单选题
某一曲线外轨超高110mm,甲乙两定位设计拉出值均为400mm,导线高度为6000mm,现工务将外轨超高降为70mm ,问下列哪个答案正确。( )
A
甲乙两定位处均易脱弓;
B
甲乙两定位间跨中易脱弓;
C
甲定位或乙定位点处易脱弓;
D
拉出值虽有变动但不会脱弓。
答案解析
正确答案:B
解析:
这是一道关于电气化铁路接触网几何参数与受电弓运行安全关系的经典题目。我们需要分析外轨超高变化对接触线位置的影响,进而判断脱弓风险发生的位置。
### 1. 核心概念解析
* **拉出值($a$)**:指接触线在定位点处相对于线路中心线的水平偏移距离。其作用是使受电弓滑板均匀磨耗,并防止受电弓在高速运行时产生共振或局部过度磨损。
* **外轨超高($h$)**为了平衡列车通过曲线时的离心力,曲线外轨比内轨高出的数值。
* **受电弓中心与线路中心的关系**:
* 当列车静止或直线运行时,受电弓中心大致对准线路中心。
* 当列车在曲线上运行时,由于车体倾斜(由外轨超高引起)和离心力作用,车体及受电弓会向曲线内侧或外侧偏移。但在接触网计算中,主要考虑的是**接触线相对于受电弓运行轨迹的位置**。
* 更重要的是,**外轨超高的改变会直接改变接触线在空间中的横向位置**。因为接触悬挂是固定在支柱上的,而支柱是垂直于水平面(或略微倾斜)建立的,但轨道平面发生了倾斜。
### 2. 物理过程分析
#### 初始状态:
* 外轨超高 $h_1 = 110 \text{ mm}$
* 设计拉出值 $a_1 = 400 \text{ mm}$
* 导线高度 $H = 6000 \text{ mm}$
在曲线区段,接触线的实际位置是由**结构高度**、**支柱位置**以及**轨道超高**共同决定的。通常,设计拉出值是考虑到特定超高下,受电弓中心线与接触线的最佳相对位置。
#### 变化后状态:
* 外轨超高降低为 $h_2 = 70 \text{ mm}$
* 这意味着轨道平面的倾斜角度减小了。
**关键影响:**
当外轨超高减小时,轨道平面趋于水平。对于固定在支柱上的接触网悬挂点而言,如果支柱是垂直于地面竖立的,而轨道超高减小(即外轨降低或内轨升高,通常是调整垫板),这会导致**接触线相对于轨道中心线的横向位置发生改变**。
具体来说,在曲线区段,接触线的设计位置通常是为了补偿车体倾斜和保证受电弓良好取流。
* 若超高**减小**,车体倾斜角度变小,受电弓中心相对于轨道中心的偏移量也会发生变化。
* 更直接的工程经验公式表明,超高变化 $\Delta h$ 会引起接触线水平位置的偏移。对于简单链形悬挂或直链形悬挂,接触线随腕臂旋转。如果超高降低,原本为了适应大超高而设置的拉出值,现在相对于新的轨道平面和受电弓轨迹来说,可能变得“过大”或“过小”,或者导致跨中接触线位置偏离受电弓有效工作范围。
然而,本题考察的是一个更宏观的力学和几何现象:**“之”字形布置与跨中偏移**。
在曲线区段,接触线在定位点被强制拉到特定的拉出值(如400mm)。在两定位点之间的**跨中**,接触线由于张力作用,其自然形态(弛度)和受风力、温度等影响,其位置是两点连线的平滑过渡。
**为什么是跨中易脱弓?**
1. **拉出值的约束作用**:在定位点(甲、乙处),接触线被定位器强行固定在设计位置(400mm)。无论超高如何微调,只要定位器不失效,接触线在**定位点**处的横向位置是被机械锁定的,受电弓经过定位点时,接触线就在滑板范围内(除非拉出值本身设计错误超出允许范围,但题目说是“设计拉出值”,隐含初始设计是合理的)。
2. **超高的影响传递**:外轨超高的改变,改变了车体受电弓的中心轨迹相对于轨道中心的位置。同时,它也轻微改变了悬挂点的几何关系。
3. **跨中的自由度**:在甲乙两定位点之间的**跨中**,接触线没有横向约束(除了吊弦的垂直约束)。接触线在跨中的位置取决于两端定位点的拉出值和线索的张力。
* 当超高从110mm降至70mm时,受电弓的中心线相对于接触网平面的相对位置发生了偏移。
* 如果在定位点处,接触线还在受电弓滑板的有效工作宽度内(因为被定位器拉住),那么在**跨中**,由于接触线是平滑过渡的,而受电弓的轨迹可能因为超高变化产生的车体姿态改变而发生横向漂移,或者接触线本身的弛度曲线相对于新的受电弓轨迹出现了较大的偏差。
* 通常情况下,**定位点处**因为有定位器的刚性约束,接触线不易发生剧烈的横向失控;而**跨中**是接触线横向位置最“自由”且容易受各种因素(包括超高变化引起的几何关系失配)影响而产生最大横向偏差的地方。如果设计余量不足,超高变化导致的几何参数失配,最容易在**跨中**导致接触线跑出受电弓滑板范围,从而造成**脱弓**。
### 3. 选项排除法
* **A. 甲乙两定位处均易脱弓**:定位点处有定位器强制固定接触线位置,除非拉出值设定极端错误,否则不易脱弓。且超高变化主要影响整体几何匹配,定位点处相对可控。
* **C. 甲定位或乙定位点处易脱弓**:同理,定位点处有机械约束,风险小于跨中。
* **D. 拉出值虽有变动但不会脱弓**:超高变化40mm(110-70),对于6000mm导高,引起的几何位置变化不可忽略。在高速铁路或严格标准的接触网中,这种参数变更可能导致受电弓离线或脱弓,不能绝对说“不会脱弓”。
* **B. 甲乙两定位间跨中易脱弓**:跨中是接触线横向位置不受直接机械约束的区域,也是接触线相对于受电弓中心线偏差可能累积最大的地方。当系统参数(超高)改变,原有的平衡被打破,跨中往往是最薄弱环节,容易出现接触线超出受电弓滑板宽度的情况。
### 结论
外轨超高的改变破坏了原有的接触网-受电弓几何配合。由于定位点处接触线位置被固定,而跨中位置是自由悬垂过渡的,几何参数的失配最容易导致**跨中**位置的接触线偏离受电弓滑板有效范围,从而导致脱弓。
因此,正确答案是 **B**。
相关知识点:
外轨超高降易致跨中脱弓
题目纠错
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