城市轨道交通接触网课件(共7单元)06城轨接触网设计计算

城市轨道交通接触网第四节刚性接触网安装第一节接触网课程设计“接触网课程设计”课程是培养学生理论联系实际，运用所学知识进行接触网工程设计的实践性课程，是学生走上工作岗位之前进行的第一次全面的接触网工程设计训练。本章介绍的是架空柔性接触网的设计计算。接触网工程施工

第一节接触网课程设计课程设计的目的接触网工程施工

(1)培养学生综合应用所学专业理论知识分析和解决工程实际问题的能力。(2)使学生掌握接触网设计的基本程序和基本方法，为专业工作打下良好的基础。(3)为学生提供一个综合应用接触网理论知识和实践经验的平台，通过绘图提高识图能力，并训练、巩固、加深、扩展接触网设计知识。(4)提高学生综合运用设计资料、技术规范，考虑技术决策、经验估算等接触网设计方面的基本技能。(5)掌握接触网设计流程、设计方法、设计规范。(6)培养学生在接触网设计技术方面的创新能力。(7)建立工程经济技术比概念，掌握接触网工程概算资料的初步编制方法。(8)培养学生树立正确的设计思想和严谨的工作作风。第一节接触网课程设计课程设计的要求接触网工程施工

接触网课程设计要求学生应从心理和行动上将此项任务作为自己工作后的第一项任务，认真对待，按时高质量完成，做到以下几点：(1)所提交图纸完整，基本满足接触网工程施工要求。(2)设计说明书的文字通顺、数据准确无误。(3)图面整洁，线条清晰、粗细符合规范，曲线平滑，不得有涂改。(4)图中标注及字体统一使用仿宋休，字体大小符合规范。(5)说明完整，准确。第一节接触网课程设计课程设计的基本任务接触网工程施工

根据课程设计指导老师提供的原始设计资料（站场或区间线路平面图），完成某一站场或某一区间的接触网设计计算、平面图布置、安装曲线绘制、设备选型、设计说明书编写，具体任务如下：(1)根据站场或区间线路平面图．完成站场或区间线路图的接触网放图工作。(2)根据原始设计资料和数据，完成设计气象条件的选择、计算各类计算负载。第一节接触网课程设计课程设计的基本流程和内容接触网工程施工

接触网课程设计是从接受和研究《接触网课程设计任务书》开始的，其流程如图所示。第一节接触网课程设计课程设计应提交的设计文件接触网工程施工

课程设计应提交的设计文件应规范和整洁，设计说明书一般采用A4打印纸打印，内容排序上按照封面、前言、目录、正文、附录、咽喉区放大图、接触网平面图（大图，需按要求折叠成A4大小）、底封面顺序装订成册。课程设计应提交的设计文件包括：(1)设计任务书。(2)设计说明书。(3)站场或区间接触网平面图。(4)咽喉区放大图。(5)各类线索的安装曲线图、表。(6)供电分段图第二节气象条件及计算负载的确定接触网的特点是露天装置，要经受外界各种自然条件变化的影响。气象条件对接触网工作质量及技术状态有较大的影响，故气象条件是接触网设计计算最原始、最重要的基础资料，同时也是设计计算时的基本依据。所选择气象条件的数值恰当与否，对于接触网设计质量至关重要。接触网工程施工

第二节气象条件及计算负载的确定一般来说，气象条件对架空柔性接触网影响最大（尤其是布置在地面和高架线路的柔性接触网），对刚性接触网和接触轨的影响则较小或无影响，而且还可以通过结构改进来消除某些气象条件的影响。接触网工程施工

第二节气象条件及计算负载的确定目前，我国勘测设计部门对于接触网的计算气象条件包括：接触网工程施工

1．最高温度和最低温度2．最大风速vmax3．最大风速出现时的温度tv4．线索覆冰时的温度tb5．覆冰厚度b和覆冰密度γb6．线索覆冰时的风速vb7．接触线无弛度时的温度t08．吊弦及定位器正常位置时的温度tp9．隧道内气象条件第二节气象条件及计算负载的确定计算负载的分类接触网工程施工

接触悬挂单位长度负载系指每米悬挂本身及外部条件（冰、风）对其所形成的负载。计算负载分为垂直负载和水平负载。在计算中，无论垂直负载还是水平负载，均认为是沿跨距均匀分布的。垂直负载包括悬挂的自重和覆冰载荷，在计算时，不考虑吊弦及线夹的冰重，接触线的垂直负载通过吊弦完全传给承力索，定位器不承担垂直负载。弛度大小与线索张力、线索的垂直负载及跨距大小有关。。水平负载包括风负载、由吊弦横向偏移造成的水平负载，以及线索改变方向所产生的之字力、曲线力等水平分力。由于吊弦横向偏移引起的水平负载很小，在设计中一般不予考虑。第二节气象条件及计算负载的确定各种负载的计算接触网工程施工

⑴自重负载一根标准型号的线索，其单位长度自重可通过查材料表确认。⑵冰负载⑶风负载⑷合成负载当最大风速时，承力索的合成负载：覆冰时，承力索的合成负载：链形悬挂无冰无风时，其合成负载为链形悬挂的自重负载：第三节（柔性）接触网设计计算接触网设计计算的主要内容有线索张力和弛度、最大许用跨距、锚段长度、安装曲线、结构尺寸、结构强度、荷载分析、容量校验等。目的是选择接触网的基本参数和设备型号，分析设备结构在设计极限条件下的机械安全。接触网工程施工

第三节（柔性）接触网设计计算接触网工程往往受到永久荷载（指接触悬挂自重及为满足运营技术标准和安全而施加在接触网上的外部荷载）、可变荷载（指因气候条件变化引起的冰荷载、风荷载、雪荷载等）及偶然荷载（指安装和维修时产生的荷载、地震荷载、平行导线间的电磁力荷载等）的综合作用，工程设计时应将各种荷载进行组合、分析、比较，选取对接触网最为不利的条件进行参数确定、设备选型和安全校验。接触网工程施工

第三节（柔性）接触网设计计算当量跨距接触网工程施工

所谓的当量跨距是一个理想跨距，当气象条件发生变化时，当量跨距下线索张力变化规律与锚段内各跨距线索张力变化规律相同，当量跨距用

表示：第三节（柔性）接触网设计计算跨距中接触线弛度的计算接触网工程施工

简单悬挂接触线的曲线方程：在链形悬挂中，承力索除承受自重及附加负载外，还要承受接触线和悬挂连接件的自重及接触线的附加负载。而接触线的负载与接触线的张力、弛度有关，故承力索张力的变化还要受接触线负载变化的影响。第三节（柔性）接触网设计计算简单悬挂接触线长度计算接触网工程施工

跨距中的接触线，在任何温度下总是有弛度的，其实际长度必定大于跨距长度。实际长度的变化对线索弛度影响很大。等高简单悬挂时跨距内接触线实际长度由下式求得：当不等高悬挂时，如果接触线弛度以f1和f2表示，接触线最低点到两悬挂点的水平距离以l1和l2表示时，跨距内接触线实际长度由下式求得：第三节（柔性）接触网设计计算接触网状态方程与安装曲线接触网工程施工

1．简单悬挂接触网状态方程(a)隧道外辅助馈线的张力安装曲线(b)隧道外辅助馈线的弛度安装曲线第三节（柔性）接触网设计计算接触网状态方程与安装曲线接触网工程施工

1．链形悬挂接触网状态方程全补偿简单链型悬挂旋转腕臂的安装曲线第三节（柔性）接触网设计计算跨距及接触线风偏移的确定接触网工程施工

跨距是指两相邻支柱中心线间的距离，是接触网设计中的重要内容，其长度的确定涉及到一系列的经济、技术问题。跨距的确定有经济跨距和技术跨距两个概念。只从经济方面考虑投资所确定的跨距为经济跨距，从技术角度考虑受电弓取流要求确定的跨距，称技术跨距。一般情况下，经济跨距总是大于技术跨距。根据城轨列车受电弓的最大工作宽度，考虑到线路轨面高差、接触线调整误差、列车横向摆动等因素影响，在最大计算风速条件下，接触线距受电弓中心的最大水平偏移值，一般地区不得大于450mm。当接触线偏移值过大超过受电弓半宽时，会造成严重的钻弓事故。第三节（柔性）接触网设计计算腕臂支柱负载的确定接触网工程施工

装有腕臂的支柱一般称为腕臂支柱，它是接触网支柱中应用量最大的支柱，城轨中一般多采用H型钢柱、钢管柱及等径圆式预应力钢筋混凝土支柱，使用在区间干线和车站两端。如何在标准支柱类型中，选用适合于不同区段和线路上的支柱，是接触网设计中需要解决的问题。第三节（柔性）接触网设计计算支柱负载计算方法接触网工程施工

计算接触网支柱负载确定支柱容量，采用校验计算法。首先从标准支柱类型中选用一种，计算该柱上各力的大小，找出诸力对支柱地面中点处的力臂，求出力矩，合力矩即为所计算的支柱负载。用该值与预先选的支柱容量比较，当大于原选支柱容量时，原计算结果无效，应另选更高一级容量的标准支柱，重新按原过程进行计算。当小于原选支柱容量时，则原计算有效，计算结果满足条件。为节约投资，计算前应先从小容量支柱选起，不要造成浪费。在设计中，腕臂支柱负载计算一般考虑：中间柱、中心柱、转换柱等。由于支柱所在位置和悬挂数目的不同，受力条件也不同，应根据具体情况精确计算，并经济合理地使用支柱。下面仅介绍常用的中间柱、转换柱的计算方法。第三节（柔性）接触网设计计算软横跨支柱负载计算接触网工程施工

软横跨支柱负载计算的主要任务是，根据支柱上力的分布，计算各力对支柱基底面点的力矩和，通过该值选择支柱类型，计算过程与腕臂柱负载计算基本相同，一般采用校验法，即先选择一个标准支柱进行计算，然后将计算值与所选支柱容量进行比较，只有当计算值小于支柱容量时，计算结果才有效，说明支柱类型选择正确，否则应重新选择支柱类型按原过程计算。第四节接触网动态性能接触网的任务就是通过弓网间的良好取流，保证不间断地向列车提供优质的电能供应。这种供电质量的好坏，不但与接触悬挂的质量优劣相关，还与列车行车速度、受电弓的工作性能及线路状况等有关。所以，为了提高城轨接触网的供电质量，对以下问题进行讨论。接触网工程施工

第四节接触网动态性能弓网间动态接触压力接触网工程施工

接触线与受电弓之间的可靠接触，是保证城轨列车良好受流的重要条件。在运行中，接触悬挂的运行状况与受电弓的运行状况密切相关。在受流过程中，受电弓和接触线在机械方面和电气方面都是紧密地相互作用着的。这两个装置之一若发生不正常情况，都可能破坏它们之间的正常接触状态，甚至导致弓线间的脱离，即离线。第四节接触网动态性能弓网间动态接触压力接触网工程施工

接触线与受电弓之间的可靠接触，是保证城轨列车良好受流的重要条件。在运行中，接触悬挂的运行状况与受电弓的运行状况密切相关。在受流过程中，受电弓和接触线在机械方面和电气方面都是紧密地相互作用着的。这两个装置之一若发生不正常情况，都可能破坏它们之间的正常接触状态，甚至导致弓线间的脱离，即离线。1．弓线间相互作用受电弓的抬升力对接触悬挂产生机械作用。在列车运行中，受电弓与接触线之间的接触压力是变化的，也就是说，弓线之间的接触压力是不稳定的，而是时大时小，甚至是零值或者离线。2．受电弓取流的分析受电弓的取流是通过弓线之间的紧密接触实现的。在列车运行的整个过程中，弓线间要保持一定的接触压力，并要求这种压力的变化尽量小，理想状态是恒定不变。在实际中，由于接触线并非直线，接触悬挂的弹性不一致，再加上列车的振动和受电弓结构的游动，使得受电弓在随列车做水平运动的同时，还做上、下垂直运动，并且这种运动是复杂的、迅速的，因此，弓线间的接触压力也随着受电弓的上下运动而变化，精确确定弓线间的接触压力值是非常困难的。3．受电弓参数对动态受流的影响在高速接触悬挂－受电弓系统中，其动态受流特性是一对矛盾体的两个方面。本节将讨论在高速状态下，受电弓参数对动态受流的影响，受电弓参数包括弓头质量、框架质量、悬挂刚度及阻尼值。第四节接触网动态性能柔性接触悬挂受流质量评价接触网工程施工

1．柔性接触悬挂的弹性接触悬挂弹性的好坏在很大程度上影响着受电弓的取流，所以，接触悬挂的弹性是衡量接触网质量的重要指标。所谓接触悬挂的弹性η，是指悬挂中某一点在受电弓的压力作用下，每单位垂直力Q使接触线升高的程度Δh。衡量弹性好坏的标准，一是弹性大小，而是弹性的均匀程度，但更重要的还是弹性的均匀程度。弹性的均匀程度取决于接触网的结构，弹性的大小取决于接触线张力的大小。2．柔性接触悬挂弹性的改善改善柔性接触悬挂弹性的方式有两条途径：其一，尽量使受电弓对接触线的压力不随受电弓的起伏波动而变化，这就需要从受电弓的结构方面研究改进；其二，使受电弓沿接触线滑动时，接触点的轨迹尽可能地近似于水平直线，要实现这一点，就应该尽量减小接触线的弛度，改善接触悬挂的结构。第四节接触网动态性能刚性接触网受流质量评价接触网工程施工

在刚性悬挂中，汇流排没有弹性，受电弓抬升力全部施加在接触线上，因此弓网之间冲击力远大于柔性接触网