨选型,电阻测量,电能消耗1引言目前,在城市轻轨交通的钢轨类型选择上,专家们的看法尚不一致,有的主张采用50kg/m轨,有的主张采用60kg/m轨。前者的主要理由是:50kg/m轨无缝线路的大修周期内的通过总重为550×106t·km/km,对于轴重及客运量均较小的轻轨系统,已经足以维持20年钢轨寿命期内的强度等要求,因而采用60kg/m
2、轨会不必要地增加初期投资。后者的主要理由是:60kg/m轨因具有较大的截面积而减小了其电阻值,.freel轨而增加的初期投资值。根据理论计算,对于长度10km的线路,采用60kg/m轨比50kg/m轨在20年中可节省的电能达到1000万knSi、PD3,故我们主要测试这两种钢轨的电阻值及差异程度。现场钢轨电阻的测试受空间、时间等条件的限制。试验室钢轨电阻测试研究能保证现场电阻测试工作顺利而有效,同时,还要研究测试钢轨电阻与钢轨测段长度、钢轨支承条件、测试温度的关系。3.测点位置对钢轨电阻测值的影响钢轨是横断面为“工字形”的导体,在现场实测时,由于不能测量钢轨两断面形心之间的
3、电阻,因而需要研究表面测点的测值误差问题。测点位置如图1所示,测量分析结果如表1所示。表1断面测点测值与表面测点测值之间的关系表面测点测值比断面D2测点测值增大的百分率/(%)测段长度(米)图1钢轨电阻测点位置示意图由表1得到下述结论:(1)测笔放在B4位置得到的测量结果最准确;(2)测笔在不同位置的测量误差与测段长度成反比。当测段长度大于20m时,测量误差在0.1%以下。4.测段长度对钢轨电阻测值的影响电阻测值精度与测段长度有一定的关系,测段越长,测得的电阻值精度越高。测量分析结果如图2所示。长度测值系数=(平均测值/本测段长度)/(100m测段平均测值/100)5.钢轨
4、支承条件对钢轨电阻测值的影响根据测量数据统计分析得到:整体道床结构与有碴道床结构在有无扣件状态下的钢轨电阻测值基本相同。6.温度对钢轨电阻测值的影响钢轨电阻随温度正比例变化1。据测量数据统计分析得:以20℃时的电阻为标准,温度升高或降低10℃,相应的电阻测值增高或降低0.6%～0.7%。7.钢轨使用程度对钢轨电阻测值的影响钢轨使用程度对其电阻有较明显的影响3。在钢轨寿命期末,由于钢轨轨头磨耗较大,截面缩小,导致钢轨电阻增大,增大幅度约5%～6%。钢轨使用中期的电阻比新钢轨增大的阻值可取3%。8.钢轨材质对钢轨电阻测值的影响(1)对同一段钢轨,其测值波动范围很小,误差在0.5
5、%以下。电阻测值波动范围为0.2～0.3μΩ/m。(2)无论是50kg/m轨还是60kg/m轨,不同的样本取材对钢轨电阻影响较大,其误差范围达到5%～8%,电阻测值的波动范围在2～3μΩ/m。这说明钢轨材质对电阻测值有较明显的影响。2.2现场钢轨电阻实测现场钢轨测试仪器仍然采用TZ-11T型数字式测量仪,测段长度取50m。1.60kg/m轨现场电阻实测60kg/m轨现场实测对象是上海市轨道交通明珠一期线路的无缝线路实测范围选择了4个区段:龙漕路站～漕溪路站、中潭路站～上海火车站站、上海火车站站～宝山路站、宝山路站～宝兴路站,有效测量范围为5000m。在这些区段中,包括各种大
6、小坡道(坡度最大值为28.5‰,最小为平坡)、大小曲线(最小曲线半径为390m)、高架线路和地面线路,线路平纵断面情况较具代表性。由实测数据统计分析得到:当温度在20℃左右时,60kg/m轨(PD3)现场实测的平均电阻为34.36μΩ/m,均方差0.58μΩ/m。2.50kg/m轨现场电阻实测50kg/m轨现场实测对象是上海客技站的线路,有效测量范围为2000m。由实测数据统计分析得到:当温度在20℃左40.76μΩ/m,均方差0.67μΩ/m。右时,实测50kg/m轨(U71MnSi)的平均电阻为图2测段长度与其电阻测值平均值之间的关系万人次/h,远期2.86万人次/h)
7、下,我们进行了电3钢轨电能消耗比较分析力牵引模拟计算,得到各牵引变电所区段间的接触网的有效电流,详见文献4。按目前电价两种类型的钢轨能耗差ΔAg与钢轨的电阻差0.80元/(knSi)在20年中所节省的ΔAg=(Rg2-Rg1)·I2kyxt(1)电能消耗为339万元。而采用60kg/m轨(PD3)比其中,t为时间;Ikyx为接触网馈线有效电流,可通50kg/m轨(U71MnSi)所增加的初期投资为338万过电力牵引模拟计算得到。元。在上海莘闵轻轨交通线的客流条件(高峰小时因此,在类似于莘闵轻轨客流条件或更大运量单向
