【正文】 ，左右跨距為 55m。我們通常所說(shuō)的支柱容量，就是指支柱本身所能承受的最大許可彎矩值，一個(gè)支柱容量的大小，是指承載能力的大小，它取決于支柱的自身結(jié)構(gòu) [7]。由于在此區(qū)間中直線區(qū)段相對(duì)比較長(zhǎng)，且在每一個(gè)錨段中直線長(zhǎng)度都超過(guò) 50%，所以根據(jù)下式驗(yàn)證所確定的錨段 (選取 1385m的錨段 )。 在本設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)取直線段最大跨距為 55m，即m55lmax?， 可帶入下式中進(jìn)行驗(yàn)算。 支柱類型 在支柱類型欄內(nèi)要標(biāo)明每一個(gè)支柱的材質(zhì)、型號(hào)、容量、高度及數(shù)量。 200 側(cè)面限界選用 接觸網(wǎng)支柱的側(cè)面限界是指軌平面處，支柱內(nèi)緣至線路中心的距離。設(shè)置拉出值的目的是使受電弓滑板磨損均勻在直線區(qū)段，接觸線應(yīng)按之字形布置，支柱處的拉出值宜采用 200～ 300mm。相鄰兩跨距之比， 19 不宜大于 :1，橋梁、隧道口、站場(chǎng)咽喉等困難地段，不宜大于 :1。 根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范 (試行 )》 ：結(jié)構(gòu)高度宜選用 。 圖 32 支柱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖 全補(bǔ)償鏈形懸掛要比半補(bǔ)償鏈形懸掛結(jié)構(gòu)高度低，所以全補(bǔ)償采用的支柱也比半補(bǔ)償鏈形懸掛采用的支柱低 (低 )，故有 及 兩種。從節(jié)約鋼材及方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)的角度出發(fā)，要求盡量少采用。 表 38 鋼筋混凝土支柱型號(hào)及規(guī)格 型號(hào) L （ m） a （ mm） b （ mm） 支柱重量 （ kg） 迎風(fēng)面積 S（ 2m ） H 38? 267 550 1330 H 38? 280 550 1260 H ? 413 705 1730 H ? 425 705 1620 H 25060 ?? 400 705 1840 H 25060 ?? 413 705 1730 目前，在接觸網(wǎng)工程中，特別是較大站場(chǎng)上，大量利用鋼拄，它是由角鋼焊接成的立體 桁架 結(jié)構(gòu)支柱，具有重量輕、耐碰撞、運(yùn)輸及安裝方便 。 反定位 ： 反定位一般用于曲線內(nèi)側(cè)支柱或直線區(qū)段之字值方向與支柱位置相反的地方。但是這不會(huì)使支柱承受負(fù)載的能力受到什么限制，因?yàn)榇藭r(shí)鋼筋還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到滿載 ， 鋼筋混凝土支柱型號(hào)及規(guī)格 見(jiàn) 表 38。 支柱及基礎(chǔ) 目前，幾乎全部鋼筋混凝土支柱都采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱。組合定位的方式較多，各種組合定位的作用也不相同，這主要是根據(jù)各種各樣的地形條件及懸掛條件決定的。主定位管受壓力較大，為了使定位管保持水平，一般用兩條斜拉線將定位管吊住，固定在承力索上。該定位裝置由直管定位器和定位管組成。 在我國(guó)電氣化鐵路中，廣泛采用的是旋轉(zhuǎn)絕緣腕臂 ，其型號(hào)見(jiàn)表 35。腕臂的類型按跨越股道的數(shù)目可分為單線路腕臂、雙線路腕臂和三線路腕臂。當(dāng)采 14 用銅合金 150mm2接觸線時(shí)，額定工作張力一般不 應(yīng)小于 25kN；當(dāng)采用銅合金 120mm2承力索時(shí)，額定工作張力一般不應(yīng)小于 15kN[4]。在選擇支柱之前，對(duì)不同類型的支柱應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定其負(fù)載。 對(duì)于非絕緣轉(zhuǎn)換支柱 1 ??? ACXB (316) 對(duì)于絕緣轉(zhuǎn)換支柱 1 ??? ACXB (317a) 2 ??? ACXB (317b) 式中，CX代表支柱側(cè)面限界； A表示錨柱地面處寬度。 (3)之字值形成的水平分力 圖 31 接觸線之字形布置 13 接觸線在直線區(qū)段時(shí)是之字形布置，因而產(chǎn)生水平分力，簡(jiǎn)稱之字力，如圖 31所示。 (2)線索傳給支柱的風(fēng)負(fù)載 線索 傳給支柱的風(fēng)負(fù)載包括： (1)接觸線的風(fēng)負(fù)載 jp ； (2)承力索的風(fēng)負(fù)載 cp ； (3)附加導(dǎo)線 (回流線、供電線及加強(qiáng)導(dǎo)線等 )的風(fēng)負(fù)載 fp 。 垂直負(fù)載 (1)懸掛結(jié)構(gòu)自重負(fù)載 0Q 懸掛結(jié)構(gòu)包括支持裝置、定位裝置、絕緣部件及其他相應(yīng)懸掛零件的重量，在覆2203 2 3 23( 9 10 ) ( 10 ) 6 10 kN /mv m ax c vq q p?????? ? ? ???? ?? ?2 2023 3 3 3 232 4 . 1 9 1 0 2 . 6 3 1 0 1 . 1 7 1 0 ( 1 . 3 4 1 0 )2 8 . 0 2 1 0 k N /mb c b jb c bq q g g p? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 12 冰時(shí)，還應(yīng)包括冰重 0bQ 。最大彎矩可能出現(xiàn)在最大風(fēng) 速、最大附加負(fù)載 (覆冰 )或最低溫度的時(shí)候。支柱的負(fù)載計(jì)算，就是計(jì)算基底面處可能出現(xiàn)的最大彎矩值，其目的是根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)選擇適當(dāng)容量的支柱。 接觸線 風(fēng)負(fù)載 ： 262630. 61 5 100. 61 5 0. 85 1. 25 25 14 .4 105. 88 10 kN/ m? ?????? ? ? ? ? ???jv max jp K v d 承力索風(fēng)負(fù)載 ： 262630. 61 5 100. 61 5 0. 85 1. 25 25 14 105. 72 10 kN /m? ?????? ? ? ? ? ???c v m a x cp Kv d 承力索覆冰時(shí)單位長(zhǎng)度的風(fēng)負(fù)載 ： ? ?? ?262630 . 6 1 5 2 1 00 . 6 1 5 0 . 8 5 1 . 2 5 1 0 1 4 1 0 1 01 . 5 7 1 0 k N / m? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ???c b bp K v d b 接觸線覆冰時(shí)單位長(zhǎng)的風(fēng)負(fù)載 ： ? ?? ?262630 . 6 1 5 2 1 00 . 6 1 5 0 . 8 5 1 . 2 5 1 0 1 4 . 4 1 0 1 01 . 2 7 1 0 k N /m? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ???jb bp K v d b 合成負(fù)載 合成負(fù)載分為最大風(fēng)速及最大覆冰時(shí)兩種情況： 在無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)合成負(fù)載即為懸掛自重： 0 c j dq = g +g +g (38) 最大風(fēng)速時(shí)的合成負(fù)載由下式?jīng)Q定： 22vmax o cvq = q + p (39) 最大覆冰時(shí)的合成負(fù)載由下式?jīng)Q定： ? ? 22b 0 b0 cbq = q + g + p (310) 式中， maxvq —— 最大風(fēng)速時(shí)合成負(fù)載 (kN/m)； bq —— 最大覆冰時(shí)合成負(fù)載 (kN/m)； 0q — 無(wú)冰無(wú)風(fēng)時(shí)合成負(fù)載 (kN/m)； 11 0bg — 鏈形懸掛時(shí)為接觸線冰負(fù)載與承力索冰負(fù)載之和 (kN/m)； cg — 承力索單位長(zhǎng)度重力負(fù)載 (kN/m)； jg — 接觸線單位長(zhǎng)度重力負(fù)載 (kN/m)； dg — 吊弦的單位長(zhǎng)度重力負(fù)載 (kN/m)。風(fēng)壓是以速度 v 運(yùn)動(dòng)的1m3 空氣平直地作用于物體平面上所產(chǎn)生的動(dòng)能。接觸懸掛或接觸網(wǎng)支持構(gòu)件上的覆冰按第一種類型考慮。其單位長(zhǎng)度 (1m)導(dǎo)線的自重負(fù)載計(jì)算公式為： ????? ?Sg (31) 經(jīng)相應(yīng)變換可得： 8 92 ???? ??dg (32) 式中， S—— 導(dǎo)線計(jì)算截面積 (mm2)； d—— 導(dǎo)線計(jì)算直徑 (mm)； ? —— 導(dǎo)線線密度 (kg/m)。該區(qū)域的氣象計(jì)算條件如下： 最高大氣溫度： +40℃ 最低大氣溫度： 20℃ 覆冰溫度： 0℃ 最大風(fēng)速時(shí)溫度： 5℃ 大氣過(guò)電壓溫度： +15℃ 安裝溫度： 10℃ 內(nèi)部過(guò)電壓年平均氣溫： +15℃ 最大風(fēng)速： 25 m/s 覆冰風(fēng)速： 10 m/s 大氣過(guò)電壓風(fēng)速： 15 m/s 內(nèi)部過(guò)電壓風(fēng)速： 15 m/s 安裝風(fēng)速： 10 m/s 覆冰的密度： 900 kg/m3 覆冰厚度： 5 mm 計(jì)算負(fù)載的 確定 在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算中用到的負(fù)荷有自重負(fù)荷、冰負(fù)荷、風(fēng)負(fù)荷及綜合負(fù)荷 (也叫合成負(fù)荷 )等。若選擇數(shù)值過(guò)大，以偶爾出現(xiàn)的極不利條件作為設(shè)計(jì)依據(jù)，必然將造成各種強(qiáng)度的增大、數(shù)量的增加，從而增加了投 資；若選擇的數(shù)值偏小，對(duì)于一些頻繁出現(xiàn)的惡劣情況沒(méi)有考慮到，則會(huì)導(dǎo)致支柱等設(shè)備相應(yīng)的強(qiáng)度降低，數(shù)量減少，顯然其安全可靠性就大打折扣了。 (5)盡可能地降低成本，特別要注意節(jié)約有色金屬及鋼材。 (2)接觸網(wǎng)設(shè)備及零件要有互換性，應(yīng)具有足夠的耐磨性和抗腐蝕能力并盡量廷長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支柱也可不設(shè)單獨(dú)的基礎(chǔ)，支柱直接埋入地下，起到基礎(chǔ)的作用。 6 定位裝置 定位裝置包括定位管、定位器、定位線夾及其連接零件。 支持裝置 支持裝置是接觸網(wǎng)中支持接觸懸掛，并將其機(jī)械 負(fù)荷傳給支柱固定的部分。 鏈形懸掛比簡(jiǎn)單懸掛得到了較好的性能，但也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、施工和維修任務(wù)量大等許多問(wèn)題。另外跨距適當(dāng)縮小，增大接觸線的張力去改善弛度對(duì)取流的影響。 簡(jiǎn) 單接觸懸掛 是 由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。此外，要結(jié)合國(guó)情盡量節(jié)省有色金屬及鋼材，降低造價(jià)。 5 (3)良好的穩(wěn)定性 接觸懸掛在受電弓壓力及風(fēng)力作用下，應(yīng)有良好的穩(wěn)定性，即電力 機(jī)車運(yùn)行取流時(shí)，接觸線不發(fā)生劇烈的上、下振動(dòng)。衡量彈性好壞的標(biāo)準(zhǔn)有：彈性的大小 (取決于接觸線索的張力 )；彈性均勻程度 (取決于懸掛結(jié)構(gòu)、懸掛類型和某些負(fù)載接觸上的集中負(fù)載的集中程度 )。接觸懸掛通過(guò)支持裝置架設(shè)在支柱上，其作用是將牽引變電所的電能輸送給電力機(jī)車。 AT 供電方式是一種適于高速、重載等大電流運(yùn)行的牽引供電方式。但防干擾性能差。但牽引網(wǎng)阻抗大、能 耗大、造價(jià)較高。直接供電方式有牽引網(wǎng)阻抗小、電壓質(zhì)量好、能耗小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。 3 第 2 章 牽引網(wǎng) 簡(jiǎn)介 最簡(jiǎn)單的牽引網(wǎng)是由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道和大地、回流線構(gòu)成的供電網(wǎng)的總稱。其中，新建高速鐵路將達(dá)到 萬(wàn)公里以上；加上其他新建鐵路和既有線提速線路，我國(guó)鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)將達(dá)到 5 萬(wàn)公里以上，連接所有省會(huì)城市和 50 萬(wàn)人口以上城市，覆蓋全國(guó) 90%以上人口，“人便其行、貨暢其流”的目標(biāo)將成為現(xiàn)實(shí)?！吨虚L(zhǎng)期路網(wǎng)規(guī)劃》提出，到 2020 年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到 10 萬(wàn)公里，主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線，建設(shè)客運(yùn)專線 萬(wàn)公里以上。 法國(guó)建成時(shí)速為 300km 的高速鐵路 ， 不少歐洲國(guó)家鐵路時(shí)速已達(dá) 200km 以上。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 自從 1825 年第一條鐵路在英國(guó)建成以后，以其先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)迅速風(fēng)靡世界。 人們常說(shuō) ,鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈 ,而接觸網(wǎng)則是電氣化鐵路的動(dòng)脈。為了減少接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證電氣化鐵路運(yùn)行的安全性和可靠性，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是非常必要的。 Design of Overhead Contact System in Single Catenary System with AT Way 簡(jiǎn)單鏈型懸掛 AT 方式接觸網(wǎng)設(shè)計(jì) 摘 要 電氣化鐵路因其運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)營(yíng)成本低、能源消耗少和環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)的普遍重視，成為了當(dāng)今鐵路的發(fā)展方向。 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)特別是高速接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程包含了大量的設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、校 驗(yàn)等工作。 附錄 A 外文資料翻譯 ...................................................................................................... 35 英文 .................................................................................................................... 35 譯文 .................................................................................................................... 41 附錄 B 圖紙 ...................................................................................................................... 46 附錄 C.................................................................................................................................. 47 1