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电气化铁道技术接触网毕业论文 电气化铁道技术接触网毕业论文 题 目 接触网平面设计 院 系 自动化与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 电气化铁道技术接触网毕业论文 I 摘摘 要要 近年来，高速电气化铁路的发展十分迅猛。接触网技术的研究和设计是高速电气 化铁路发展的基础。本论文在概述接触网基本组成的基础上，系统的阐述了高速电气 化铁路接触网的支持装置、结构特征、供电方式等，并着重论述了高速接触网的设计 原理及设计内容。最后，本论文完成了安家河至打柴沟区间的接触网平面设计。 本论文共包括七章内容，第一章是对高速电气化铁路接触网的概述；第二章则主 要介绍了高速电气化接触网的基本组成和结构特征；第三章是关于接触网设计的基本 内容；第四、五章主要包括接触网设计计算基础和平面设计基础；最后两章主要是对 安家河至打柴沟区间的接触网平面设计。 关键词 高速电气化铁路，接触网，平面设计 ，结构特征 电气化铁道技术接触网毕业论文 II Abstract The development of high-speed electrified railway is very tendency in recent years. It is based on the research and design of the catenary systems. Based on the introduction of the basic contents of catenary systems, this thesis systematically elaborates the supporting equipments, structure features and power way of high-speed catenary systems, emphasizes on the principle and contents of design catenary systems. At last, this thesis has completed the graphic design of the interval from An Jia He to Da Chai Gou. This thesis includes 7 Chapters .The first Chapter summaries to catenary systems of high- speed electrified railway. The second Chapter is the introduction of the basic contents and the structure features of catenary systems. The third Chapter is about the basic contents of the design of the catenary systems . The forth and fifth Chapter are mainly including basic knowledge of the design calculation and graphic design. The last two Chapters are mainly about the graphic design from An Jia He to Da Chai Gou. Key Words High-speed electrified railway, catenary systems, graphic design, structure features 电气化铁道技术接触网毕业论文 III 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACTABSTRACT .II 第一章第一章 绪论绪论 1 第一节 电气化铁道概述.1 第二节 接触网（平面）设计原则 .1 第三节 本论文的主要设计内容 .2 第二章第二章 接触网的设备与结构接触网的设备与结构 3 第一节 接触网悬挂类型.3 一、简单接触悬挂.3 二、链形接触悬挂.3 三、高速接触网的悬挂模式.4 第二节 接触网线索.4 一、接触线.4 二、承力索.6 第三节 支持装置.7 一、概述.7 二、腕臂支持装置.7 第四节 定位装置11 一、定位装置的作用11 二、定位器类型11 三、定位装置形式12 四、高速接触网定位装置14 第五节 支柱14 一、支柱的分类原则14 二、预应力钢筋混凝土支柱14 三、钢支柱15 第六节 基础及其类型选择15 一、基础类型15 电气化铁道技术接触网毕业论文 IV 二、钢筋混凝土柱横卧板16 第七节 锚段关节及中心锚节17 一、锚段关节17 二、中心锚结21 第八节 张力自动补偿装置23 第九节 线岔及供电设施24 一、线岔24 二、接触网供电设施24 第三章第三章 接触网设计的基本内容接触网设计的基本内容 .26 第一节 接触网的设计程序26 第二节 接触网设计的原始资料27 第三节 接触网设计的主要内容27 第四章第四章 接触网设计计算基础接触网设计计算基础 .29 第一节 气象条件的确定29 一、概述29 二、接触网设计计算气象条件的确定29 第二节 计算负载的确定31 一、自重负载31 二、冰负载32 三、风负载32 第三节 全补偿链形悬挂的安装曲线33 第四节 接触线跨距许可长度的计算35 第五节 链形悬挂锚段长度的计算37 第六节 支柱负载的计算38 一、垂直负载39 二、水平负载39 第五章第五章 接触网平面设计基础接触网平面设计基础 .42 第一节 概述42 第二节 区间接触网平面设计 42 一、区间锚段长度的划分42 二、区间支柱的平面布置43 第三节 表格栏及相应说明44 一、侧面限界及拉出值44 二、支柱类型45 电气化铁道技术接触网毕业论文 V 三、地质情况45 四、基础(横卧板)类型45 五、软横跨结点或拉杆、腕臂、定位管、定位器46 六、安装图号46 七、接触线高度47 第六章第六章 安家河安家河打柴沟接触网平面设计打柴沟接触网平面设计 .49 第一节 原始资料49 一、气象资料49 二、线路资料49 第二节 设计计算（调整校验）50 一、全补偿链形悬挂的安装曲线计算50 二、最大跨距许可长度的校验计算51 三、锚段长度的校验计算53 四、支柱容量的校验计算54 第三节 设备选择及设计参数57 第四节 平面布置（设计）57 第七章第七章 结结 论论 59 致致 谢谢 .60 参考文献参考文献 .61 附录附录 1 1 外文资料翻译外文资料翻译.62 A1.1 译文 62 A1.2 原文 65 附录附录 2 2 相关装配图相关装配图.68 一支柱装配图 .68 电气化铁道技术接触网毕业论文 0 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 电气化铁道概述电气化铁道概述 采用电力机车为主要牵引动力的铁路成为电气化铁路，它是在 19 世纪 70 年代末 的欧洲最先出现。早期的电气化铁路多采用直流供电方式，电压等级较低，需要整流 装置，不利设置在长距离的铁路干线上。 目前国际上普遍采用比较先进的单相工频交流制电气化铁路，它便于升压和电能 的损耗，可以增加牵引变电所之间的距离，大大降低了建设投资和运营费用。牵引供 电系统是电气化铁路供电设备上的主要特点，牵引供电系统主要包括牵引变电所和接 触网两大部分。 由于牵引供电装置一般分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、 牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件” 。 接触网是沿铁路上空架设的一条特殊形式的输电线路。它是电气化铁道中主要供 电装置之一，其功用是通过它与受电弓的直接接触，而将电能传送给电力机车。接触 网最早出现的形式是利用钢轨供电。随着电压的提高、运输量的增大、技术的不断改 进以及对人身安全的严格要求等，使接触网的结构逐渐发展成为目前广泛采用的架空 式接触网。接触网在供电回路中起着十分重要的作用，直接影响着电气化铁道的运行， 因此使接触网始终处于良好的工作状态，安全可靠的向电力机车供电，对于保证铁路 运输畅通无阻有着极为重大的意义。 随着高新技术技术的发展，特别是计算机技术的应用，使电力机车和牵引供电装 置的工作性能不断提高。低能耗、高效率、高速度的电力牵引已成为世界各国铁路发 展趋势。 第二节第二节 接触网（平面）设计原则接触网（平面）设计原则 设计工作是铁路基本建设的一个重要环节，是一项十分重要的辅助工作。接触网 设计是铁道电气化设计中重要的组成部分。接触网设计要体现根据我国政治、经济、 自然资源特点等制定的技术政策，反映革新和科研成果，采用国内外先进技术，遵循 国家和铁道部颁布的有关技术和管理上的规程、规范等。 接触网平面图表示了接触网线路和接触网设备及结构状况。接触网平面设计即接 触网平面布置图的设计应采用铁道部规定的电气化铁道接触网图形符号，来示意接触 电气化铁道技术接触网毕业论文 1 网各种设备和结构的配置情况。接触网平面图应体现电气化铁道的技术性能、设备安 装位置、技术参数等重要内容。 第三节第三节 本论文的主要设计内容本论文的主要设计内容 本论文主要从电气化铁道接触网的组成、结构、设备和接触网设计的基础出发阐 述了安家河至打柴沟区间接触网平面设计的设计依据、原则和方法并做出了此区间具 体的接触网平面布置图等。 论文共包括七大章内容，前四章主要包括绪论及接触网的设计依据原则及方法； 第五章主要是接触网平面设计基础的内容；第六、七章则是安家河至打柴沟区间具体 设计内容，包括：此区间的原始资料（气象资料、线路资料等）、平面设计相关的设 计计算、设备的具体选择和区间平面布置图的具体绘制等。 电气化铁道技术接触网毕业论文 2 第二章第二章 接触网的设备与结构接触网的设备与结构 第一节第一节 接触网悬挂类型接触网悬挂类型 接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。接触悬挂的种类较多，一般根据其 结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。 一、简单接触悬挂一、简单接触悬挂 简单接触悬挂（简称简单悬挂）系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬 挂形式。简单悬挂分为未补偿简单悬挂和加补偿简单悬挂及吊索式简单悬挂。 二、链形接触悬挂二、链形接触悬挂 随着高速电气化铁路的发展，出现了链形悬挂这种新的悬挂类型。 链形悬挂是一种运行性能较好的悬挂形式。减小了接触线在跨距中的驰度，改善 了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。 链形悬挂根据线索两端的下锚方式，可分为下列几种形式： 1、未补偿简单链形悬挂 这种悬挂方式的承力索和接触线两端无补偿装置，均为硬锚。因此，在温度变化 时，承力索和接触线的张力弛度变化较大，一般不采用。 2、半补偿链形悬挂 在半补偿简单链形悬挂中，接触线两端设补偿装置，承力索两端为硬锚。这种悬 挂只用于行车速度不高的车站侧线和支线上。 3、半补偿弹性链形悬挂 半补偿弹性链形悬挂和半补偿简单链形悬挂的区别在于支柱定位点处吊弦形成的 不同。这种悬挂方式用于行车速度不超过 100km/h 的线路上。 4、全补偿链形悬挂 全补偿链形悬挂，即承力索和接触线两端下锚处均装设补偿装置。全补偿链形悬 挂也分为全补偿简单链形悬挂和全补偿弹性链形悬挂。行车速度较高的线路，多采用 全补偿弹性链形悬挂。 电气化铁道技术接触网毕业论文 3 三、高速接触网的悬挂模式三、高速接触网的悬挂模式 目前，世界各国为满足高速受流的要求，都根据自己国家高速铁路规划的动力设 置(动力集中式或动力分散式)和受电弓的结构及性能的不同，而采用了不同的悬挂类型。 高速接触网的悬挂类型就其现有的情况而言，有弹性链形悬挂、简单链形悬挂和 复式链形悬挂(或称双链形悬挂)。 第二节第二节 接触网线索接触网线索 一、接触线一、接触线 接触线是接触网的主要组成部分，接触线的材质、工艺及性能对接触网起着重要 作用，要求它具有较小的电阻率、较大的导电能力；要有良好的抗磨损性能，具有较 长的使用寿命有高强度的机械性，具有较强的抗张能力。 1、我国电气化铁路建设在几十年的发展中，采用了多种类型接触线，并随着世界 高速电气化铁路的不断发展，又不断研制开发了新型接触线，主要有以下几种： （1）铜接触线 我国电气化铁路建设初期，采用的是铜接触线，型号为 TCG100 型和 TCG85 型，分别用于正线和站线，其 A 型尺寸如图 2-1 (a)所示。 （2）钢铝复合新型接触线 20 世纪 70 年代我国研制了以铝代铜的 GLCA100/215 型和 GLCB80/173 型钢铝复 合新型接触线，其数字 215 和 173 为 A 型及 B 型钢铝接触线的实际横截面积，A 型和 B 型在导电性能上，分别当量于 TCG100 型和 TCG85 型，其 A 型断面形状如图 2- 1(b)所示。电气和机械性能见表 2-1。 （3）内包钢的 GLCN 型钢铝电车线 为了解决钢表面锈蚀的问题，我国又开发研制了内包钢的 GLCN 型钢铝电车线。 如图 2-1(c)所示。这种接触线的特点，是将承受张力的钢包在铝内，既保留了耐磨性能 和抗张性能好的优点，又提高了它的防腐蚀性能，可相应延长使用寿命，具有较好的 受流效果，其电气及机械性能见表 2-1。 电气化铁道技术接触网毕业论文 4 图 3-1 我国电气化铁路主型接触线 （4）连铸连轧、无焊接接头的 TCW110 型、TCW85 型接触线 如图 2-1(d)所示。这种接触线相应地提高了抗拉强度和供电可靠性，同时又可延长 使用寿命，因而得到广泛应用。 （5）银铜合金接触线 随着电气化铁路的大幅度提速和高速电气化铁路的建设，20 世纪 90 年代我国又研 制了 CTHA110 型、CTHB120 型银铜合金接触线，它的断面尺寸和 TCW110 型 完全一致，整体是个圆形，如图 2-1(d)所示。 表 2-1 我国主型接触线电气及机械性能表 2、接触线的主要技术要求 高速接触网要求受流性能好、稳定性能好、抗张性能好、导电性能好、电流强度 大的接触线，因而要求具备下述主要技术性能：抗拉强度高、电阻系数低、耐热性能 电气化铁道技术接触网毕业论文 5 好、耐磨性能好和制造长度长。 3、接触线材质性能的综合选型 各国高速电气化铁路建设中都十分注意研制、选择和使用新型接触线，并且需考 虑下述诸因素：增大接触线的张力、限制接触线横截面、提高接触线的导电率、增强 耐磨耗性能、选择铜合金材质。 二、承力索二、承力索 承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索根据材质一般可分为铜承力 索、钢承力索、铝包钢承力索三类。 1、铜承力索 铜承力索导电性能好，可做牵引电流的通道之一，和接触线并联供电，降低压损 和能耗，且腐蚀性能高。但铜承力索消耗铜多，造价高且机械强度低，不能承受较大 的张力，温度变化时弛度变化也大。规格型号有 TJ-95、TJ-100 等几种。TJ 表示铜绞 线，数字表示截面积。 2、钢承力索 钢承力索用镀锌钢绞线制成，强度高耐张力大，安装弛度小且弛度变化也小，节 省有色金属又造价低。但电阻大，导电性能差，一般是不允许导流的。钢承力索不耐 腐蚀，使用时要采取防腐措施。常用规格有 GJ-100、GJ-70 两种。 3、铝包钢承力索 表 2-2 承力索型号规格表 型 号 截面积 （mm2） 股数与单 股直径 (mm) 计 算 直 径 (mm) 有 效 电 阻 (/) 单 位 重 量 (kg/km) 制 造 长 度 (mm) TJ-7070192.1410.60.286181500 TJ9595192.4912.40.208371200 TJ-120120192.8014.00TJ-150150193.1515.80.1231388800 铝包钢承力索是铝覆钢线和铝线绞合而成，主要以铝覆钢线中的钢芯部分承受张 力，覆铝层和率线载流，导电性能好，机械强度和抗腐蚀性能好。GJ 表示钢绞线，数 字表示承离索的标称截面积。 电气化铁道技术接触网毕业论文 6 第三节第三节 支持装置支持装置 一、概述一、概述 支柱、支持装置和定位装置是使接触悬挂导线相对于线路中心保持在所要求的位 置上的设备。支柱布置在线路的一侧，与线路中心保持一定的距离。因此，为了把导 线悬挂到支柱并固定在一定的位置上，必须有一套中间装置，这就是所谓的支持装置。 支持装置包括腕臂(肩架)、软横跨(是一套彼此连接在一起的线索装置)和硬横梁(硬横跨)。 为了使导线在水平面上相对于受电弓中心保持在所要求的位置上，需采用定位装置。 二、二、腕臂支持装置腕臂支持装置 电气化线路上所采用的腕臂有多种形式，概括起来有下述几类：按结构分有带拉 杆的水平腕臂、带斜撑的水平腕臂、带拉杆的斜腕臂；按在支柱上的固定方法分有固 定腕臂、半固定(或半旋转) 腕臂、旋转腕臂；按所处的电压高低分有绝缘腕臂、非绝 缘腕臂；按跨越的股道数分有单线路腕臂、多线路腕臂；按导线的定位方向分有标准 腕臂(用来在直线区段悬挂导线，而且此时没有导线从线路中心引到支柱上)、反向腕臂 (用来在曲线区段上和在有导线从线路中心被引到支柱上的直线区段上悬挂导线)。 在我国电气化铁路中，最广泛采用的是旋转绝缘腕臂，根据它在线路中的作用和 性质，分为中间柱、非绝缘转换柱、绝缘转换柱、中心柱、锚柱和道岔柱等。下面分 别阐述。 1、中间柱支持装置 在中间支柱上，只安装一个腕臂，悬吊一支接触悬挂，并把承力索和接触线定位在所 要求的位置上，这种支持装置称为中间柱支持装置。区间中除锚段关节处的支柱外， 其余均为中间柱，所以中间柱支持装置是用量最大的支持结构形式。在线路的直线区 段，支柱一般立于线路的同一侧，但是接触线需要按之字形布置，其拉出值一般在支 柱点处要变换方向，所以定位为一正一反，如图 2-2 所示。 电气化铁道技术接触网毕业论文 7 图 2-2 直线中间支柱支持装置示意图 2、非绝缘转换柱支持装置 对于三个跨距的非绝缘锚段关节，中间的两根支柱称为转换柱，它悬吊两支接触 悬 图 2-3 直线非绝缘转换柱（ZF2）装配示意图 挂，其中一支为工作支，另一支为非工作支。工作支的接触线与受电弓接触；非工作 支的接触线抬高约 200 mm，不与受电弓接触，通过转换柱拉向锚柱下锚。因此，转换 电气化铁道技术接触网毕业论文 8 柱需要安装两组定位器。转换柱的悬挂形式有两种：一种称为 ZF1转换柱，工作支接 近支柱侧，非工作支远离支柱侧；另一种称为 ZF2转换柱，工作支远离支柱侧，非工 作支靠近支柱侧。其中 Z 表示直线，F 表示非绝缘，下标 1 与 2 分别表示两种类型。 直线非绝缘转换支柱 ZF2的装配形式如图 2-3 所示。 非绝缘转换支柱，在直线区段和曲线区段的装配形式也不相同，其曲线区段的装 配，定名为 QFl及 QF2，其中 Q 表示曲线之意。Fl及 F2的含义与前述相同。 3、绝缘转换柱支持装置 图 2-4 曲线区段的绝缘转换支柱(QJl)装配示意图 绝缘转换柱支持装置在四跨绝缘锚段关节处，悬吊两支接触悬挂，其中一支为工 作支，另一支为非工作支。工作支的接触线与受电弓接触，非工作支的接触线抬高约 500 mm，不与受电弓接触，通过转换柱拉向锚柱下锚。转换拄的悬挂形式也有两种： 一种称为 ZJ1转换柱，工作支远离支柱侧，非工作支靠近支柱侧；另种称为 ZJ2转换 柱，工作支靠近支柱侧，而非工作支远离支柱侧。 四跨绝缘锚段关节也有两个转换支柱，名为 ZJ1和 ZJ2、QJl及 QJ3，其中 J 表示绝 缘转换支柱，下标 1 及 3 表示不同的装配形式。在直线区段和曲线区段，其装配形式 也是不相同的。图 2-4 所表示的是在曲线区段的一种装配形式(QJl)。 4、中心柱的支持装置 位于四跨绝缘锚段关节的两转换柱之间的支柱，称为中心柱，用 ZJ2表示。在中心 柱上同样要安装两套支持装置，悬吊的两支接触悬挂均为工作支，接触线为等高。当 受电弓通过时，同时接触两根接触线，使之平稳地过渡。两支悬挂的接触线在平面上 电气化铁道技术接触网毕业论文 9 平行，空气间隙为 500 mm，电气上能互相分开。两支接触悬挂两支悬挂的接触线在平 面上平行，空气间隙为 500 mm，电气上能互相分开。两支接触悬挂在中心柱两侧均经 转换支柱向锚支柱下锚。中心支柱在直线区段和曲线区段的装配形式也不一样，各用 ZJ2及 QJ 2表示。 图 2-5 直线中心支柱（ZJ2）装配示意图 4、软横跨 在站场上，多股道的接触悬挂借助于单根或数根横向线索悬挂到布置在这些线路 两侧的两根支柱上，这种装置称为软横跨。在一组软横跨中，有三根横向索道，即： 横向承力索、上部定位索及下部定位索。横向承力索是软横跨受力的主要构件，它承 受链形悬挂的垂直负荷。横向承力索一般由单根或数根钢绞索组成，对于跨越 34 股 道的情况，通常使用单根横向承力索，而跨越股道较多、负载较大时，则由两根或四 根钢绞索组成。为了将悬挂导线固定在水平面内的一定位置 软横跨主要依据定位索的结构类型和定位器在定位索上的固定方式而有多种形式。 4、硬横梁 图 2-6 所示的硬横跨是电气化线路上广泛采用的标准硬横跨，其硬横梁两端被分 别固定在钢柱 (或钢筋混凝土支柱)上。硬横跨(梁)跨越能力强，能有效降低支柱高度。 既稳定又经济合理适用。 电气化铁道技术接触网毕业论文 10 图 2-6 弹性链形悬挂硬横跨（梁）结构 第四节第四节 定位装置定位装置 一、一、定位装置的作用定位装置的作用 定位装置是支持结构中的主要组成部分，它是在定位点处对接触线实现相对于线 路中心进行横向定位的装置。也就是说，定位装置的作用就是根据技术要求，把接触 线进行横向定位。在直线区段，相对于线路中心把接触线拉成之字形状；在曲线区段， 相对于受电弓中心行迹则拉成切线或割线。 二、二、定位器类型定位器类型 图 2-7 定位器类型 电气化铁道技术接触网毕业论文 11 表 2-3 常见定位器规格、型号表 定位装置是由定位管、定位器、支持器、定位线夹及其他连接部件组成。定位器 从形状上可分为直管式定位器、弯管式定位器、特型定位器等数种，常用的定位器类 型如图 2-7 所示。定位器的规格型号如表 2-3 所示。 三、三、定位装置形式定位装置形式 定位装置仅对接触线实行横向定位，根据支柱所处位置、功用及地形条件不同， 安装位置的形式也不同。具体有以下几种。 1、正定位 在直线区段或曲线半径 R12004000 m 区段，就采用这种定位方式。该定位装 置由直管定位器和定位管组成。定位器的一端利用定位线夹固定接触线；另一端通过 定位环与定位管衔接，定位管又通过定位环固定在腕臂上。结构见图 2-8(a)。 反定位一般用于曲线内侧支柱或直线区段之字值方向与支柱位置相反的地方。定 位器附挂在较长的主定位管上，呈水平工作状态。主定位管受压力较大，为了使定位 电气化铁道技术接触网毕业论文 12 管保持水平，一般用两条斜拉线将定位管吊住，固定在承力索上。为了保证定位器与 主定位管之间保持有一定的距离(大于或等于 300 mm)，定位器通过长支持器与主定位 管连接。结构见图 2-8(b)。 3、软定位 这种定位装置只能承受拉力，而不能承受压力，因而它用于曲线只用于曲线 R1000 m 的区段，为避免在某些特殊情况下拉力过小，经过计算，在曲线力抵消反方 向的风力之后，拉力需保持 0.2kN 以上方能使用这种方式，如图 2-8(c)所示。 图 2-8 定位装置形式 4、组合定位 组合定位装置是用在锚段关节的转换支柱、中心支柱及站场线岔处的定位，这些 地方均有两组悬挂在同一支柱处，分别固定在所要求的位置上。组合定位的方式较多， 各种组合定位的作用也不相同，这主要是根据各种各样的地形条件及悬挂条件决定的， 其结构见图 2-8(d)、(e)、(f)、(8)、(h)。 电气化铁道技术接触网毕业论文 13 5、单拉定位 这种定位的特点是没有腕臂，将软定位器直接通过绝缘子固定到支柱上，如 图 2-8(i)所示。它一般用在导曲线处或因跨距较大，接触线的偏移达不到设计技术 要求的某些特殊殊地点。 四、高速接触网四、高速接触网定位装置定位装置 定位器是保持接触线处于相对于线路中心的正确位置的装置，在直线区段使接触线 拉成之字形，在曲线区段相对于线路中心(或受电弓行迹中心)拉成割线或切线，使受电 弓的滑板磨损均匀。定位器是与接触线直接接触，并且在受电弓通过时，与其最接近 的部件之一，它的性能好坏直接影响弓网间的受流质量，特别是在高速电气化线路上， 是决定接触悬挂弹性均匀性的关键部件之一，因而对定位器的结构及性能要求甚为严 格。 第五节第五节 支柱支柱 一、支柱的分类原则一、支柱的分类原则 接触悬挂是被支柱支持在铁路线上方的，支柱有很多种，支柱可按其材料、支持 装置形式、用途以及负载条件进行分类。目前采用的有预应力钢筋混凝土柱和钢柱。 根据支柱上的支持装置的不同，支柱可以分为腕臂支柱、软横跨支柱、硬横跨支 柱和定位支柱。按用途划分，支柱可分为中间支柱、转换支柱和锚柱。支柱可以分为 不带拉线的(自承载支柱)和带拉线的。 二、预应力钢筋混凝土支柱二、预应力钢筋混凝土支柱 我国铁路采用了工字形及斜腹杆断面的钢筋混凝土支柱，近年来在部分区段又采 用了环形等径钢筋预应力混凝土支柱。 目前，几乎全部钢筋混凝土支柱都采用预应力钢筋混凝土支柱。横腹杆式钢筋混 凝土支柱优点在于能更好地利用高强度钢筋，比圆柱(圆锥形支杆)更便于接触网检修人 员上下作业，特别是空腹结构尤其如此。 预应力混凝土柱，用符号 H 表示，分母的前一个数字表示地面以上支柱高度，后 一个数字表示埋入地下部分的长度；分子的前一个数字表示垂直于线路方向的支柱容 量(kNm)，后一个数字表示顺线路方向下锚的容量(kNm)，其型号和规格见表 3- 电气化铁道技术接触网毕业论文 14 4。 三、钢支柱三、钢支柱 目前，在接触网工程中，特别是较大站场上，大量利用钢柱，它是由角钢焊接成 的立体衍架结构式支柱，具有重量轻、容量大、耐碰撞、运输及安装方便等优点。但 存在用钢量大、造价高、耐腐蚀性能差，需定期进行除锈、涂漆防腐，且有维修不便 等缺点。从节约钢材及方便运营维护的角度出发，要求尽量少采用。钢柱主要用于跨 越股道比较多、需要支柱高度较高、容量较大的软横跨柱，其次用作桥梁墩台上安装 的支柱。现在作为软横跨钢柱的高度有 13m 和 15m 两种。G 表示钢柱，例如 G， 5 . 9 50 其中分子 50 表示垂直于线路方向的支柱容量（kNm）,分母 9.5 表示钢柱的高度。 表 2-4 钢筋混凝土支柱的型号和规格表 第六节第六节 基础及其类型选择基础及其类型选择 一、基础类型一、基础类型 接触网支柱的基础是直接埋置于土体中的，其埋置深度一般都小于 5m，属于浅平 基。接触网支柱的受力特点是水平负荷大，因此，其抗倾覆的稳定性是很重要的。根 据支柱负荷的大小，基础的结构和形式也不尽相同。随着支柱类型及支柱容量的不向， 电气化铁道技术接触网毕业论文 15 基础也分为以下几种不同的形式： 1、扩大基础。金属支柱由于荷载较大，需设单独的混凝土基础。根据支柱容量的 大小，往往浇灌成单阶梯或多阶梯的形状，这种基础称为扩大基础。 2、棱柱形基础。某些硬横跨(梁)或软横跨的金属支柱，当受弯矩较小时，所用的 混凝土基础常浇灌成无阶梯的形状，这种基础称为棱柱形基础。一般钢筋混凝土支柱 不设单独的基础。支柱埋人土体中的部分，代替了基础的效用。 3、带横卧板的按枝形基础。目前我国广泛使用大容量软横跨钢筋混凝土支柱和锚 支柱。常增设横卧板，以增大与土体的接触面积，进而增大其水平抗力。 二、钢筋混凝土柱横卧板二、钢筋混凝土柱横卧板 表 2-5 腕臂柱柱横卧板选用表 矩形截面的钢筋混凝土支柱，在不单独设立基础时，其地面以下部分代替了基础 的效用为了增加地下部分与地基土的接触面积，在其受力面安装横卧板，加设横卧板 的型号、数量则根据地质条件、挖填方情况及支柱类型决定，其选用如表 2-4 及表 2-5 所示。 电气化铁道技术接触网毕业论文 16 表 2-6 软横跨柱横卧板选用表 第七节第七节 锚段关节及中心锚节锚段关节及中心锚节 一、锚段关节一、锚段关节 接触悬挂中的承力索和接触线在延续到一定的长度后，为了满足机械受力方面的 要求及方便施工，必须分成为一个个相互独立的线段，这些相互独立的线段即为接触 网的机械分段。接触网进行机械分段的线段称为锚段，相邻两个锚段的衔接区段(重叠 部分)称为锚段关节。锚段关节的设置，使接触网不间断地贯通于全线。 锚段关节分为三种：仅起机械分段作用的称为非绝缘锚段关节，该处相邻的两个 锚段在电气上是连通的；不仅起机械分段作用，同时又起同相电分段作用的锚段关节。 称为绝缘锚段关节；带有中性嵌入段，既起机械分段的作用，又具有电分相功能的， 称为电分相锚段关节。根据锚段关节所起的作用，可分为非绝缘锚段关节、绝缘锚段 关节及电分相锚段关节。根据所含跨距数可分为二跨、三跨、四跨、五跨、七跨及九 跨式锚段关节。所谓三跨式锚段关节，就是锚段关节内含有三个跨距，其余类推。 1、二跨非绝缘锚段关节 电气化铁道技术接触网毕业论文 17 二跨非绝缘锚段关节是一种仅为机械分段的锚段关节，因其运行情况不好，一般 不采用。只有在持殊情况下，如在密集的隧道群地段，在两隧道之间确实受地形条件 限制时才采用。对于高速电气化铁路，出于对受流的要求及考虑，一般是不采用的。 2、三跨非绝缘锚段关节 三跨非绝缘锚段关节也是仅用作接触悬挂在机械方面的分段，电气方面仍然相联 结。此时用电连接线将工作支和非工作支连接起来，保证电流通过。如图 2-9 所示。 在图中，Z 表示直线区段；Q 表示曲线区段；F 表示非绝缘锚段关节；下标 1、2 表示 转换支柱装配的形式。 图 2-9 三跨非绝缘锚段关节 3、四跨绝缘锚段关节 电气化铁道技术接触网毕业论文 18 图 2-10 四跨绝缘锚段关节 四跨绝缘锚段关节除了进行机械分段以外，主要用于电分段，多用于站场和区间 衔接处。其平面布置如图 2-10 所示。在图中，J 表示绝缘锚段关节；ZJ 、QJ 为中心 22 支柱装配形式，ZJ 、ZJ 及 QJ、QJ 表示直线区段和曲线区段的转换支柱的装配形 1313 式。 4、五跨非绝缘锚段关节 五跨绝缘锚段关节是锚段关节中含有五个跨距，主要在高速电气化铁路中应用。 在时速为 160 kmh 以上的电气化线路上，绝缘锚段关节都用五跨绝缘锚段关节，在 技术要求上和四跨绝缘锚段关节相同，两组悬挂的接触线之间和承力索之间必须保持 500 mm 的绝缘距离。很明显，其两组悬挂的转换点在中间跨距的中心，这样就可以保 证弹性良好、过渡乎稳，如图 2-11 所示。图中 Z、Q 的意义和前述相同，图中 W 字符 表示曲线外侧的意思。 电气化铁道技术接触网毕业论文 19 图 2-11 五跨绝缘锚段关节 5、七跨电分相锚段关节 图 2-12 七跨电分相锚段关节 常规式电分相装置动态特性差，在实际应用中会在电分相处形成一连串的硬点， 不仅会造成接触线磨耗加剧，而且严重时，会形成火花甚至拉弧，烧损接触线。当然， 对高速运行的受电弓也会造成危害或烧伤。因而，对于 160 kmh 以上的很高速及高 速电气化铁路，电分相都采用锚段关节的过渡形式。以锚段关节的形式实现过电分相， 使在高速运行时，受电弓平稳，保证设备良好运行及受流质量。七跨电分相锚段关节 的结构如图 2-12 所示。从图中可以看出，七跨锚段关节加入一个七跨长的中性嵌入线， 中性嵌入线保证在中间 5 个跨距内是绝缘的。该中性嵌入线从左侧的 ZJ 处变为工作 2 支，到右侧 ZJ 处开始拾升，变为非工作支，有三个跨距长度处于工作状态，可保证 2 约有 100150 m 长度的中性区。 6、九跨电分相锚段关节 电气化铁道技术接触网毕业论文 20 图 2-13 九跨电分相锚段关节 高速接触网电分相，有时需要更长的中性嵌入段，这时，就采用九跨锚段关节形 式实现电分相，如图 2-13 所示。九跨电分相锚段关节与七跨锚段关节在功用上是完全 相同的，只不过九跨电分相锚段关节可以相应加大中性区的长度，有利于双弓运行及 多弓运行。 7、隧道内锚段关节 在隧道内设锚段关节，大多数为三跨锚段关节，如图 2-14 所示。但是遇有长大隧 道，在隧道两端，按规定应设置四跨锚段关节这是根据安全、方便、灵活的需要， 防止万一在隧道发生设备故障时便于检修。 图 2-14 隧道内三跨锚段关节结构示意图 二、中心锚结二、中心锚结 中心锚结设在锚段的中部，其作用有：其一，在一个锚段实行两端补偿时可防止 补偿器向一侧滑动，特别是在具有坡度的线路上，设置中心锚结更显得必要，其作用 电气化铁道技术接触网毕业论文 21 和效果也愈加明显；其二，缩小事故范围，当中心锚结的一侧接触线发生断线时，不 致影响另一侧的接触网，且容易排除事故及易于恢复正常运行。 中心锚结的形式和结构，根据接触网的悬挂类型及安装地点而有所不同。 1、半补偿中心锚结 半补偿链形悬挂中心锚结如图 2-15 所示。承力索两端都是硬锚，纵向不产生位移， 接触线两端为补偿下锚，用锚结绳固定在承力索上，使该点接触线也不产生位移。中 心锚结设在锚段中间部位的一个跨距中间。锚结绳的长度 ，一般应为承力索与接触线l 间距离的 20 倍，但不得小于 15m。 图 2-15 半补偿链形悬挂中心锚结 2、全补偿中心锚结 全补偿链形悬挂的承力索和接触线两端都是补偿下锚，均可能因两端张力不平衡 而产生移动，所以承力索和接触线都要设置中心锚结进行固定，其固定形式相当于由 半补偿链形悬挂中心锚结与承力索中心锚结两部分组成。全补偿链形悬挂中心锚结形 式加图 2-16。 图 2-16 全补偿链形悬接中心锚结 电气化铁道技术接触网毕业论文 22 全补偿链形悬挂中心锚结由半补偿链形悬挂中心锚结部分及辅助绳组成。辅助绳 的中间与承力索固定，两端锚固定在支柱上。安装时辅助绳应抬高锚固，一般不得低 于承力索的高度。 3、隧道内中心锚结 图 2-17 隧道内中心锚结示意图 在隧道中，对应于不同的悬挂类型，隧道内中心锚结分为简单悬挂中心锚结、半 补偿链形悬挂中心锚结及全补偿链形悬挂中心锚结。简单悬挂中心锚结及全补偿链形 悬挂中心锚结兼有悬挂点的作用。半补偿链形悬挂中心锚结设在跨距的中间，在结构 形式上与全补偿形式类同。 隧道内中心锚结的特点是可以利用隧道顶，将承力索或接触线相应固定装置直接 固定到隧道顶上。隧道内中心锚结示意图如图 2-17 所示。 第八节第八节 张力自动补偿装置张力自动补偿装置 张力自动补偿装置，又称张力自动补偿器，它是装在锚段的两端，并且串接在接 触线和承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。因为在大气 温度发生变化时，接触线或承力索会发生伸长或缩短，从而使线索内张力发生变化， 这时就会影响到接触线或承力索的弛度也发生变化，因而使受流条件恶化。为改变这 种情况，一般在个锚段的两端，在接触线及承力索内串接张力自动补偿装置后，再 电气化铁道技术接触网毕业论文 23 进行下锚。 1、张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式 等。我国电气化铁路广泛采用滑轮组式补偿装置，它是由补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、 锤砣杆、限制导管和锤砣组成。对于半补偿链形悬挂，承力索为硬锚，就是直接下锚， 如图 3-18(a)所示；对于全补偿链形悬挂，接触线和承力索都通过滑轮组补偿装置后下 锚，此时承力索采用三个滑轮，接触线采用两个滑轮，承力索张力为 15kN，接触线张 力为 10 kN，承力索采用的传动比为 3：1，接触线采用的传动比为 2：1，所以坠砣的 重负载都是 5kN，如图 2-18(b)所示。这种全补偿装置的断线制动装置是另外加设的， 图 2-18 补偿装置示意图 见图 2-18(b)中的 10。另外我国还试行装设鼓轮式张力自动补偿装置、Re200C 型非并 联棘轮式补偿装置等。 2、对张力自动补偿装置的要求有二：其一，补偿装置应灵活，在线索内的张力发 生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二，具有快速制动作用，一旦发生 断线事故或其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动 功能。一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门加有 断线制动装置，以防止在一旦发生断线时，坠砣串落地而造成事故扩大、恢复困难。 第九节第九节 线岔及供电设施线岔及供电设施 一、线岔一、线岔 在站场上，站线、侧线、渡线、到发线总是并入正线的。如果线路设一个道岔， 接触网就必须设一个线岔(也称架空转辙器)。道岔的形式多种多样，因而线岔的形式也 电气化铁道技术接触网毕业论文 24 多种多样。 1、普通线岔 在站场内的道岔处必有两组接触悬挂相交，在两组悬挂相交处设置的限制器或限 制管叫线岔，有时也称架空转辙器。 2、高速交叉线岔 在高速接触网设计小，由于道岔侧向通过速度的提高，接触网在道岔处无论采用 交叉式还是无交叉式，均有了更高的要求，因而不能再简单地利用“标淮定位”和 “非标准定位”方式对道岔处的支柱和悬挂进行布置，而应通过确定一些明确的概念 来进行精确的布置，从而出现了高速交叉线岔。 3、高速无交叉线岔 高速电气化铁路接触网广泛地使用交叉布置的线岔，这种线岔能较好地确保高速 列车在通过线岔时障碍通过。无交叉线岔就是在道岔处，正线和侧线两组接触悬挂无 相交点。无交叉线岔应能保证正线高速通过时不受侧线接触悬挂的影响，同时在机车 从正线驶向侧线或从侧线驶入正线时都能平稳顺利地过渡。 二、二、接触网接触网供电设施供电设施 1、接触网的供电与分段 接触网是一种特殊形式的供电线路，为了保证供电的可靠性和灵活性，并缩小停 电事故发生的范围，要进行分段。被分段的接触网在电气方面是独立的，并用隔离开 关连接。当某区段发生事故或停电进行检修时，可以打开相应段的隔离开关使该区段 无电，而不致影响其他各段接触网的运行。 接触网分段有横向分段和纵向分段两种形式。 （1）横向分段 接触网线路(或线群)之间所进行的分段称为横向分段。横向分段采用分段绝缘器的 方法进行分段。 （2）纵向分段 接触网沿线路方向所进行的分段称为纵向分段，如在站场和区间衔接处所进行的 分段。站场和区间的接触网应是各自独立的，因此在它们的连接处必须进行分段。区 间接触网一般不进行电分段，但遇有大型人工建筑物(长大隧道及长大下承桥)时，应将 这些建筑物的接触网单独分段。 电气化铁道技术接触网毕业论文 25 2、分段绝缘器 分段绝缘器是接触网分段设备之一。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。 当某一侧接触网发生故障或因检修需要停电时，可打开分段绝缘器处的隔离开关，将 该部分接触网断电，而其他部分接触网仍能正常供电，从而提高了接触网运行的可靠 性和灵活性。 分段绝缘器主要有玻璃钢分段绝缘器、C1200 高铝陶瓷分段绝缘器、菱形分段绝缘 器、XTK 消弧分段绝缘器、DXF（1.6）分段绝缘器、Re200C 型分段绝缘器等。 3、电分相及分相绝缘装置 在单相交流牵引供电系统中，电力机车是由单相电供电的，为了平衡电力系统的 A、B、C 各相负荷，一般要实行 A、B 相轮流供电。所以 A、B 相之间要进行分开， 这称为电分相。电分相通常由分相绝缘器实现。 电分相装置分为四种类型，即常规电分相装置、地面自动转换电分相装置、柱上 断载自动转换电分相装置及车载断电自动转换电分相装置。 4、接触网的供电方式 我国干线供电系统采用工频单相交流制，其牵引网是一种不对称回路。在修建电 气化铁路时必须考虑防干扰的技术措施。采用一定的供电方式可以起到防干扰的效果。 常规的采用的供电方式有：单设回流线方式；吸流变压器钢轨方式；吸流变压 器回流线（BT）方式； 自耦变压器（AT）方式；同轴电力电缆方式等。 第三章第三章 接触网设计的基本内容接触网设计的基本内容 第一节第一节 接触网的设计程序接触网的设计程序 接触网工程是属于铁路电气化工程的子项目，其设计程序和铁路电气化工程的设 计阶段相一致。一般按三个阶段设计，即初步设计、技术设计和施工设计。对于工程 简易、技术不复杂的接触网，可按两个阶段设计，即扩大初步设计和施工设计。 1、初步设计 初步设计的目的在于解决电气化铁路的规模，确定主要技术标准和主要设计原则 及配合关系，进行经济技术比较和拟定主要工程概算。接触网的初步设计是根据国家 下达的技术文件为技术说明书和若干装配示意图，主要技术原则包括： （1） 线路、车站概况说明； 电气化铁道技术接触网毕业论文 26 （2） 气象条件及污秽区划分情况； （3） 接触网架设范围； （4）接触网悬挂类型，包括站场、区间及大型建筑物采用的悬挂类型、方案比较、 优缺点、线材规格及许用张力；悬挂高度，站场、区间及大型建筑物内的悬挂高度、 结构高度等。 （5）平面布置：供电分段与锚段关节，包括变电所及分区亭位置及供电方式，分 相结构及形式区间及大型建筑物的纵向分段、横向分段以及锚段关节形式和是否允许 反向行车等；接触网平面布置的主要技术原则；平面布置的主要数据，包括跨距长度、 锚段长度及补偿形式、侧面限界等。 （6）支柱设备及支持装量：站场支持装置，包括大站及小站的支持装置形式及支 柱隧道内支持装置，包括支持形式及方案比较说明。 （7）附加导线的架设标准； （8）防护措施：防雷保护(大气过电压防护)支柱防护；接地方式；绝缘间隙及绝 缘配合 （9）其它一些原则。 2、技术设计 技术设计的目的，在于进一步补充、完善和修改初步设计，或者解决、说明初步 设计中提出的各类问题，它是对初步设计的深化和完善，实际上它是接触网设计中的 齐、优、问题，即设计的内容齐全、选择的设备优良、采用的技术先进。技术设计应 包括三个方面：技术说明书，附表，附图。 3、施工设计 施工设计是根据已批准的技术设计文件进行，应完成全部施工图纸，并作为接触 网工程施工的依据。 第二节第二节 接触网设计的原始资料接触网设计的原始资料 接触网工程是一项复杂的多专业配合的技术工程，与许多学科和工程都密切相关 有些工程数据是接触网设计的依据和先决条件。 、一般进行接触网设计应具备下列主要 资料： 1、气象资料：大气温度、最大风速、覆冰厚度、雷电活动资料和用于确定设计计 算的其他气象资料。 电气化铁道技术接触网毕业论文 27 2、线路资料：区间线路平纵断面图，车站平面图(含地下设施)；标准横断面图， 平剖面缩图；正线轨道类型、轨道标准高度、线路超高及道床厚度复线区段线距表、 既有线(单线)拨距表；沿线电缆、管道理设位置道口表及机械化养护平台。 3、行车供电资料。 4、桥梁隧道资料：大、中桥梁总表；大、中桥梁总布置图、墩台类型；区间线路 建筑物位置及净空尺寸；小桥涵表；隧道(包括明洞、棚洞)总表；隧道断面设计图；隧 道内预留锚段关节位置及断面图；跨线桥、天桥等资料。 5、地质资料：地形特点及挖、填方状态；个别路基设计地段表。 6、信号资料。 7、站场资料：站场表及车站类型；站场平面图；电化股道