用于电气列车的吊线缆、其制造方法和安装方法技术

一种用于电气列车的电气列车吊线缆和悬链系统，包括电气列车吊线缆。吊线缆包括纤维强化复合强度构件和围绕纤维强化复合强度构件的导电层，其中用铜或铜合金制造。纤维强化强度构件有利地具有高拉伸强度，由此降低被吊线缆支撑的接触线的下垂。采用吊线缆悬链系统可以有助于更快的列车速度且可以排除对悬臂系统的需要，悬臂系统例如是用于维持接触线中张紧力的平衡配重锚固件。

Suspension Cables for Electric Trains, Their Manufacturing and Installation Methods

The utility model relates to an electric train suspension cable and a catenary system for an electric train, including an electric train suspension cable. Suspension cables include fiber reinforced composite strength components and conductive layers around fiber reinforced composite strength components, which are made of copper or copper alloys. Fiber reinforced strength components have advantageous high tensile strength, thereby reducing the sag of contact lines supported by suspension cables. The use of suspension cable catenary system can contribute to faster train speed and eliminate the need for cantilever system, for example, a balanced counterweight anchor used to maintain tension in contact lines.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电气列车的吊线缆、其制造方法和安装方法
本专利技术涉及的领域是电气列车系统和用于包括吊线缆(messengerwire)的电气列车系统的部件。
技术介绍
吊线缆用在电气列车系统中，以在列车运动时支撑列车通过集电弓所接触的接触线。典型的吊线缆包括围绕具有铜包钢的强度构件扭绞的多个导电铜或铜合金线。使用期间，电流经过吊线缆(即通过铜线)并从吊线缆传递到接触线。结果，由于铜的电阻加热，吊线缆升温。在热天，由于限制了吊线缆消散热量的能力，环境温度和太阳光照射也会对吊线缆的加热有贡献。这些因素对吊线缆的热膨胀有贡献，造成吊线缆的下垂，这该会改变接触线在列车轨道上方的高度。这又影响在列车时集电弓是否能很好地保持与接触线接触，且列车的最大安全速度。
技术实现思路
本专利技术涉及对吊线缆结构的改善。在一个方面，具有低热膨胀系数的纤维强化复合材料用作强度构件，以支撑导线，导线包括铜或铜合金。在另一方面，空间(即间隙)形成在导电层和强度构件之间，导电层包括铜或铜合金线(例如绞线)。结果，在吊线缆安装时，基本上所有张紧力(例如拉伸应力)可以置于强度构件上，在导电层上有极小或没有张紧力。在另一方面，导电层包括螺旋缠绕的导电绞线(例如铜绞线)，其围绕强度构件的周向设置。在一个实施例中，本专利技术涉及电气列车吊线缆。电气列车吊线缆可以包括纤维强化复合强度构件和围绕纤维强化复合强度构件的导电层，例如导电层在使用期间被纤维强化复合强度构件实体地支撑。导电层包括铜或铜合金。电气列车吊线缆可以包括在复合强度构件和导电层之间的间隙。导电层可以包括多个螺旋缠绕的导电绞线。例如，导电层可以包括多个铜导电绞线。纤维强化复合强度构件可以包括高拉伸模量强化纤维，例如高拉伸模量强化碳纤维。电气列车吊线缆还可以包括设置在纤维强化复合强度构件和导电层之间的绝缘层(例如电绝缘层)。电绝缘层可以有利地防止或基本上减少强度构件和围绕层(包括铜或铜合金)之间的电化学反应(例如电化腐蚀反应)。在一个实施例中，绝缘层包括与强度构件整体地形成的基本上连续的玻璃纤维。在另一实施例中，绝缘层包括在强度构件上的聚合物涂层。在一个特征中，纤维强化复合强度构件具有的热膨胀系数(CTE)不大于约2×10-6/℃(约1.11×10-6/℉)。在另一特征中，纤维强化复合强度构件的拉伸强度为至少约2100MPa(约305ksi)。在另一特征中，纤维强化复合强度构件的拉伸模量至少为约110GPa(约15.9Msi)。附图说明图1示意性地示出了用于电气列车的简单悬链系统的侧视图。图2示意性地示出了用于电气列车的复合悬链系统的侧视图。图3示出了用于电气列车的简单悬链系统的透视图。图4示出了用于电气列车的悬链系统中的平衡配重恒定张紧力系统。图5示出了根据本专利技术实施例的用于吊线缆的强度构件的截面。图6示出了根据本专利技术实施例的用于吊线缆的强度构件的截面。图7示出了根据本专利技术一个实施例的吊线缆的截面。图8示出了根据本专利技术一个实施例的吊线缆的截面透视图。图9示出了根据本专利技术实施例的用于制造纤维强化复合强度构件的方法的示意图。具体实施方式本专利技术涉及用于电气列车的悬链系统(catenarysystem)，且尤其是用在这种悬链系统中的吊线缆。本专利技术还涉及用于制造吊线缆的方法和用于安装吊线缆的方法。为了方便，术语“列车”和其变化形式在本说明书中用于表示通过从高架电导线施加电力而被推进的车辆。然而，术语“列车”和其变化形式在本文用作一般术语，以涵盖所有形式的列车(包括乘客列车和货物列车)、有轨电车、无轨电车、有轮地铁(tiremetro)和电气化的(即通过高架电系统施加电力来提供动力)的其他车辆。图1示意性地示出了用于电气列车的简单悬链系统100的侧视图。列车(未示出)通过施加电力而被提供动力并沿固定到悬链系统100下方的地面的轨道运动。在列车沿接触线104的长度行进时，电力通过接触线104提供给列车，所述接触线104通过集电弓接触列车。接触线104沿其长度通过吊线缆102(也称为承力线)以大致水平取向被支撑，所述吊线缆102设置在接触线104上方且通过多个吊弦(dropper)106(也称为吊索(hangercable)连接到接触线104。吊弦106机械地(用于实体支撑接触线104)且电气地(用于通过吊弦106向接触线102提供电流)将吊线缆102连接到接触线104。由此，吊线缆102、吊弦106和接触线104每一个通常包括铜(即铜或铜合金)。吊线缆102在沿其长度的不同点处被支撑臂108，所述支撑臂可以附接到支撑杆(未示出)。接触线104也可以通过稳定臂109附接到支撑杆(supportpole)，所述稳定臂减少接触线104的运动。图1示出了简单的悬链系统100。存在其他类型的悬链系统且本专利技术也适用于可用于电气列车的其他类型悬链系统。例如，一些悬链系统可以包括不导电的支撑线，其使得吊线缆支撑接触线，且将与吊线缆电连接的导线与接触线分离。通过进一步的例子，图2示出了复合悬链系统200的示意性侧视图。在该复合悬链系统200中，吊线缆202通过多个吊弦206直接支撑辅助吊线缆210。接触线204通过多个辅助吊弦212附接到辅助吊线缆210。由此，吊线缆202直接支撑辅助吊线缆210且通过辅助吊线缆210间接支撑接触线204。图3示出了例如图1所示的简单悬链系统300的透视图。简单悬链系统300包括沿悬链系统300的长度间隔开的多个支撑杆314。支撑杆314通过多个支撑臂结构308支撑吊线缆302。支撑臂结构308可以通过绝缘体318与支撑杆电绝缘。吊线缆302通过多个吊弦306沿接触线304的长度垂直地支撑接触线304。可以存在该结构沿接触线304的长度的略微改变，例如使用吊索，该吊索绕过吊线缆302被支撑臂结构308所支撑的位置处的接触点。在例如图1-3中所示的悬链系统中，接触线通过设置在列车顶部的集电弓为沿接触线行进的列车直接提供电力。在列车运动时集电弓保持与接触线接触。通过吊弦由通过吊线缆向接触线提供电力。吊线缆、吊弦和接触线每一个必须用高导电材料制造。在这些应用中，高导电材料是铜、铜合金或包铜包钢。例如连接吊线缆、吊弦和接触线的夹具这样的大多数固定装置也用与铜化电兼容的导电材料制造。这种系统的一个缺点是吊线缆的高导电铜和铜包钢核芯强度构件也具有相对高的热膨胀系数(CTE)。结果，在吊线缆由于电阻加热和/或环境情况(例如在夏季)而温度增加时，吊线缆的固定端点之间吊线缆的长度增加。这造成吊线缆下垂(即朝向地面松弛并低落)。在吊线缆下垂时，接触线也下降得更靠近地面。为了解决该问题，目前利用端接结构(terminationstructure)来试图在这种情况下对吊线缆和/或接触线施加恒定张紧力。如此做的常见方法是通过在恒定张紧力系统中使用悬挂配重，有时称为平衡配重锚固件。这种系统在图4中示意性地示出。参见图4，吊线缆402和接触线404在端接支撑杆414处端接。第一配重420a通过带轮系统422a连接到接触线404。同样，第二配重420b通过第二带轮系统422b连接到吊线缆402。这些配重422a/422b被仔细选择以通过带轮系统422a/422b在吊线缆402和接触线404中持续拉动并抵抗下垂，且在线升温和降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气列车吊线缆，该吊线缆包括：纤维强化复合强度构件；和导电层，围绕纤维强化复合强度构件，导电层包括铜或铜合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.11 US 62/266,3601.一种电气列车吊线缆，该吊线缆包括：纤维强化复合强度构件；和导电层，围绕纤维强化复合强度构件，导电层包括铜或铜合金。2.权利要求1所述的电气列车吊线缆，其中吊线缆包括在复合强度构件和导电层之间的间隙。3.权利要求2所述的电气列车吊线缆，其中复合强度构件和导电层之间的间隙具有的尺寸为在复合强度构件的整个周向和导电层之间的至少约0.5mm。4.如权利要求1到3中任一项所述的电气列车吊线缆，其中导电层包括多个螺旋缠绕且互锁的导电绞线。5.如权利要求1到4中任一项所述的电气列车吊线缆，其中导电层包括多个铜导电绞线。6.如权利要求1到5中任一项所述的电气列车吊线缆，其中纤维强化复合强度构件包括基本上连续的高拉伸模量强化纤维。7.权利要求6所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维具有至少约275GPa的拉伸模量。8.权利要求7所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维具有至少约300GPa的拉伸模量。9.如权利要求1到8中任一项所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维具有至少约4.5GPa的拉伸强度。10.如权利要求6到9中任一项所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维包括碳纤维。11.如权利要求1到10中任一项所述的电气列车吊线缆，其中纤维强化强度构件包括与高拉伸模量强化纤维不同的次级强化纤维。12.如权利要求6到11中任一项所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维设置在聚合物基体中。13.权利要求12所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维设置在热朔性聚合物基体中。14.权利要求12所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维设置在环氧树脂基体中。15.权利要求12所述的电气列车吊线缆，其中高拉伸模量强化纤维设置在热硬性聚合物基体中。16.如权利要求6到15中任一项所述的电气列车吊线缆，其中纤维强化强度构件包括与高拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：E博策，P赫尔曼斯，
申请(专利权)人：CTC环球公司，拉米菲尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US