接触网课程设计孙吉汇总

1、题 目： 接触网课程设计 院 系： 电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2003级 姓 名： 孙 吉 指导教师： 万友松 西南交通大学峨眉校区2007年4月20日第1章 接触网课程设计说明书 1.1 接触网的基本要求：接触网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。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。接触网是一种无备用的户外供电装置，经常受冰、风等恶劣气象条件的影响，一旦损坏将中断行车，会给运输工作带来损失。所以，一个好的接触网应满足以下基本

2、要求：² 接触悬挂应弹性均匀、高度一致，在高速行车和恶劣气象条件下，能保证正常取流。² 接触网结构应力求简单，并保证在施工和运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。² 接触网的寿命应尽量长，具有足够的耐磨性和抵抗腐蚀的能力。² 接触网的建设应注意节约有色金属及其它贵重材料，以降低成本。1.2 接触网的组成及分类 由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络，称为牵引网。不言而喻，接触网是牵引网中的重要环节，按其结构可分为架空式和接触轨式。架空式接触网分为简单接触悬挂和链形接触悬挂两种基本类型，接触轨式接触网可分为上磨式和下磨式两种。简单示意如图11：

3、一般简单接触悬挂 简单接触悬挂 弹性简单接触悬挂架空式接触网 简单链形接触悬挂 链形接触悬挂 弹性链形接触悬挂 图11 架空式接触网的分类结构 1.3 接触网的基本概念 简单悬挂 即是由一根或几根互相平行的直接固定到支持装置上的接触线所组成的悬挂。这种悬挂尺度较大，受电弓离线情况严重，一般允许运行速度3050km/h。承力索 用多股铜、铁或高强度合金线绞制成的缆索，用以承受接触悬挂重量，使接触导线减小弛度。接触导线 接触网中直接与受电弓滑行接触的一种特殊形状的导线，其材料应具有良好的导电性能、足够的机械强度及耐磨性，多用青铜、镉铜或其它铜合金制成。接触轨 沿铁道走行轨一侧架设的作为接触导线的一

4、条附加钢轨，多用于净空受限的地下铁道。集电靴 为地下铁道电动车组与第三轨接触的集电装置，为了保证良好取流，集电靴与第三轨之间的接触压力应保持在100200N的范围内。加强导线 在繁忙的电力牵引区段内，当接触导线和承力索的总面积不能满足输电要求时，为了扩大导电总面积而架设的一条平行输电导线。回流线 电力机车从接触导线取流后，专供牵引电流流回到变电所的架空地线，一般与接触网同杆架设，其回归电流与电力机车取流方向相反，所形成的磁场互相抵消，可减轻对沿线通信线路的干扰影响。接触导线弛度 接触导线跨距中点至悬挂点间连线的垂直距离，由于气象条件、负载及张力等因素的变化，接触导线有时会出现上弛或下弛，习惯上

5、规定下弛时为正弛度，上弛时为负弛度，当出现负弛度时，对运行将产生不利影响，设计时，总是最大正弛度大于最大负弛度。软横跨 电气化线路接触网横跨多股道线路的一种悬挂支持装置，在战场股道的外侧设立两个支柱，两支柱间各用三条钢绞线相联，他们分别成为横向承力索、上部定位索、下部定位索，各股道的接触悬挂按一定的形式悬挂在上面。跨距 接触网两相邻支柱间的距离。锚段 将接触网沿线分成一定长度并在结构上有独立机械稳定性的分段，用以在接触导线和承力索内采用张力调节装置，可以缩小事故范围及便于维修，在直线区段锚段长度一般取16001800m，特殊情况下可延长至2000m，在曲线区段，锚段长度视曲线半径大小和曲线所占

6、的比例而定，一般取9001500m。中心锚结 为防止锚段两端负荷失去平衡而向一端滑动和缩小事故范围，在半补偿锚段中心通过锚结绳和线夹将接触导线固定在承力索上，使接触线不发生纵向滑动的装置。锚段关节 一个锚段与另一个锚段相衔接的接触网悬挂结构，在该处两个锚段的接触导线有一端是平行的，且有一段等高。工作支 在锚段关节的转换支柱处同时有两组接触悬挂互相转换，其中由下锚转变为工作状态的接触悬挂。非工作支 在锚段关节的转换支柱处同时有两组接触悬挂互相转换，其中由工作状态转换为下锚的接触悬挂。分段绝缘器 用以实现电分段的专用绝缘装置，目前广泛采用的环氧树脂分段绝缘器的结构，主要由环氧树脂绝缘板、铝合金导流

7、滑板等部件组成。分相绝缘器 两牵引变电所间的供电分区采用异相供电时，接触网在不同相连接处设置的电气绝缘装置。支柱 用来支持接触悬挂的专用电杆，按用途分有中间支柱、转换支柱、中心支柱、锚支柱和定位支柱等。腕臂 接触悬挂的一种支持构件，一端挂有接触线和承力索，另一端固定在支柱上，用以支持悬挂并将重力和风负载转向支柱。吊弦 连接承力索和接触导线的一种部件，可分为普通吊弦、弹性吊弦和滑动吊弦等，由直径为4 mm的铁线制成。定位器 支持接触悬挂并把接触导线固定到所需的空间高度位置上，以满足受电弓工作需要的一种部件，其类型有直定位器、软定位器、T形定位器和组合定位器等。定位点 支柱处或其他建筑物为保持接触

8、导线在所要求的水平位置上的固定点，它决定了接触导线相对于线路中心的水平位置。线岔 用限制管将站场轨道道岔上空汇交的两组接触悬挂予以固定的装置。线岔的型式按其至中心锚结的距离不同而分为1000、1250、1500mm等三种。线岔标准定位 两接触导线在线岔处的交点相对于道岔中心的位置。第2 章 接触网站场平面设计的相关概念2.1 接触网平面设计的内容接触网平面设计是施工设计的重要内容。在完成了一些必要的机械计算、跨距计算和锚段长度计算后，就可以着手平面设计工作。接触网平面设计分站场平面设计和区间平面设计。分三阶段进行，第一个阶段：根据站场平面图、线路纵断面图或有关的桥、涵、隧资料，进行室内设计；第

9、二阶段：现场勘测，核对原图纸资料，并纠正室内设计中不符合实际的地方，同时记录土壤的承压力（或安息角）以及路基填挖方等；第三阶段：整理工作，最后完成图纸。 接触网平面设计的主要内容包括：支柱位置及类型；锚段划分；拉出值大小及方向；支柱侧面界限；支柱装置结构及形式；地质条件、基础及横卧板类型；主要设备的安装结构及位置；接触线高度、悬挂类型、接地形式、防护要求；附加导线架设；特殊设计及工程数量统计等。2.2 站场平面图的室内设计程序² 放图 根据站场竣工图复制站场平面图，即将站场平面图中有关部分描绘下来。主要内容有：全部股道（包括非电气化的及远期预留的股道），道岔位置及其型号，曲线头尾及半

10、径，缓和曲线长度，桥、涵、隧道、站台、货仓及有关站舍，股道编号及间距，地下管道，水鹤，机车检查坑，车库以及站中心里程等。由于站场上股道较多，建筑物较集中，咽喉区道岔密集，比列尺应适当放大，对于一些小站可以取为1：2000。² 布置支柱 先从咽喉区着手，然后布置站场中间。² 划分锚段 确定锚段的路径，下锚点和中心锚结地点。² 确定接触线拉出值 从咽喉开始，与支柱布置次序相同。² 确定电分段和隔离开关位置 根据站线、货线、操作方便以及有无牵引变电所等综合考虑确定。² 支柱编号、选定材料、统计工程数量以及编写必要的说明等。2.3 站场平面设计的原则：

11、 1、在进行接触网站场平面设计时，应考虑的一个重要原则是要注意近远期结合（近期为正式交付运营后五年，远期为正式交付运营后十年以上），保证近期运营条件良好，适当照顾远期发展的需要。有条件时支柱位置及容量应按远期预留。2、接触网设计首先应考虑气象条件的影响，因此，其设计对气象条件的要求较高，在设计前应向所设计的电气化区段沿线的气象部门、供电局、铁路通讯部门等收集和询问有关资料，并参考典型气象区，加以分析研究和综合考虑后确定。 例如以下情况需考虑：（1） 最大风速：采用数据统计法，根据将风速资料在统计年分内出现的全部风速值由大到小按递减次序排列，然后计算各最大风速在统计年内出现的概率。（2） 最高温

12、度与最低温度：取与该地区极限温度地5倍左右。（3） 最大风速出现时的温度：根据当地气象资料并参考典型气象区的取值确定。（4） 接触线无弛度时的温度：可根据接触线悬挂的实际运营状态确定。（5） 吊弦及定位器处于正常位置时的温度：取该地区的最高温度和最低温度的平均值。（6） 覆冰厚度：接触线的覆冰厚度，取承力索冰壳厚度的50%，不考虑吊弦及线夹上的覆冰载荷。（7） 线索覆冰时的风速：若无实际观测资料，取Vb=10m/s。（8） 雷电冲击过电压：当架空接触网处于和大地间的电场间，就会因雷击放电产生非直击雷的雷击冲击过电压。当雷电来临时，这种电场使接触网产生感应电荷。负电荷通过许多并行的接触网绝缘子的

13、放电电阻泄漏到大地，而过电荷保留在云层的电场中。如果云在架空接触网附近放电，该接触网中的电荷就会释放出来并形成移动波沿接触线传导。施加在非直击雷的雷电过电压脉冲幅度要比直击雷小，上升速度慢并具有较低缓的陡峭侧面，可通过过电压保护来限制过电压，选用阀型避雷器。由于它只能进行有限保护，所以除非有极频繁的雷电存在，否则从经济上考虑可节省不用。3、目前,在站场咽喉以内，一般使用绝缘软横跨或硬横跨，尽量不用双线路腕臂柱.因双线路腕臂都是接地的，在维修方面不如绝缘软横跨安全、方便。4、软横跨所跨越的股数一般不超过八股。5、跨距应尽可能接近最大允许值，以减小支柱数量。特别是注意减少软横跨柱和钢柱等大型支柱的

14、数量。6、相邻跨距之间，小跨距值应尽量不小于大跨距的75%。若使用的跨距与原计算跨距值不相符合，确定接触线的拉出值时，应校验其风偏移值。7、站场支柱平面布置，应考虑各个站场的特点。8、站场是客货的集散地，在技术经济合理的条件下，也应当注意美观。 9、靠近站旁的支柱，要注意不要正堵着门窗，站旁两侧的支柱，应尽量对称布置。10、基本站台或中间站台上的支柱，其边缘至站台边的距离，应分别小于4m或2m。11、咽喉区聚集着大量的道岔，各个站场的情况变化不一。对于34股道的小站，支柱布置起来比较容易。对于较大的站场有时相当复杂。一般则应先提出两个或者两个以上的布置方案进行比较，然后确定较优方案。12、道岔

15、，特别是正线道岔，道岔定位柱的布置首先应考虑标准定位。在标准定位时，对于单开道岔，定位柱位于距岔心为4350mm处(1/9型道岔)或为5720mm处(1/12型道岔)。也即是位于道岔导曲线两线间距为600mm处的线路一侧，接触线相交于道岔导曲线两线间距为690mm处中间点的上方，标准定位就是使接触线在道岔转换处具有最佳位置和保持良好的工作状态。13、在由于受到条件限制无法实现标准定位时，才考虑设置非标准定位。采用非标准定位，是使接触线的交叉点尽量设置在道岔导曲线两线间距为500700mm处的中间点的上方。采用非标准定位是在考虑了技术条件以后，还注意了经济上的合理。如果能用一组软横跨兼顾两组道岔

16、的定位，就不要设两个单独的承重柱。14、在采用非标准定位时,非标准定位点一般应设在标准定位处的岔尖侧。注意：在撤岔侧时，应检查拉出值是否过大(设计值一般不超过450mm)；在低速道岔上允许不定位；对于无定位道岔，在它两侧的定位点之间，接触线是拉直的；15、在确定锚段的路径时，其道岔处接触线最好采用一次交叉的方式。16、两个相邻的道岔柱间，把两个接触线布置成平行的比布置成交叉的要好。17、在道岔区的布置完成之后，方可进行站场中间的支柱布置.此时应注意使用最大跨距和考虑站场的美观.在道岔区的外侧,应考虑站场与区间的衔接.18、站场两端，一般应设绝缘锚段关节，若受地形条件的限制，允许三股道以下的车站

17、一端设置。在牵引变电所及分区亭附近应设电分相装置。靠近电分相装置车站的一端，一般设非绝缘锚段关节。分相装置的位置，应尽可能考虑车站调车作业的方便，并避免设在大坡道上。19、车站两端的绝缘锚段关节，一般应设在最外道岔与进站信号机之间。但是，靠近车站的转换柱距正线上最外道岔的岔尖，一般不应小于50m以便于电力机车转线。20、锚段长度的确定原则（1）确定正线上的锚段长度时，一般按照下列原则：直线区段 全补偿链形悬挂，一般情况取1800m，困难条件时，为2000m。曲线区段 全补偿链形悬挂，在曲线半径小于1500m的曲线长度占锚段长度50%及其以上时，其锚段长度不得大于1500m。注意：当正线作为一个

18、锚段太长时，可以分成一个半或两个锚段。该两个锚段的衔接，可用锚段关节，也可以不用锚段关节，而是通过道岔后分别下锚。（2）站线的锚段长度，不像正线要求那么严格。一般一股到法线只设一个锚段。对于不长的站线，如货物线、渡线等，在锚段长度不超过900m时，可以仅在一端设置补偿器，成为所谓“半个锚段” 。注意：为了简化设备，减少锚段，要尽量减少锚段数目。一些渡线应尽量合并到别的锚段中去，只在不得已时，才能自成一个小锚段。21、在进行站场平面设计时，还应标出接触线的拉出值。拉出值的选择照图21 ：曲线半径（m）30012001200R1800R1800区间拉出值（mm）400250150±300

19、隧道内拉出值（mm）300150100±200 图21 接触线拉出值选用表 注意：接触线的拉出值，一般从道岔区开始布置。如最后碰到直线股道上相邻定位点同方向拉出时，可找两边跨距较小的支柱，让其拉出值等于零。22、在绝缘锚段关节处，对于有开关的转换柱，应把锚支放在靠支柱一边，以便连接跳线，保证安全。23、选用支柱类型时，注意全补偿中心锚结绳的转角柱，其容量应增加。尽头线的锚柱，应距车挡有一段距离。 24、支柱编号，一般顺着公里标的方向从左侧到右侧，从上行到下行。货物线、专用线都另行编号。25、对于较大的站场，其咽喉区的布置较为复杂，为了清楚地表明线路的走向及接触线的定位，一般都要绘制局

20、部放大图。2.4 站场平面图中表格栏的内容说明² 支柱侧面限界：指由支柱内缘至线路中心的距离，其值随线路曲线半径而变化。根据国标GB14659建筑接近限界1的规定，直线上建筑接近限界宽度为2440mm。但在机车走行线上允许降为2000mm。在曲线区段上，建筑接近限界的宽度还应加宽，加宽公式为 曲线内侧加宽宽度 曲线外侧加宽宽度式中 R曲线半径（m）； H计算点至轨面算起的高度（mm），一般取3000mm； H外轨超高值（mm）；目前在设计中，由接触网支柱内缘至线路中心线的距离，习惯上被称为“支柱侧面限界” ，用符号cx表示。常见选用值见下图：曲线半径（m）20020059960010

21、001000曲线外侧限界(m)2.82.72.62.62.5曲线内侧限界(m)3.13.12.82.7 图22 腕臂支柱侧面限界 支柱设置线路条件曲线外侧曲线内侧曲线半径（m）25015001500250350400150020004000侧面限界（m）2.92.73.02.92.8 图23 桥上支柱侧面限界 注意：对于软横跨支柱，一般取3.0m，位于基本站台上时，取6.0m。² 支柱类型：表示支柱的材质、型号、容量及数量。如，表示两根容量为150kN·m，高为13m的钢支柱。表示容量为垂直线路方向48kN·m，顺线路方向250 kN·m的钢筋混泥土支柱

22、。8.7表示支柱基面以上高度，3.0为基面以下支柱埋置深度。因为支柱都是定型设计，为简便起见，上面类型可简化为H4.825。² 地质情况：表示支柱所在位置的地质状态。如土的种类及挖填方等。一般用安息角或土的承压力表示。若标示+30°，则表示填方，土的安息角为30°。-1.5为挖方，土的允许承压力为147pa。² 基础或横卧板类型：表示所选用基础或横卧板的类型及数量。它是根据支柱容量大小和支柱所在地点的地质情况决定的。如支柱为2J158，表示两个J158型基础。J基础类型，8基础型号，15表示用于15m高钢柱的基础。1为一块型横卧板。² 软横跨结

23、点及拉杆、腕臂、定位管、定位器类型表示软横跨结点的类型及数量：1、2表示钢筋支柱的非站台侧、站台侧；3、4表示钢筋混泥土的非站台侧、站台侧；6、7表示道岔定位；8表示横向分段；9表示有中间站台的横向分段；10表示一组悬挂为工作支，另一组为非工作支定位；11、12表示两种形式的非工作支定位。Q1为全补偿中间定位；Q2为道岔处一支全补偿，另一支半补偿定位（L型）；Q3为道岔处一支全补偿，另一支半补偿定位（LY型）；Q4为全补偿中心锚结下锚时中间转换；Q5为全补偿中间定位和半补偿非工作支相交；Q6为全补偿下锚支中间转换升高。² 在非软横跨结构时用表示。其意义：Y19为拉杆是选用压管，长度为

24、1985mm；TG表示腕臂类型为特殊制造双套钢管，表示定位管直径为（48mm），长度为3200mm；为两个型定位器。第3章 平面设计中的相关计算3.1 计算条件的初步确定1、 已知条件： 本设计中涉及的气象条件为气象区(泛指湖北、湖南、河南以及华北平原的大部分地区)，我们查表得知： =40；=20°；=5°；= 25 m/s；=10m/s；b（覆冰厚度）=10mm；b =900 kg/m3 GJ70 =0.615kg/m TCG100 =0.89kg/m TCG85 =0.75kg/m 可知：全补偿链形悬挂无弛度时的温度=5°； 吊弦及定位器处于正常位置时的温度=

25、10°；2、计算负载的决定：计算负载分为垂直负载和水平负载两种；垂直负载：链形悬挂中垂直负载包括本身（承力索）的重量，接触线、吊弦及线夹的重量，接触线及承力索的覆冰重量等。水平负载：水平负载包括风负载和由吊弦偏斜造成的负载。3、接触悬挂的自重负载 TCG100 =0.615+0.89+0.05=1.555公斤/m TCG85 =0.615+0.76+0.05=1.425kg/m3.2 软横跨支柱容量校验1、前提： 站场内一般使用软横跨装置，为了安全起见，对于软横跨支柱的选型应进行计算。因为软横跨支柱承担了数股道的悬挂，一旦发生事故，影响棉广，波及范围大，恢复困难。在进行软横跨支柱的最

26、大力矩计算时，同样应计算“最大风负载”及“冰负载” 两种情况。选择其中最大的负载力矩作为校验软横跨支柱类型的依据。所以，在进行计算时，一般应先确定或假设下列条件：² 气象条件，如最大风速及结冰厚度等；² 软横跨支柱类型及工作负载，包括悬挂树木、悬挂间距、组成这些悬挂的线索截面等；² 软横跨的主要结构尺寸，如横向承力索，上、下部定位索对支柱基底面的高度及横向承力索的弛度等，在假设横向承力索的最大弛度时，为改善软横跨的受力状态，应使，其中L为软横跨的横向跨距；注意：若上式条件得不到满足时，则应支柱或缩小横向跨距L。计算参考如图31所示： 图31 软横跨结构尺寸2、负载

27、计算：（1） 接触悬挂一个跨距的自重负载TCG100 =2×1.555×65=202.2公斤；TCG85 =1.425×65=92.6公斤； 式中 n悬挂数量，本设计中正线n=2；接触悬挂每单位长度的自重负载（公斤/m）；悬挂的纵向跨距，一般取=65m；（2） 悬挂结点零件重力负载 悬挂结点重量视各悬挂结点类型而异，具体结点重力负载由悬挂结点的悬挂结点组成，计算时，其结点重力负载可参见图32： 结点类型结点重量（公斤）计算值7.2916.713.965.623.38113.25.25.256.62选用值717146.63.411555.1 图32 不同结点类型的重

28、力负载 结点、是根据大站和小站的不同而取用不同的数值，一般大站取65公斤，小站取45公斤。上诉重力负载均没考虑覆冰。在覆冰地区，通常每一结点绝缘子串取覆冰负载2公斤。 本设计中绝缘子串均为3片，自重取17公斤。设计中选择的软横跨有中间站台和有分段绝缘的股道，其分段绝缘子应按距悬挂点的远近分摊在绝缘子串两侧的两个悬挂点上。计算公式如下：设绝缘子串位于第i和第i+1两个悬挂点之间，则式中c绝缘子串到第i个悬挂点的距离（m）（公斤）（公斤） 对于某两个悬挂点间因有中间站台，则认为相应结点都是直接加一串绝缘子的自重负载，即17公斤。（3）横向承力索及上、下部定位索的自重负载 横向承力索及上、下部定位索

29、的自重负载应换算到悬挂点上，方法是将单位长度自重负载乘以平均线间距（即取悬挂点两侧线间距之半），即=公斤双横承 公斤 单横承 式中 0.615横向承力索的单位自重负载（公斤/m） 0.411上、下部定位索的单位自重负载（公斤/m） 附：设计中的横向承力索为双横承 （4）中心锚结和下锚支自重负载 对于有中心锚结和有下锚支的悬挂，则根据实际应有的悬挂自重负载经计算后加于相应的悬挂点上。本设计中选择的软横跨支柱没有下锚，不考虑的影响。 （5）悬挂点总负载上诉各负载之和为该结点负载，即 式中 悬挂负载（公斤）3.确定横向承力索的水平张力T 在计算中已知承力索最大弛度，但的所在位置一般是不知道的，在确定

30、了所在位置O点后，则应从O点将软横跨分为两部分，使各垂直负载对O点取矩，即可得横向承力索对支柱产生的最大弯矩。（1） 求支柱悬挂点的垂直反力公式如下： （公斤） （公斤）式中 以此类推，下同。（2）确定最大驰度所在的位置 确定了支柱的反力后，可将反力依次减去和它邻近的悬挂负载（或者将反力依次减去和它邻近的悬挂负载），当差值出现负号时，则该悬挂点即为横向承力索的最大驰度所在的位置，例如：则横向承力索最低点在处。 （3）横向承力索的水平张力T 方法一：横向承力索的各垂直负载对最低点取矩，此值即为最大力矩。在已知横向承力索最大驰度时，可求得横向承力索的水平力T为 方法二：在进行软横跨预制计算时，涉及

31、到另一个求横向承力索水平力T的公式，即： 附： 详细的说明见下节软横跨预制计算3.3 软横跨预制计算1.已知条件：图33 所选软横跨结构如图所示：为钢柱双横承软横跨，支柱类型为，安装后外缘垂直；经现场实际测量，=6m，=3m，=5.2m,=5m，=11.2m，=450mm ，=250mm；接触悬挂类型正线GJ70+TCG100 ，站线GJ70+TCG85；均为三片绝缘子串；2.确定有关参数：（1）、侧面限界支柱内缘至线路中心的距离（m） =6m，=3m（2），支柱结构的斜率和调整倾斜度之和（mm/m） 根据支柱类型可知，a=400mm，b=1200mm，则 mm/m（3），偏移距离，即支柱结构

32、斜率和调整倾斜值所形成的偏移距离之和（m）:53.33×（13+0.450.1）=818.6mm 53.33×(130.250.1)=781.3mm考虑到受力后的内倾及挠度的影响，取=700mm ，=750mm（4），基础面至最高轨面的高差（mm），当支柱底面高出轨面时，s为正值，反之为负值；设计中=450mm，=250mm（5），横向承力索的弛度（mm） =7250mm =6350mm（6），相邻悬挂点间的水平距离；其中 =6+0.7=6.7m，=5.2m，=5m，=11.2m，=3+0.75=3.75m； （7）L横向跨距（m） 6.7+5.2+11.2+20+3.75=46.85m附：上部固定索至正线轨面高度（7.7m）； 上、下部固定索之间的距离，一般取950mm； 最短吊弦长度（400600mm），本设计中取450mm；3.确定悬挂负载： =184公斤=208公斤=173.4公斤